(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置であって、
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、
前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、
前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部と
を備え、
前記満充電容量算出部は、
前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置。
【請求項２】
前記車両の停止時間を取得する取得部と、
前記車両の停止に基づく前記二次電池の放電の開始の有無を判定する判定部と
を備え、
前記内部抵抗算出部、前記第１推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第２推定部及び前記満充電容量算出部は、
前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定し、前記取得部で取得した停止時間が前記積算時間より長い場合、それぞれの処理を行う請求項１に記載の満充電容量算出装置。
【請求項３】
前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間を算出する下降時間算出部を備え、
前記内部抵抗算出部、前記第１推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第２推定部及び前記満充電容量算出部は、
前記車両の停止時間が前記下降時間より長い場合、それぞれの処理を行う請求項２に記載の満充電容量算出装置。
【請求項４】
前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から所定の経過時間が経過した時点を前記積算時間の開始時点として特定する開始時点特定部を備える請求項２又は請求項３に記載の満充電容量算出装置。
【請求項５】
前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点より前の時点を前記積算時間の終了時点として特定する終了時点特定部を備える請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の満充電容量算出装置。
【請求項６】
前記第１推定部で推定した第１満充電容量に第１の重み付け係数を付与し、前記第２推定部で推定した第２満充電容量に第２の重み付け係数を付与する重み付け部を備え、
前記満充電容量算出部は、
前記重み付け部で重み付け係数を付与して前記二次電池の満充電容量を算出する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の満充電容量算出装置。
【請求項７】
前記二次電池の充放電の切替前後の電流の差分を算出する電流差分算出部を備え、
前記重み付け部は、
前記電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、前記第１の重み付け係数を前記第２の重み付け係数より大きくする請求項６に記載の満充電容量算出装置。
【請求項８】
前記重み付け部は、
前記積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、前記第２の重み付け係数を前記第１の重み付け係数より大きくする請求項６に記載の満充電容量算出装置。
【請求項９】
コンピュータに、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、
算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、
推定した第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部と
して機能させ、
前記満充電容量算出部は、
推定した第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出するコンピュータプログラム。
【請求項１０】
車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出方法であって、
前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、
前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、
算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を第１推定部が推定し、
前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、
前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、
算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を第２推定部が推定し、
推定された第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出し、
推定された第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を前記満充電容量算出部が算出する満充電容量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置、該満充電容量算出装置を実現するためのコンピュータプログラム及び満充電容量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）及びＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）等の車両が普及しつつある。ＨＥＶ及びＥＶは二次電池を搭載している。このような車両の走行に伴って、二次電池の充電と放電の切り替えが繰り返される。そして、車両の走行中の充放電によって二次電池の充電状態が大きく変動するため、二次電池の充電状態（ＳＯＣ）の上限値、すなわち満充電容量の低下を精度よく検出することができない場合がある。
【０００３】
そこで、二次電池の充電開始前の第１の充電状態を推定し、充電が開始されてから充電が完了するまでの充電電流の積算値を算出し、充電完了時の第２の充電状態を推定し、推定した第１の充電状態、第２の充電状態及び算出した積算値に基づいて二次電池の充電状態の上限値（満充電容量）を推定する充電状態推定装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９７８６６２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、特許文献１のような装置は、外部電源を用いた充電により充電状態の上限値を推定するため、外部電源を用いずに二次電池の充電を繰り返し行うＨＥＶのような車両には適用することができない。また、特許文献１のような方法を、仮に外部電源を用いずに充電を行う場合に適用すると、充電電流が変動する場合には、積算値だけを用いる手法では、精度よく充電電流の積算値を算出することができず、結果として充電状態を精度よく求めることができない。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる満充電容量算出装置、該満充電容量算出装置を実現するためのコンピュータプログラム及び満充電容量算出方法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】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部とを備え、前記満充電容量算出部は、前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。
【０００８】
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、推定した第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部として機能させ、前記満充電容量算出部は、推定した第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出方法は、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出方法であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を第１推定部が推定し、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を第２推定部が推定し、推定された第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出し、推定された第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を前記満充電容量算出部が算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニットの電流の変化の一例を示す模式図である。
【図４】信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニットのＳＯＣの変化の一例を示す模式図である。
【図５】信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニットの電圧の変化の一例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態の電池監視装置による内部抵抗の換算テーブルの一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の電池監視装置の二次電池ユニットの関連情報としての内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係の一例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の電池監視装置の二次電池ユニットの開放電圧と充電率との相関関係の一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、車両に搭載される二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出装置であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、該内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、前記積算値算出部で算出した積算値及び前記減少量算出部で算出した減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部とを備える。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報及び算出した内部抵抗に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を推定する第１推定部と、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する積算値算出部と、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を算出する減少量算出部と、算出した積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を推定する第２推定部と、推定した第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部として機能させる。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出方法は、車両に搭載された二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出方法であって、前記二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶部に記憶し、前記二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を内部抵抗算出部が算出し、算出された内部抵抗及び前記関連情報に基づいて前記二次電池の第１満充電容量を第１推定部が推定し、前記二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を積算値算出部が算出し、前記積算時間での前記二次電池の充電率の減少量を減少量算出部が算出し、算出された積算値及び減少量に基づいて前記二次電池の第２満充電容量を第２推定部が推定し、推定された第１満充電容量及び第２満充電容量に基づいて前記二次電池の満充電容量を満充電容量算出部が算出する。
【００１５】
記憶部は、二次電池の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、二次電池の内部抵抗と放電容量とを関連付けたものであり、内部抵抗は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池の内部抵抗に対する内部抵抗増加率で表してもよい。放電容量は、二次電池が放電することができる容量であり、満充電容量に相当する。放電容量は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池の放電容量に対する比率で表してもよい。なお、関連情報を記憶するとは、テーブルのような形式で記憶すること、あるいは関連付けを演算式のような形式で求めることも含む。
【００１６】
内部抵抗算出部は、二次電池の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する。充放電の切替前後の２点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池の内部抵抗を示す。例えば、二次電池の充放電の切替前の電圧をＶｂとし、電流をＩｂとし、二次電池の充放電の切替後の電圧をＶｃとし、電流をＩｃとすると、内部抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）という式で算出することができる。
【００１７】
第１推定部は、内部抵抗算出部で算出した内部抵抗及び関連情報に基づいて二次電池の第１満充電容量Ｃ１を推定する。すなわち、記憶部に記憶した関連情報を参照して、算出した内部抵抗に対応する放電容量を第１満充電容量Ｃ１として求めることができる。
【００１８】
積算値算出部は、二次電池の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する。すなわち、積算時間の開始時点から終了時点までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより、積算値を算出する。
【００１９】
減少量算出部は、積算時間での二次電池の充電率の減少量を算出する。充電率は、ＳＯＣ（State of Charge）である。ＳＯＣは、満充電容量に対する残量の割合で表すことができる。積算時間の開始時点ｔａでの充電率をＳＯＣ（ｔａ）とし、積算時間の終了時点ｔｂでの充電率をＳＯＣ（ｔｂ）とすると、減少量は、ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）で表すことができる。
【００２０】
第２推定部は、積算値算出部で算出した積算値及び減少量算出部で算出した減少量に基づいて二次電池の第２満充電容量Ｃ２を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣＩとし、減少量を、ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）とすると、第２満充電容量Ｃ２は、Ｃ２＝ΣＩ／{ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）}で推定することができる。
【００２１】
満充電容量算出部は、第１推定部で推定した第１満充電容量Ｃ１及び第２推定部で推定した第２満充電容量Ｃ２に基づいて二次電池の満充電容量Ｃを算出する。例えば、第１満充電容量Ｃ１及び第２満充電容量Ｃ２の平均値を算出し、算出した平均値を満充電容量Ｃとすることができる。
【００２２】
上述の構成により、外部電源による充電を行うという制限が不要になる。また、２種類の異なる手法（内部抵抗を用いる手法、及び放電電流の積算値を用いる手法）に基づく第１満充電容量Ｃ１及び第２満充電容量Ｃ２を推定して二次電池の満充電容量Ｃを算出するので、１種類の手法だけを用いる場合に比べて信頼性を高めることができ、二次電池の満充電容量を精度よく算出することができる。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記満充電容量算出部は、前記第１推定部で推定した第１満充電容量及び前記第２推定部で推定した第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、前記二次電池の満充電容量を算出する。
【００２４】
満充電容量算出部は、第１算出部で算出した第１満充電容量及び第２算出部で算出した第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池の満充電容量を算出する。第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値を超える場合には、第１満充電容量及び第２満充電容量の少なくとも一方の値の信頼性が高くないと考えられる。そこで、第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池の満充電容量を算出することにより、満充電容量の算出値の精度をさらに高めることができる。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記車両の停止時間を取得する取得部と、前記車両の停止に基づく前記二次電池の放電の開始の有無を判定する判定部とを備え、前記内部抵抗算出部、前記第１推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第２推定部及び前記満充電容量算出部は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定し、前記取得部で取得した停止時間が前記積算時間より長い場合、それぞれの処理を行う。
【００２６】
取得部は、車両の停止時間を取得する。車両の停止時間は、例えば、停止時間を算出する車載装置又は外部の路側装置などから取得することができる。なお、車両の停止時間Ｔｓは、例えば、車両の下流にある交差点の信号情報（例えば、青信号開始時刻ｔｇなど）、交差点までの距離Ｌ、青信号開始後の発進波の速度Ｖを用いて、Ｔｓ＝（ｔ−ｔｇ）＋Ｌ／Ｖで求めることができる。ここでｔは現在時刻であり、現在時刻ｔは、青信号開始時刻ｔｇよりも時間的に後であるとする。
【００２７】
判定部は、車両の停止に基づく二次電池の放電の開始の有無を判定する。すなわち、判定部は、車両停止によりアイドリングストップが開始され、二次電池の放電が開始されたか否かを判定する。
【００２８】
判定部で二次電池の放電有りと判定し、取得部で取得した停止時間が積算時間より長い場合、内部抵抗算出部、第１推定部、積算値算出部、減少量算出部、第２推定部及び満充電容量算出部は、それぞれの処理を行う。すなわち、放電電流の積算値を算出するための積算時間より長く車両が停止する場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、車両の停止中に満充電容量算出（特に第２満充電容量推定）の可否を事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間を算出する下降時間算出部を備え、前記内部抵抗算出部、前記第１推定部、前記積算値算出部、前記減少量算出部、前記第２推定部及び前記満充電容量算出部は、前記車両の停止時間が前記下降時間より長い場合、それぞれの処理を行う。
【００３０】
下降時間算出部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の放電開始時点から二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間を算出する。二次電池のＳＯＣが下限値に達すると二次電池は、放電状態から充電状態へ切り替わる。すなわち、放電から充電への切替前後の電圧、電流をサンプリングして取得することにより、二次電池の内部抵抗を算出することができる。
【００３１】
車両の停止時間が下降時間より長い場合、内部抵抗算出部、第１推定部、積算値算出部、減少量算出部、第２推定部及び満充電容量算出部は、それぞれの処理を行う。すなわち、充放電の切替が車両の停止中に行われる場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、内部抵抗を算出（特に第１満充電容量推定）するための充放電の切替が車両の停止中に行われるか否かを事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
【００３２】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の放電開始時点から所定の経過時間が経過した時点を前記積算時間の開始時点として特定する開始時点特定部を備える。
【００３３】
開始時点特定部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の放電開始時点から所定の経過時間が経過した時点を積算時間の開始時点として特定する。放電開始直後（例えば、数秒程度）は、二次電池の電圧が変動して安定しないので、経過時間（例えば、１０秒程度）が経過した時点を積算時間の開始時点とする。二次電池の積算時間の開始時点での充電率（ＳＯＣ）を算出する場合、積算時間の開始時点でのＯＣＶ（開回路電圧、開放電圧）を求めておく必要がある。二次電池の電圧が安定するまでの経過時間を設けることにより、積算時間の開始時点でのＯＣＶを精度よく求めることができ、結果として、充電率（ＳＯＣ）及び第２満充電容量を精度よく算出することができ、満充電容量の算出の信頼性を高めることができる。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記判定部で前記二次電池の放電有りと判定した場合、前記二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点より前の時点を前記積算時間の終了時点として特定する終了時点特定部を備える。
【００３５】
終了時点特定部は、判定部で二次電池の放電有りと判定した場合、二次電池の充電率が所定の下限値に下降する時点より前の時点を積算時間の終了時点として特定する。所定の下限値に下降する時点より前の時点は、例えば、下降する時点より１秒前の時点とすることができるが、１秒に限定されるものではない。これにより、二次電池の充電率が所定の下限値に下降して放電から充電に切り替わる直前まで放電電流の積算を行うことができる。放電電流を積算する時間を長くすることができれば、算出される積算値が大きくなり、第２満充電容量を算出する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、算出する第２満充電容量の誤差を小さくすることができる。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記第１推定部で推定した第１満充電容量に第１の重み付け係数を付与し、前記第２推定部で推定した第２満充電容量に第２の重み付け係数を付与する重み付け部を備え、前記満充電容量算出部は、前記重み付け部で重み付け係数を付与して前記二次電池の満充電容量を算出する。
【００３７】
重み付け部は、第１推定部で推定した第１満充電容量に第１の重み付け係数を付与し、第２推定部で推定した第２満充電容量に第２の重み付け係数を付与する。満充電容量算出部は、重み付け部で重み付け係数を付与して二次電池の満充電容量を算出する。
【００３８】
例えば、第１満充電容量Ｃ１に対する第１の重み付け係数をα１とし、第２満充電容量Ｃ２に対する第１の重み付け係数をα２とする。ここで、α１＋α２＝１とする。二次電池の満充電容量Ｃは、例えば、Ｃ＝Ｃ１×α１＋Ｃ２×α２で算出することができる。これにより、信頼性がより高い方に大きな重み付け係数を付与して全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【００３９】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記二次電池の充放電の切替前後の電流の差分を算出する電流差分算出部を備え、前記重み付け部は、前記電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、前記第１の重み付け係数を前記第２の重み付け係数より大きくする。
【００４０】
電流差分算出部は、二次電池の充放電の切替前後の電流の差分を算出する。例えば、二次電池の充放電の切替前の電流をＩｂとし、二次電池の充放電の切替後の電流をＩｃとすると、電流の差分は（Ｉｃ−Ｉｂ）で算出することができる。
【００４１】
重み付け部は、電流差分算出部で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、第１の重み付け係数を第２の重み付け係数より大きくする。電流の差分（Ｉｃ−Ｉｂ）が所定の電流閾値以上である場合、内部抵抗の算出精度がよくなり、第１満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第１満充電容量に対応する第１の重み付け係数を、第２の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【００４２】
本発明の実施の形態に係る満充電容量算出装置は、前記重み付け部は、前記積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、前記第２の重み付け係数を前記第１の重み付け係数より大きくする。
【００４３】
重み付け部は、積算値算出部で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、第２の重み付け係数を第１の重み付け係数より大きくする。積算値が所定の積算閾値以上である場合、第２満充電容量を算出する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、第２満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第２満充電容量に対応する第２の重み付け係数を、第１の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【００４４】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る内部抵抗算出装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置１００を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、車両は、電池監視装置１００の他に、二次電池ユニット５０、リレー６１、６２、６３、発電機（ＡＬＴ）７１、スタータモータ（ＳＴ）７２、電池７３、電気負荷７４、７５などを備える。
【００４５】
二次電池ユニット５０は、例えば、リチウムイオン電池であり、複数のセル５１が直列又は直並列に接続されている。二次電池ユニット５０には、電圧センサ５２、電流センサ５３、温度センサ５４を備える。電圧センサ５２は、二次電池ユニット５０の両端電圧及び各セル５１の電圧を検出し、電圧検出線５０ａを介して検出した電圧を電池監視装置１００へ出力する。電流センサ５３は、例えば、シャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、二次電池ユニット５０の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ５３は、電流検出線５０ｂを介して検出した電流を電池監視装置１００へ出力する。温度センサ５４は、例えば、サーミスタで構成され、セル５１の温度を検出する。温度センサ５４は、温度検出線５０ｃを介して検出した温度を電池監視装置１００へ出力する。
【００４６】
電池７３は、例えば、鉛電池であり、車両の電気負荷７４（例えば、ライト、各種モータ、各種コントローラ等）への電力供給を行うとともに、リレー６３がオンした場合には、スタータモータ７２を駆動するための電力供給を行う。発電機７１は、車両のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力して電池７３を充電する。また、発電機７１は、リレー６１、６２がオンしている場合、電池７３及び二次電池ユニット５０を充電する。二次電池ユニット５０は、リレー６１がオンした場合には、電気負荷７５（例えば、エンジン系電装、オーディオ等）へ電力を供給する。なお、リレー６１、６２、６３のオン・オフは、電池７３及び二次電池ユニット５０の充放電バランスや負荷の程度に応じて、供給する電力を分配すべく不図示のリレー制御部が行う。
【００４７】
図２は本実施の形態の満充電容量算出装置としての電池監視装置１００の構成の一例を示すブロック図である。電池監視装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、電圧取得部１１、電流取得部１２、温度取得部１３、切替判定部１４、待機時間特定部１５、抵抗算出部１６、電流積算値算出部１７、充電率算出部１８、第１推定部１９、第２推定部２０、停止情報取得部２１、開放電圧算出部２２、満充電容量算出部２３、下降時間算出部２４、特定部２５、重み付け部２６、電流差分算出部２７、記憶部２８、計時用のタイマ２９などを備える。
【００４８】
制御部１０は、ＣＰＵ等で構成される。
【００４９】
電圧取得部１１は、二次電池ユニット５０の電圧（二次電池ユニット５０の両端電圧及び各セル５１の電圧）を取得する。また、電流取得部１２は、二次電池ユニット５０の電流（充電電流及び放電電流）を取得する。
【００５０】
より具体的には、電流取得部１２は、ＡＤ変換器を備え、取得した電流を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部１０へ出力する。サンプリング周期は、例えば、１０ｍｓとすることができるが、これに限定されるものではない。制御部１０は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット５０の電流値を読み取ることができる。
【００５１】
また、電圧取得部１１は、ＡＤ変換器を備え、取得した電圧を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部１０へ出力する。制御部１０は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット５０の電圧値を読み取ることができる。
【００５２】
温度取得部１３は、二次電池ユニット５０の温度を取得する。より具体的には、温度取得部１３は、ＡＤ変換器を備え、取得した温度を、所定のサンプリング周期でデジタル値に変換し、変換したデジタル値を制御部１０へ出力する。制御部１０は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット５０の温度を読み取ることができる。
【００５３】
切替判定部１４は、電流取得部１２で取得した電流に基づいて二次電池ユニット５０の充放電の切り替えの有無を判定する。例えば、充電の場合の電流取得部１２で取得した電流を正と定めると、充電と放電とでは、電流の方向が反対であるので、電流取得部１２で取得した電流が負の場合には、放電であると判定することができる。すなわち、充電又は放電の一方を正と定めておき、電流が正から負又は０になった場合、電流が０から正又は負になった場合、あるいは電流が負から正又は０になった場合、充放電の切り替えが有ったと判定することができる。
【００５４】
待機時間特定部１５は、二次電池ユニット５０のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池ユニット５０のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する。インピーダンススペクトルは、コールコール（Cole-Cole）プロット又はナイキストプロットとも称し、交流インピーダンス法を用いて二次電池ユニット５０のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたものである。また、所定のイオンは、リチウム（Ｌｉ）イオンである。境界周波数域とは、周波数に所要の幅を持たせることを意味するものであり、一点の周波数に限定されないことを意味する。
【００５５】
二次電池ユニット５０は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ、界面電荷移動抵抗Ｒｃ、電気二重層キャパシタンスＣ、拡散インピーダンスＺｗで構成される等価回路で表すことができる。そして、二次電池ユニット５０の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。一方、交流インピーダンス法を用いて二次電池ユニット５０のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたインピーダンススペクトルにおいて、周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、上述の境界周波数域で、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池ユニット５０のインピーダンスが増加する。そして、待機時間Ｔｗは、拡散インピーダンスＺｗが増加する境界周波数域に基づいて求めることができる。待機時間Ｔｗは、例えば、１００ｍｓとすることができるが、これに限定されるものではない。
【００５６】
交流インピーダンス法での周波数ｆと、直流を通電してから測定するまでの待機時間Ｔｗとの間には、Ｔｗ＝１／（２×ｆ）という関係がある。すなわち、待機時間Ｔｗは、例えば、周波数ｆの２倍の逆数という関係から特定することができる。例えば、周波数ｆが５Ｈｚの場合、待機時間Ｔｗは０．１秒となる。なお、待機時間Ｔｗを周波数ｆの２倍の逆数とするのは一例であって、例えば、待機時間Ｔｗを周波数ｆの４倍の逆数としてもよい。
【００５７】
抵抗算出部１６は、内部抵抗算出部としての機能を有し、二次電池ユニット５０の充放電の切替前後の電圧及び電流に基づいて内部抵抗を算出する。充放電の切替前後の２点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池ユニット５０の内部抵抗を示す。例えば、二次電池ユニット５０の充放電の切替前の電圧をＶｂとし、電流をＩｂとし、二次電池ユニット５０の充放電の切替後の電圧をＶｃとし、電流をＩｃとすると、内部抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）という式で算出することができる。
【００５８】
より具体的には、抵抗算出部１６は、二次電池ユニット５０の充放電の切替時点前に取得した電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂ、並びに二次電池ユニット５０の充放電の切替時点から所定の待機時間Ｔｗ（例えば、１００ｍｓ）経過後に取得した電圧Ｖｃ及び電流Ｉｃに基づいて、二次電池ユニット５０の内部抵抗Ｒを算出する。
【００５９】
記憶部２８は、二次電池ユニット５０の内部抵抗及び放電容量を関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、二次電池ユニット５０の内部抵抗と放電容量とを関連付けたものであり、内部抵抗は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池ユニット５０の内部抵抗に対する内部抵抗増加率で表してもよい。放電容量は、二次電池ユニット５０が放電することができる容量であり、満充電容量に相当する。放電容量は、絶対値で表してもよく、あるいは新品の二次電池ユニット５０の放電容量に対する比率で表してもよい。なお、関連情報を記憶するとは、テーブルのような形式で記憶すること、あるいは関連付けを演算式のような形式で求めることも含む。関連情報の具体例は後述する。
【００６０】
第１推定部１９は、抵抗算出部１６で算出した内部抵抗Ｒ及び関連情報に基づいて二次電池ユニット５０の第１満充電容量Ｃ１を推定する。すなわち、記憶部２８に記憶した関連情報を参照して、算出した内部抵抗Ｒに対応する放電容量を第１満充電容量Ｃ１として求めることができる。
【００６１】
電流積算値算出部１７は、積算値算出部としての機能を有し、二次電池ユニット５０の放電時の積算時間に亘って放電電流の積算値を算出する。すなわち、積算時間の開始時点から終了時点までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより、積算値を算出する。
【００６２】
充電率算出部１８は、二次電池ユニット５０の充電率を算出する。充電率は、ＳＯＣ（State of Charge）である。ＳＯＣは、満充電容量に対する残量の割合で表すことができる。また、充電率算出部１８は、減少量算出部としての機能を有し、積算時間での二次電池ユニット５０の充電率の減少量を算出する。例えば、積算時間の開始時点ｔａでの充電率をＳＯＣ（ｔａ）とし、積算時間の終了時点ｔｂでの充電率をＳＯＣ（ｔｂ）とすると、減少量は、ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）で表すことができる。
【００６３】
第２推定部２０は、電流積算値算出部１７で算出した積算値及び充電率算出部１８で算出した減少量に基づいて二次電池ユニット５０の第２満充電容量Ｃ２を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣＩとし、減少量を、ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）とすると、第２満充電容量Ｃ２は、Ｃ２＝ΣＩ／{ＳＯＣ（ｔａ）−ＳＯＣ（ｔｂ）}で推定することができる。
【００６４】
満充電容量算出部２３は、第１推定部１９で推定した第１満充電容量Ｃ１及び第２推定部２０で推定した第２満充電容量Ｃ２に基づいて二次電池ユニット５０の満充電容量Ｃを算出する。例えば、第１満充電容量Ｃ１及び第２満充電容量Ｃ２の平均値を算出し、算出した平均値を満充電容量Ｃとすることができる。
【００６５】
上述の構成により、満充電容量を算出する場合に外部電源による充電を行うという制限が不要になる。また、２種類の異なる手法（内部抵抗を用いる手法、及び放電電流の積算値を用いる手法）に基づく第１満充電容量Ｃ１及び第２満充電容量Ｃ２を推定して二次電池ユニット５０の満充電容量Ｃを算出するので、１種類の手法だけを用いる場合に比べて信頼性を高めることができ、二次電池ユニット５０の満充電容量を精度よく算出することができる。
【００６６】
また、満充電容量算出部２３は、第１推定部１９で推定した第１満充電容量及び第２推定部２０で推定した第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池ユニット５０の満充電容量を算出する。差分閾値は、例えば、二次電池ユニット５０が新品である場合の初期満充電容量に対して３％に相当する容量とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００６７】
第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値を超える場合には、第１満充電容量及び第２満充電容量の少なくとも一方の値の信頼性が高くないと考えられる。そこで、第１満充電容量及び第２満充電容量の差分が所定の差分閾値以下である場合、二次電池ユニット５０の満充電容量を算出することにより、満充電容量の算出値の精度をさらに高めることができる。
【００６８】
次に、本実施の形態の電池監視装置１００による二次電池ユニット５０の満充電容量の算出方法について詳細に説明する。
【００６９】
図３は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット５０の電流の変化の一例を示す模式図であり、図４は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット５０のＳＯＣの変化の一例を示す模式図であり、図５は信号待ち等で車両が停止した場合の二次電池ユニット５０の電圧の変化の一例を示す模式図である。
【００７０】
図３において、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。電流が正の場合は充電電流を示し、電流が負の場合は放電電流を示す。また、各時点ｔ１〜ｔ５での電流値をＩ（ｔ１）〜Ｉ（ｔ５）で表す。図３において、時点ｔ１は、車両が停止した時点を表し、アイドリングストップが開始されることにより、二次電池ユニット５０の放電が開始される。時点ｔ２は、時点ｔ１を起点として、電圧安定待ち時間（所定の経過時間）が経過する時点である。すなわち、（ｔ２−ｔ１）は、所定の経過時間としての電圧安定待ち時間を表す。時点ｔ４は、二次電池ユニット５０のＳＯＣが下限値まで低下した時点を示し、時点ｔ４にて二次電池ユニット５０は、放電状態から充電状態に切り替わる。時点ｔ３は、時点ｔ４より所定時間だけ前の時点であり、所定時間は、例えば、１秒とすることができるが、これに限定されない。時点ｔ５は、車両の走行開始時点であり、二次電池ユニット５０の充電が終了し、充電状態から充放電無しの状態へ移行する。
【００７１】
すなわち、車両の停止時間は、時点ｔ１から時点ｔ５までの時間である。所定の経過時間としての電圧安定待ち時間は、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間である。積算時間は、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間である。すなわち、積算時間の開始時点はｔ２であり、終了時点はｔ３となる。また、下降時間は、時点ｔ１から時点ｔ４までの時間である。
【００７２】
図４において、横軸は時間を示し、縦軸はＳＯＣを示す。なお、図４では、ＳＯＣを模式的に示している。時点ｔでのＳＯＣ（ｔ）は、電流積算値算出部１７で算出した時点ｔでの電流積算値を、時点ｔでの満充電容量で除算して算出したものである。また、各時点ｔ１〜ｔ５でのＳＯＣをＳＯＣ（ｔ１）〜ＳＯＣ（ｔ５）で表す。図４の例では、時点ｔ１で車両が停止すると、アイドリングストップが開始され、二次電池ユニット５０の放電が開始するので、ＳＯＣは徐々に低下し始める。時点ｔ４は、ＳＯＣが下限値に到達する時点であり、放電から充電へ切り替わる。時点ｔ４以降、ＳＯＣが増加し始める。時点ｔ５では、車両が走行開始し、充電状態から充放電無しの状態となるので、ＳＯＣは略一定の値を維持する。なお、車両が停止中に稼働している負荷が決まっているので、時点ｔ１以降の放電電流は予め分かっている。これにより、ＳＯＣ（ｔ１）が分かれば、ＳＯＣが下限値に到達する時点ｔ４は、予測することができる。
【００７３】
図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。また、各時点ｔ１〜ｔ５での電圧値をＶ（ｔ１）〜Ｖ（ｔ５）で表す。時点ｔ１で充放電無しの状態から放電状態に切替わる場合、切替時点の直後で電圧が変化し、安定しない時間帯（例えば、数秒程度）が発生している。しかし、電圧安定待ち時間が経過すると（時点ｔ２）、二次電池ユニット５０の電圧は安定している。
【００７４】
図３〜図５に示す例において、二次電池ユニット５０の満充電容量がどのように算出されるかを以下に説明する。まず、第１満充電容量Ｃ１の推定方法について説明する。
【００７５】
まず、抵抗算出部１６は、二次電池ユニット５０の充放電の切替時点前に取得した電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂとして、時点ｔ４の直前にサンプリングした電圧、電流を用いる。そして、抵抗算出部１６は、二次電池ユニット５０の充放電の切替時点から所定の待機時間Ｔｗ（例えば、１００ｍｓ）経過後に取得した電圧Ｖｃ及び電流Ｉｃとして、時点ｔ４から待機時間Ｔｗ経過した時点でサンプリングした電圧、電流を用いる。前述のとおり、内部抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）という式で算出することができる。
【００７６】
なお、上述の例では、抵抗算出部１６は、放電から充電への切替時点ｔ４の前後の電圧、電流に基づいて内部抵抗Ｒを算出しているが、内部抵抗Ｒの算出タイミングは時点ｔ４の前後に限定されるものではない。例えば、車両が停止する時点ｔ１より前に内部抵抗Ｒを算出して記憶する機会がある場合には、その機会に得られた内部抵抗Ｒを用いてもよい。ただし、時点ｔ４前後の電圧、電流を用いて内部抵抗Ｒを算出することにより、第１満充電容量Ｃ１の推定、及び第２満充電容量Ｃ２の推定タイミングを内部抵抗の算出タイミングに近づけることができるので、推定精度を高めることができる。
【００７７】
また、抵抗算出部１６は、算出した内部抵抗Ｒを、基準条件下での内部抵抗基準値Ｒｚに換算する。
【００７８】
図６は本実施の形態の電池監視装置１００による内部抵抗の換算テーブルの一例を示す説明図である。図６は、ＳＯＣが５０％、温度が２５℃の場合を基準条件とし、内部抵抗Ｒを算出したときのＳＯＣ及び温度に基づいて、内部抵抗Ｒを基準条件下での内部抵抗基準値Ｒｚに換算するためのものである。なお、図６では、簡便のため、数値は主なものだけを記載している。算出した内部抵抗を、図６内の数値で除算することにより、内部抵抗基準値Ｒｚに換算することができる。例えば、温度１０℃、ＳＯＣが９０％の状態で算出された内部抵抗Ｒを１．５で除算すると内部抵抗基準値Ｒｚとなる。
【００７９】
図７は本実施の形態の電池監視装置１００の二次電池ユニット５０の関連情報としての内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係の一例を示す説明図である。図７において、横軸は内部抵抗増加率を示し、縦軸は放電容量比を示す。また、温度は２５℃、充電率は５０％である。なお、図７において、内部抵抗増加率に代えて内部抵抗の絶対値を用いてもよく、放電容量比に代えて放電容量の絶対値を用いてもよい。図７に示すように、二次電池ユニット５０の内部抵抗増加率が大きいほど放電容量比が減少する。なお、図７に例示する内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係は、記憶部２８に記憶してもよく、あるいは演算回路で演算するようにしてもよい。
【００８０】
抵抗算出部１６は、算出した内部抵抗基準値Ｒｚと二次電池ユニット５０の新品時の内部抵抗値とから内部抵抗増加率を算出することができる。第１推定部１９は、図７に示すような関連情報を参照することにより、抵抗算出部１６で算出された内部抵抗増加率に対応する放電容量比を求めることができる。放電容量は、満充電から放電可能な容量であり、満充電容量と同値とすることができる。これにより、算出された内部抵抗Ｒ（より具体的には、内部抵抗基準値Ｒｚ）に対応する放電容量を第１満充電容量Ｃ１として推定することができる。
【００８１】
次に、第２満充電容量Ｃ２の推定方法について説明する。
【００８２】
電流積算値算出部１７は、積算時間の開始時点ｔ２から終了時点ｔ３までの間、所定のサンプリング周期でサンプリングした放電電流を積算することにより放電電流の積算値ΣＩを算出する。
【００８３】
開放電圧算出部２２は、積算時間の開始時点ｔ２、及び終了時点ｔ３それぞれの二次電池ユニット５０の開放電圧（ＯＣＶ）を算出する。例えば、開始時点ｔ２のＯＣＶ（ｔ２）は、ＯＣＶ（ｔ２）＝Ｖ（ｔ２）−Ｉ（ｔ２）×Ｒという式で算出することができ、終了時点ｔ３のＯＣＶ（ｔ３）は、ＯＣＶ（ｔ３）＝Ｖ（ｔ３）−Ｉ（ｔ３）×Ｒという式で算出することができる。ここで、Ｒは、抵抗算出部１６で算出した内部抵抗である。
【００８４】
上述のように、開放電圧算出部２２が開放電圧を算出する際に、抵抗算出部１６で算出した内部抵抗Ｒを使用する。当該内部抵抗Ｒは、第１満充電容量Ｃ１を推定する際に用いる内部抵抗Ｒと共用することができる。これにより、温度又はＳＯＣに依存する内部抵抗Ｒの変化が小さく、演算精度を高めることができる。また、演算処理の量を削減し、演算処理部の処理負荷を軽減することができる。
【００８５】
図８は本実施の形態の電池監視装置１００の二次電池ユニット５０の開放電圧と充電率との相関関係の一例を示す説明図である。図８において、横軸は開放電圧（ＯＣＶ）を示し、縦軸は充電率（ＳＯＣ）を示す。なお、図８は、簡便のため、グラフを直線で示している。図８に示すように、二次電池ユニット５０の開放電圧が大きいほど充電率が増加する。なお、図８に例示する開放電圧と充電率との相関関係は、記憶部２８に記憶してもよく、あるいは演算回路で演算するようにしてもよい。
【００８６】
充電率算出部１８は、図８に例示した開放電圧と充電率との相関関係を参照して、開放電圧算出部２２で算出したＯＣＶに基づいてＳＯＣを算出する。積算時間の開始時点ｔ２、及び終了時点ｔ３それぞれの二次電池ユニット５０のＳＯＣを、それぞれＳＯＣ（ｔ２）、ＳＯＣ（ｔ３）とする。
【００８７】
第２推定部２０は、電流積算値算出部１７で算出した積算値及び充電率算出部１８で算出したＳＯＣの減少量に基づいて二次電池ユニット５０の第２満充電容量Ｃ２を推定する。例えば、放電電流の積算値をΣＩとし、減少量を、ＳＯＣ（ｔ２）−ＳＯＣ（ｔ３）とすると、第２満充電容量Ｃ２は、Ｃ２＝ΣＩ／{ＳＯＣ（ｔ２）−ＳＯＣ（ｔ３）}で推定することができる。例えば、ＳＯＣ（ｔ２）が３０％、ＳＯＣ（ｔ３）が２０％であるとすると、{ＳＯＣ（ｔ２）−ＳＯＣ（ｔ３）}＝１０％となるので、第２満充電容量Ｃ２は、積算値ΣＩを１０倍すればよい。
【００８８】
停止情報取得部２１は、取得部としての機能を有し、車両の停止時間を取得する。停止情報取得部２１は、不図示の車載装置との通信機能を有し、停止時間を算出する車載装置から取得する停止時間を取得する。また、停止情報取得部２１は、不図示の路側装置との通信機能を有し、停止時間を算出する外部の路側装置などから取得することができる。
【００８９】
なお、車両の停止時間Ｔｓは、例えば、車両の下流にある交差点の信号情報（例えば、青信号開始時刻ｔｇなど）、交差点までの距離Ｌ、青信号開始後の発進波の速度Ｖを用いて、Ｔｓ＝（ｔ−ｔｇ）＋Ｌ／Ｖで求めることができる。ここでｔは現在時刻であり、現在時刻ｔは、青信号開始時刻ｔｇよりも時間的に後であるとする。
【００９０】
切替判定部１４は、判定部としての機能を有し、車両の停止に基づく二次電池ユニット５０の放電の開始の有無を判定する。すなわち、切替判定部１４は、車両停止によりアイドリングストップが開始され、二次電池ユニット５０の放電が開始されたか否かを判定する。
【００９１】
切替判定部１４で二次電池ユニット５０の放電有りと判定し、停止情報取得部２１で取得した停止時間（図３〜図５の例では、時点ｔ１から時点ｔ５までの時間）が積算時間（図３〜図５の例では、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間）より長い場合、抵抗算出部１６、第１推定部１９、電流積算値算出部１７、充電率算出部１８、第２推定部２０及び満充電容量算出部２３は、それぞれの処理を行う。すなわち、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より長い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、車両の停止中に満充電容量算出（特に第２満充電容量算出）の可否を事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
【００９２】
なお、車両の停止時間が、放電電流の積算値を算出するための積算時間より短い場合に、抵抗算出部１６、第１推定部１９、電流積算値算出部１７、充電率算出部１８、第２推定部２０及び満充電容量算出部２３のすべての処理を行わないようにする構成に代えて、一部の処理を行わないようにすることもできる。
【００９３】
下降時間算出部２４は、切替判定部１４で二次電池ユニット５０の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット５０の放電開始時点から二次電池ユニット５０の充電率が所定の下限値に下降する時点までの下降時間（図３〜図５の例では、時点ｔ１から時点ｔ４までの時間）を算出する。二次電池ユニット５０のＳＯＣが下限値に達すると二次電池ユニット５０は、放電状態から充電状態へ切り替わる。すなわち、放電から充電への切替前後の電圧、電流をサンプリングして取得することにより、二次電池ユニット５０の内部抵抗を算出することができる。
【００９４】
車両の停止時間が下降時間より長い場合、抵抗算出部１６、第１推定部１９、電流積算値算出部１７、充電率算出部１８、第２推定部２０及び満充電容量算出部２３は、それぞれの処理を行う。すなわち、充放電の切替が車両の停止中に行われる場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行う。また、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合には、満充電容量の算出に係る各処理を行わない。これにより、内部抵抗を算出（特に第１満充電容量算出）するための充放電の切替が車両の停止中に行われるか否かを事前に判定できるので、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
【００９５】
なお、充放電の切替が車両の停止中に行われない場合に、抵抗算出部１６、第１推定部１９、電流積算値算出部１７、充電率算出部１８、第２推定部２０及び満充電容量算出部２３のすべての処理を行わないようにする構成に代えて、一部の処理を行わないようにすることもできる。
【００９６】
特定部２５は、開始時点特定部としての機能を有し、切替判定部１４で二次電池ユニット５０の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット５０の放電開始時点から所定の経過時間（図３〜図５の例では、時点ｔ１から時点ｔ２までの時間）が経過した時点を積算時間の開始時点として特定する。
【００９７】
放電開始直後（例えば、数秒程度）は、二次電池ユニット５０の電圧が変動して安定しないので、経過時間（例えば、１０秒程度）が経過した時点を積算時間の開始時点とする。二次電池ユニット５０の積算時間の開始時点での充電率（ＳＯＣ）を算出する場合、積算時間の開始時点でのＯＣＶ（開回路電圧、開放電圧）を求めておく必要がある。二次電池ユニット５０の電圧が安定するまでの経過時間を設けることにより、積算時間の開始時点でのＯＣＶを精度よく求めることができるので、充電率（ＳＯＣ）及び第２満充電容量を精度よく算出することができ、満充電容量の算出の信頼性を高めることができる。
【００９８】
特定部２５は、終了時点特定部としての機能を有し、切替判定部１４で二次電池ユニット５０の放電有りと判定した場合、二次電池ユニット５０の充電率が所定の下限値に下降する時点（図３〜図５の例では、時点ｔ４）より前の時点（図３〜図５の例では、時点ｔ３）を積算時間の終了時点として特定する。所定の下限値に下降する時点より前の時点は、例えば、下降する時点より１秒前の時点とすることができるが、１秒に限定されるものではない。
【００９９】
これにより、二次電池ユニット５０の充電率が所定の下限値に下降して放電から充電に切り替わる直前まで放電電流の積算を行うことができる。放電電流を積算する時間を長くすることができれば、算出される積算値が大きくなり、第２満充電容量を推定する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、推定する第２満充電容量の誤差を小さくすることができる。
【０１００】
重み付け部２６は、第１推定部１９で推定した第１満充電容量に第１の重み付け係数を付与し、第２推定部２０で推定した第２満充電容量に第２の重み付け係数を付与する。満充電容量算出部２３は、重み付け部２６で重み付け係数を付与して二次電池ユニット５０の満充電容量を算出する。
【０１０１】
例えば、第１満充電容量Ｃ１に対する第１の重み付け係数をα１とし、第２満充電容量Ｃ２に対する第１の重み付け係数をα２とする。ここで、α１＋α２＝１とする。二次電池ユニット５０の満充電容量Ｃは、例えば、Ｃ＝Ｃ１×α１＋Ｃ２×α２で算出することができる。これにより、信頼性がより高い方に大きな重み付け係数を付与して全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【０１０２】
電流差分算出部２７は、二次電池ユニット５０の充放電の切替前後の電流の差分を算出する。例えば、二次電池ユニット５０の充放電の切替前の電流をＩｂとし、二次電池ユニット５０の充放電の切替後の電流をＩｃとすると、電流の差分は（Ｉｃ−Ｉｂ）で算出することができる。
【０１０３】
重み付け部２６は、電流差分算出部２７で算出した電流の差分が所定の電流閾値以上である場合、第１の重み付け係数を第２の重み付け係数より大きくする。電流の差分（Ｉｃ−Ｉｂ）が所定の電流閾値以上である場合、内部抵抗の算出精度がよくなり、第１満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第１満充電容量に対応する第１の重み付け係数を、第２の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【０１０４】
重み付け部２６は、電流積算値算出部１７で算出した積算値が所定の積算閾値以上である場合、第２の重み付け係数を第１の重み付け係数より大きくする。積算値が所定の積算閾値以上である場合、第２満充電容量を推定する際の、充電率の減少量に対する積算値を大きくすることができ、第２満充電容量の信頼性が高くなる。そこで、第２満充電容量に対応する第２の重み付け係数を、第１の重み付け係数より大きくすることにより、全体として信頼性の高い満充電容量を算出することができる。
【０１０５】
次に、本実施の形態の電池監視装置１００の動作について説明する。図９、図１０及び図１１は本実施の形態の電池監視装置１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では便宜上、処理の主体を制御部１０として説明する。制御部１０は、所定のサンプリング周期で二次電池ユニット５０の電圧、電流を取得し（Ｓ１１）、車両の停止情報を取得する（Ｓ１２）。なお、取得する停止情報には、停止開始予測時間、停止時間などを含めることができる。
【０１０６】
制御部１０は、車両が停止したか否かを判定し（Ｓ１３）、車両が停止しない場合（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ１３の処理を続ける。車両が停止した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部１０は、車両停止時間が容量算出必要時間以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。なお、容量算出必要時間は、図３〜図５に例示した積算時間でもよく、積算時間に電圧安定待ち時間を加算したものでもよく、積算時間に所定時間を加算したものでもよく、積算時間に電圧安定待ち時間及び所定時間を加算したものでもよい。
【０１０７】
車両停止時間が容量算出必要時間以上である場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、制御部１０は、車両の停止中にＳＯＣの下限値に到達するか否かを判定する（Ｓ１５）。車両の停止中にＳＯＣの下限値に到達する場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部１０は、放電開始時点から電圧安定待ち時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１６）。
【０１０８】
電圧安定待ち時間が経過していない場合（Ｓ１６でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１６の処理を続ける。電圧安定待ち時間が経過した場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御部１０は、積算時間の開始時点ｔ２の電圧Ｖ（ｔ２）、電流Ｉ（ｔ２）を取得し（Ｓ１７）、放電電流を積算する（Ｓ１８）。
【０１０９】
制御部１０は、現在の時点が、ＳＯＣの下限値の到達時点ｔ４より所定時間だけ前の時点ｔ３であるか否かを判定し（Ｓ１９）、現在の時点が時点ｔ３でない場合（Ｓ１９でＮＯ）、ステップＳ１８以降の処理を続ける。現在の時点が時点ｔ３である場合（Ｓ１９でＹＥＳ）、制御部１０は、放電電流の積算値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。なお、ステップＳ２０で使用する閾値は、重み付けを決定する際の積算閾値より小さい値とすることができる。
【０１１０】
放電電流の積算値が閾値以上である場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、積算値の誤差が少ないと判定し、制御部１０は、積算時間の終了時点ｔ３の電圧Ｖ（ｔ３）、電流Ｉ（ｔ３）を取得し（Ｓ２１）、積算時間に亘っての電流積算値ΣＩを算出する（Ｓ２２）。
【０１１１】
制御部１０は、放電から充電への切替の有無を判定し（Ｓ２３）、切替がない場合（Ｓ２３でＮＯ）、ステップＳ２３の処理を続ける。放電から充電への切替があった場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、制御部１０は、切替直前にサンプリングした電圧Ｖｂ、電流Ｉｂを取得する（Ｓ２４）。
【０１１２】
制御部１０は、放電から充電への切替時点から待機時間Ｔｗが経過したか否かを判定し（Ｓ２５）、待機時間Ｔｗが経過していない場合（Ｓ２５でＮＯ）、ステップＳ２５の処理を続ける。待機時間Ｔｗが経過した場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、制御部１０は、待機時間Ｔｗ経過後にサンプリングした電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得し（Ｓ２６）、内部抵抗Ｒを算出する（Ｓ２７）。
【０１１３】
制御部１０は、算出した内部抵抗Ｒを内部抵抗基準値Ｒｚに換算し（Ｓ２８）、第１満充電容量Ｃ１を推定する（Ｓ２９）。制御部１０は、積算時間の開始時点ｔ２、終了時点ｔ３でのＯＣＶを算出し（Ｓ３０）、積算時間の開始時点ｔ２、終了時点ｔ３での各ＯＣＶから積算時間の開始時点ｔ２、終了時点ｔ３での各ＳＯＣに換算し（Ｓ３１）、第２満充電容量Ｃ２を推定する（Ｓ３２）。
【０１１４】
制御部１０は、第１満充電容量Ｃ１と第２満充電容量Ｃ２との差分の絶対値が差分閾値以下であるか否かを判定し（Ｓ３３）、差分の絶対値が差分閾値以下である場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、満充電容量Ｃを算出し、後述のステップＳ３５の処理を行う。差分の絶対値が差分閾値以下でない場合（Ｓ３３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ３４の処理を行うことなく後述のステップＳ３５の処理を行う。
【０１１５】
また、車両停止時間が容量算出必要時間以上でない場合（Ｓ１４でＮＯ）、車両の停止中にＳＯＣの下限値に到達しない場合（Ｓ１５でＮＯ）、あるいは、放電電流の積算値が閾値以上でない場合（Ｓ２０でＮＯ）、制御部１０は、後述のステップＳ３５の処理を行う。
【０１１６】
制御部１０は、処理を終了するか否かを判定し（Ｓ３５）、処理を終了しない場合（Ｓ３５でＮＯ）、ステップＳ１１以降の処理を続け、処理を終了する場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、処理を終了する。
【０１１７】
本実施の形態の満充電容量算出装置（電池監視装置１００）は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図９〜図１１に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で満充電容量算出装置（電池監視装置１００）を実現することができる。
【０１１８】
上述のように、本実施の形態によれば、２種類の異なる手法で第１満充電容量Ｃ１及び第２満充電容量Ｃ２を推定し、第１満充電容量Ｃ１と第２満充電容量Ｃ２との差分の絶対値を判定し、判定結果に応じて二次電池ユニット５０の満充電容量を算出するので、二次電池ユニット５０の満充電容量を精度よく算出することができる。
【０１１９】
また、信号停止予測時間を活用することで、車両停止中に二次電池ユニット５０の満充電容量算出の可否を事前に判定することができ、無駄な処理負荷が発生することを防止することができる。
【０１２０】
また、信号停止予測時間（停止情報）から得られる車両停止時点を起点に、電圧安定待ち時間を設け、電圧安定待ち時間が経過した時点を積算時間の開始時点として、第２満充電容量Ｃ２の推定又は放電電流の積算値の算出に必要な時間を設定するので、必要な積算時間を確保しつつ、放電後の安定した電圧をサンプリングして取得することができる。
【０１２１】
上述の実施の形態では、二次電池ユニット５０をリチウムイオン電池として説明したが、二次電池ユニット５０はリチウムイオン電池に限定されるものではなく、例えば、ニッケル水素電池、ニッカド電池などにも提供することができる。
【０１２２】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  制御部
１１  電圧取得部
１２  電流取得部
１３  温度取得部
１４  切替判定部
１５  待機時間特定部
１６  抵抗算出部
１７  電流積算値算出部
１８  充電率算出部
１９  第１推定部
２０  第２推定部
２１  停止情報取得部
２２  開放電圧算出部
２３  満充電容量算出部
２４  下降時間算出部
２５  特定部
２６  重み付け部
２７  電流差分算出部
２８  記憶部
２９  タイマ
５０  二次電池ユニット
５１  セル
５２  電圧センサ
５３  電流センサ
５４  温度センサ
１００  電池監視装置
【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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