(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置であって、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと、
演算手段と
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記演算手段が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池の許容電流に対する制限率ｋを演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された制限率ｋを、前記演算された電池保護用許容電流に乗じることで、前記二次電池の許容電流を算出し、
制限率ｋは、前記二次電池にとって高負荷抵抗上昇の考慮が不要な状態をｋ＝１としたときの０≦ｋ＜１の値であって、前記許容電流をどの程度制限するかの値である電池制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池制御装置において、
前記演算手段が、
前記二次電池のＣＣＶと前記二次電池について求められたＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値、または、前記二次電池について計測された電流値の時間変化に関するＩ実効値を演算し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔと前記演算されたΔＶ実効値とに基づいて前記制限率ｋを演算する、または、前記決定されたＩｌｉｍｉｔと前記演算されたＩ実効値とに基づいて前記制限率ｋを演算する電池制御装置。
【請求項３】
二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置であって、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと、
演算手段と
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記演算手段が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池に高負荷抵抗上昇を生じさせないための許容電流である性能維持用許容電流を演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された性能維持用許容電流と、前記演算された電池保護用許容電流とのいずれか小さい方を前記二次電池の許容電流とする電池制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電池制御装置において、
前記演算手段が、
前記二次電池のＣＣＶと前記二次電池について求められたＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値、または、前記二次電池について計測された電流値の時間変化に関するＩ実効値を演算し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔと前記演算されたΔＶ実効値とに基づいて前記性能維持用許容電流を演算する、または、前記決定されたＩｌｉｍｉｔと前記演算されたＩ実効値とに基づいて前記性能維持用許容電流を演算する電池制御装置。
【請求項５】
二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置であって、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと、
演算手段と
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記演算手段が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記二次電池のＣＣＶまたは前記二次電池について求められたＯＣＶと、前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、前記二次電池の限界電圧を演算し、
前記演算された限界電圧と、前記決定された上限／下限電圧とを比較し、その比較結果に基づいて、前記限界電圧または前記上限／下限電圧を選択し、
前記選択した限界電圧または上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池の許容電流を算出し、
当該限界電圧は、前記二次電池が高負荷抵抗上昇を起こさないための前記ＣＣＶの上限値である電池制御装置。
【請求項６】
請求項２または４に記載の電池制御装置において、
前記演算手段が、前記ＣＣＶと前記ＯＣＶの差または前記電流値を、遅れ要素を含むフィルタに通すことにより、前記ΔＶ実効値または前記Ｉ実効値を算出する電池制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電池制御装置において、
前記フィルタは、一次遅れフィルタである電池制御装置。
【請求項８】
インバータと、
二次電池から前記インバータを介して供給される電力を用いて駆動する電動機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と、
動力分割機構を介して前記電動機およびタイヤを駆動する内燃機関と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池の許容電流に対する制限率ｋを演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された制限率ｋを、前記演算された電池保護用許容電流に乗じることで、前記二次電池の許容電流を算出し、
前記算出された許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記電動機の容量とに基づいて、前記内燃機関と前記電動機との動力配分比を決定し、
前記決定した動力配分比に従って、前記内燃機関及び前記インバータに対する動作指令値を出力し、
制限率ｋは、前記二次電池にとって高負荷抵抗上昇の考慮が不要な状態をｋ＝１としたときの０≦ｋ＜１の値であって、前記許容電流をどの程度制限するかの値である動力システム。
【請求項９】
インバータと、
二次電池から前記インバータを介して供給される電力を用いて駆動する電動機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と、
動力分割機構を介して前記電動機およびタイヤを駆動する内燃機関と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池に高負荷抵抗上昇を生じさせないための許容電流である性能維持用許容電流を演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された性能維持用許容電流と、前記演算された電池保護用許容電流とのいずれか小さい方を前記二次電池の許容電流とし、
当該許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記電動機の容量とに基づいて、前記内燃機関と前記電動機との動力配分比を決定し、
前記決定した動力配分比に従って、前記内燃機関及び前記インバータに対する動作指令値を出力する動力システム。
【請求項１０】
インバータと、
二次電池から前記インバータを介して供給される電力を用いて駆動する電動機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と、
動力分割機構を介して前記電動機およびタイヤを駆動する内燃機関と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記二次電池のＣＣＶまたは前記二次電池について求められたＯＣＶと、前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、前記二次電池の限界電圧を演算し、
前記演算された限界電圧と、前記決定された上限／下限電圧とを比較し、その比較結果に基づいて、前記限界電圧または前記上限／下限電圧を選択し、
前記選択した限界電圧または上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池の許容電流を算出し、
前記算出された許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記電動機の容量とに基づいて、前記内燃機関と前記電動機との動力配分比を決定し、
前記決定した動力配分比に従って、前記内燃機関及び前記インバータに対する動作指令値を出力し、
当該限界電圧は、前記二次電池が高負荷抵抗上昇を起こさないための前記ＣＣＶの上限値である動力システム。
【請求項１１】
インバータと、
被制動体を制動するためのブレーキと、
前記被制動体からの入力を用いて回生発電し、前記インバータを介して二次電池を充電するための電力を生成する発電機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池の許容電流に対する制限率ｋを演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された制限率ｋを、前記演算された電池保護用許容電流に乗じることで、前記二次電池の許容電流を算出し、
前記算出された許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記発電機の容量とに基づいて、前記ブレーキと前記発電機との負荷配分比を決定し、
前記決定された負荷配分比に従って、前記ブレーキに対するブレーキ量の指令値、および、前記インバータに対する回生エネルギー量の指令値を出力し、
制限率ｋは、前記二次電池にとって高負荷抵抗上昇の考慮が不要な状態をｋ＝１としたときの０≦ｋ＜１の値であって、前記許容電流をどの程度制限するかの値である動力システム。
【請求項１２】
インバータと、
被制動体を制動するためのブレーキと、
前記被制動体からの入力を用いて回生発電し、前記インバータを介して二次電池を充電するための電力を生成する発電機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔまたは前記決定されたＩｌｉｍｉｔに基づいて、前記二次電池に高負荷抵抗上昇を生じさせないための許容電流である性能維持用許容電流を演算し、
前記決定された上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流である電池保護用許容電流を演算し、
前記演算された性能維持用許容電流と、前記演算された電池保護用許容電流とのいずれか小さい方を前記二次電池の許容電流とし、
当該許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記発電機の容量とに基づいて、前記ブレーキと前記発電機との負荷配分比を決定し、
前記決定された負荷配分比に従って、前記ブレーキに対するブレーキ量の指令値、および、前記インバータに対する回生エネルギー量の指令値を出力する動力システム。
【請求項１３】
インバータと、
被制動体を制動するためのブレーキと、
前記被制動体からの入力を用いて回生発電し、前記インバータを介して二次電池を充電するための電力を生成する発電機と、
前記二次電池の仕様で定められた上下限電圧や温度を逸脱せずに充放電可能な最大電流である許容電流を算出する電池制御装置と
を備え、
前記電池制御装置が、
二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとにＣＣＶとＯＣＶの差の絶対値に対する上限としての限界値であるΔＶｌｉｍｉｔが格納されたΔＶｌｉｍｉｔデータベース、または、前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに前記二次電池の電流値の絶対値の上限としての限界値であるＩｌｉｍｉｔが格納されたＩｌｉｍｉｔデータベースと、
前記二次電池のＳＯＣ、温度および電流値と、前記二次電池の仕様で定められた、前記二次電池の上限電圧と下限電圧との関係を表すデータベースと
を備え、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、ΔＶｌｉｍｉｔは、ＣＣＶとＯＣＶとの差の絶対値が当該ΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記二次電池のＳＯＣと温度の様々な組み合わせごとに、Ｉｌｉｍｉｔは、前記二次電池の電流値の絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、前記二次電池において高負荷抵抗上昇が起きる可能性があると定義された値であり、
前記電池制御装置が、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ΔＶｌｉｍｉｔデータベースからΔＶｌｉｍｉｔを決定し、または、前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度とに基づいて、前記ＩｌｉｍｉｔデータベースからＩｌｉｍｉｔを決定し、
前記二次電池について求められたＳＯＣと前記二次電池について計測された温度と前記二次電池について計測された電流とに対応した上限電圧および下限電圧の少なくとも一つである上限／下限電圧を前記データベースから決定し、
前記二次電池のＣＣＶまたは前記二次電池について求められたＯＣＶと、前記決定されたΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、前記二次電池の限界電圧を演算し、
前記演算された限界電圧と、前記決定された上限／下限電圧とを比較し、その比較結果に基づいて、前記限界電圧または前記上限／下限電圧を選択し、
前記選択した限界電圧または上限／下限電圧に基づいて、前記二次電池の許容電流を算出し、
前記算出された許容電流と、前記二次電池について求められたＳＯＣと、前記発電機の容量とに基づいて、前記ブレーキと前記発電機との負荷配分比を決定し、
前記決定された負荷配分比に従って、前記ブレーキに対するブレーキ量の指令値、および、前記インバータに対する回生エネルギー量の指令値を出力し、
当該限界電圧は、前記二次電池が高負荷抵抗上昇を起こさないための前記ＣＣＶの上限値である動力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池制御装置および動力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体向け蓄電装置、系統連系安定化用蓄電装置、非常用蓄電装置といった、多数の二次電池を内蔵する電池システムが注目を浴びている。これらの電池システムの性能を十分に引き出すには、各電池の充電率（ＳＯＣ）、劣化度（ＳＯＨ）、充放電可能な最大電流（許容電流）といったパラメータを算出し、各電池の制御を適切に行う必要がある。これを実現するため、一般的に電池システムでは、各電池に電圧計測用の回路（セルコントローラ）が取り付けられており、セルコントローラから送られてくる情報に基づき、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を搭載したバッテリコントローラが各種の演算や動作を実行して上記の制御を実現する。
【０００３】
上記の制御において用いられる電池パラメータの一つである許容電流は、電池を保護するために算出されるものである。具体的には、現在の電池電圧や温度から、電池の仕様で定められた上下限電圧や温度等を逸脱しないような最大電流を求めることにより、許容電流を算出することができる。したがって、この許容電流の演算の誤差が大きいと、必要以上に電流を制限したり、電池にとって危険な電流を流したりしてしまう可能性がある。
【０００４】
許容電流の演算に関して、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、電池の温度や充電状態に応じた内部抵抗値を電池の充電または放電継続時間の値ごとに記述した内部抵抗テーブルを備え、この内部抵抗テーブルを用いて電池の許容電流を求める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１６９０６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の従来技術では、電池の充電または放電継続時間に応じた内部抵抗の変化に追従して許容電流を求めることができる。しかし、連続的に変化する電池の負荷に対しては適切な許容電流を求めることが難しい。そのため、電池を確実に保護しつつ、電池の充放電性能を十分に発揮させることが困難である。
【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、二次電池のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔ、または、前記二次電池の電流値に対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定し、前記二次電池の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定し、前記ΔＶｌｉｍｉｔまたは前記Ｉｌｉｍｉｔと、前記上限電圧および前記下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、前記二次電池の許容電流を算出する。
本発明の一態様による動力システムは、内燃機関と、二次電池から供給される電力を用いて駆動する電気モータと、を備え、前記二次電池のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔ、または、前記二次電池の電流値に対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定し、前記二次電池の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定し、前記ΔＶｌｉｍｉｔまたは前記Ｉｌｉｍｉｔと、前記上限電圧および前記下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、前記内燃機関と前記電気モータとの動力配分比を決定する。
本発明の他の一態様による動力システムは、被制動体を制動するためのブレーキと、前記被制動体からの入力を用いて回生発電し、二次電池を充電するための電力を生成する発電機と、を備え、前記二次電池のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔ、または、前記二次電池の電流値に対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定し、前記二次電池の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定し、前記ΔＶｌｉｍｉｔまたは前記Ｉｌｉｍｉｔと、前記上限電圧および前記下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、前記ブレーキと前記発電機との負荷配分比を決定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電池を確実に保護しつつ、電池の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池制御装置を適用した電池システムの構成を示す図である。
【図２】電池状態推定演算の例を示す図である。
【図３】電池等価回路モデルの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図５】ΔＶ実効値と制限率ｋの関係の一例を示す図である。
【図６】ΔＶ実効値と制限率ｋの関係の他の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る電池保護用許容電流演算部の機能ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１０】ΔＶ実効値と重みＧの関係の例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部の機能ブロック図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態に係る性能維持用許容電流演算部の機能ブロック図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部の機能ブロック図である。
【図２０】本発明の第９の実施形態に係るΔＶ実効値の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図２１】稼働時刻情報の例を示す図である。
【図２２】本発明の第９の実施形態に係る稼働比率演算部の処理フローを示す図である。
【図２３】本発明の第９の実施形態に係るΔＶ実効値演算部の処理フローを示す図である。
【図２４】本発明の第１０の実施形態に係るΔＶ実効値の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図２５】温度Ｔと環境温度ＴＡの差と、これに対応する稼働比率との関係の一例を示す図である。
【図２６】本発明の第１１の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラの機能ブロック図である。
【図２７】Ｉ実効値と制限率ｋの関係の一例を示す図である。
【図２８】本発明の第１２の実施形態に係る動力システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図１〜７を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池制御装置を適用した電池システムの構成を示す図である。図１に示す電池システム１００は、インバータ１１０および上位コントローラ１１２と接続されている。インバータ１１０には負荷１１１が接続されている。
【００１２】
インバータ１１０は、上位コントローラ１１２の制御により動作する双方向インバータである。インバータ１１０は、電池システム１００から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷１１１に出力する。負荷１１１は、たとえば車両に搭載される三相交流電動機であり、インバータ１１０から供給される交流電力を用いて回転駆動することで車両の駆動力を発生する。また、車両の運動エネルギーを利用して負荷１１１を発電機として動作させることで回生発電を行うと、負荷１１１から交流電力が出力される。この場合、インバータ１１０は、負荷１１１から出力された交流電力を直流電力に変換し、得られた直流電力を電池システム１００に出力して蓄える。こうして上位コントローラ１１２の制御に応じてインバータ１１０を動作させることにより、電池システム１００の充放電が行われる。
【００１３】
なお、電池システム１００の充放電を適切に制御することができれば、本発明は図１の構成に限定されない。たとえば、インバータ１１０とは別の充電システムを電池システム１００に接続し、この充電システムを用いて電池システム１００の充電を必要に応じて行うようにしてもよい。
【００１４】
電池システム１００は、電池モジュール１０１、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４、漏電センサ１０５、リレー１０６Ａ、リレー１０６Ｂ、およびバッテリコントローラ１０７を備える。
【００１５】
電池モジュール１０１は、複数個の単位電池を直列または直並列に接続して構成されている充放電可能な二次電池である。なお、電池モジュール１０１を２つ以上のグループに分け、各グループ間に人力で操作可能な遮断器を設けてもよい。このようにすれば、電池システム１００の組み立て、解体、点検等の作業時には遮断器を開放することで、感電事故や短絡事故の発生を防ぐことができる。
【００１６】
電流センサ１０２は、電池モジュール１０１に流れる充放電電流を検出する。電圧センサ１０３は、電池モジュール１０１の電圧を検出する。温度センサ１０４は、電池モジュール１０１の温度を検出する。漏電センサ１０５は、電池モジュール１０１の絶縁抵抗を検出する。電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４および漏電センサ１０５の各検出結果は、バッテリコントローラ１０７にそれぞれ出力される。
【００１７】
リレー１０６Ａ、１０６Ｂは、電池モジュール１０１とインバータ１１０の間の電気的接続状態を切り替えるためのものであり、バッテリコントローラ１０７または上位コントローラ１１２によって制御される。リレー１０６Ａは、電池モジュール１０１の正極側とインバータ１１０の間に接続されており、リレー１０６Ｂは、電池モジュール１０１の負極側とインバータ１１０の間に接続されている。なお、リレー１０６Ａ、１０６Ｂのいずれか一方を省略してもよい。また、突入電流を制限するために、リレー１０６Ａまたは１０６Ｂと並列に、プリチャージリレーおよび抵抗を設けてもよい。この場合、電池モジュール１０１とインバータ１１０の接続時には、先にプリチャージリレーをオンし、電流が十分小さくなった後に、リレー１０６Ａまたは１０６Ｂをオンしてプリチャージリレーをオフすればよい。
【００１８】
バッテリコントローラ１０７は、本発明の一実施形態に係る電池制御装置に相当するものである。バッテリコントローラ１０７は、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４および漏電センサ１０５の各検出結果を取得し、これらの検出結果に基づいて電池システム１００の制御を行う。たとえば、バッテリコントローラ１０７は、電流センサ１０２による充放電電流の検出結果や、電圧センサ１０３による電圧の検出結果に基づいて、電池の状態推定演算を行うことにより、電池モジュール１０１の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）や劣化状態（ＳＯＨ：State Of Health）を算出する。そして、これらの算出結果を基に、電池モジュール１０１の充放電制御や、電池モジュール１０１の各単位電池のＳＯＣを均等化するためのバランシング制御などを行う。また、バッテリコントローラ１０７は、漏電センサ１０５による絶縁抵抗の検出結果に基づいて、電池モジュール１０１が漏電状態または漏電しそうな状態であるか否かを判断し、これらの状態にあると判断した場合には電池システム１００の動作を停止する。これ以外にも、バッテリコントローラ１０７は様々な処理を実行することができる。
【００１９】
上位コントローラ１１２は、バッテリコントローラ１０７から送信される電池モジュール１０１の様々な情報に基づいて、電池システム１００やインバータ１１０の動作状態を制御する。
【００２０】
次に、バッテリコントローラ１０７において行われる電池の状態推定演算について、図２および図３を用いて説明する。電池モジュール１０１の開回路電圧（ＯＣＶ）、ＳＯＣ、分極電圧Ｖｐ等の値は、電池モジュール１０１の内部状態に応じて定まる値であり、外部からは直接計測できない。そのため、これらの値は、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４を用いてそれぞれ測定可能な、電池モジュール１０１に流れた電流の履歴や、閉回路電圧（ＣＣＶ）の履歴、温度等から推定する必要がある。これを行うため、バッテリコントローラ１０７には、図２に示すように、電池モジュール１０１の等価回路をモデル化した電池等価回路モデル７０２が記憶されている。バッテリコントローラ１０７は、電池モジュール１０１の電流Ｉ、ＣＣＶ、温度Ｔを、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４を用いてそれぞれ計測し、これらの計測結果を電池等価回路モデル７０２に入力する。これらの入力値に応じて電池等価回路モデル７０２から出力されるＯＣＶ、ＳＯＣ、分極電圧Ｖｐの値を電池モジュール１０１の内部状態として用いることにより、電池モジュール１０１の内部状態の推定を実現している。
【００２１】
図３は、電池等価回路モデル７０２の構成例を示す図である。電池等価回路モデル７０２は、ＳＯＣよりＯＣＶを算出するための理想電池モデル７５１と、これに直列接続された内部抵抗値ＲＤＣを算出するための内部抵抗モデル７５２と、分極電圧Ｖｐを算出するための分極モデル７５５から成る。分極モデル７５５は、分極抵抗７５３とキャパシタ７５４を並列接続することにより表現している。このように電池等価回路モデル７０２を構成することで、電池モジュール１０１において計測される電池電圧の様々な変化、たとえばＳＯＣに応じた変化、流れている電流による変化、電流履歴による変化などを表現可能となっている。
【００２２】
電池等価回路モデル７０２を用いたＯＣＶ、ＳＯＣ、Ｖｐの推定は、たとえば以下の手順にて行うことができる。電池システム１００の起動時には、キャパシタ７５４の電荷量および電流Ｉが共に０であるため、内部抵抗モデル７５２が表す内部抵抗値ＲＤＣによって生じる電圧や分極電圧Ｖｐも、それぞれ０となる。そのため、理想電池モデル７５１が表すＯＣＶは、ＣＣＶと等しくなる。これにより、ＯＣＶの初期値が求められる。
【００２３】
ＯＣＶの初期値が求められたら、次に、バッテリコントローラ１０７が有するＯＣＶとＳＯＣの対応表を用いて、ＯＣＶの初期値に対応するＳＯＣを求め、これを初期ＳＯＣとする。
【００２４】
電池システム１００の起動後は、電流センサ１０２により計測した電流Ｉを用いてキャパシタ７５４の電荷量を増減させることで、分極電圧Ｖｐを算出する。ここで、キャパシタ７５４には温度依存性があるため、温度センサ１０４を用いて計測した温度Ｔにより、キャパシタ７５４の特性を調節して分極電圧Ｖｐを算出することが好ましい。たとえば、予め設定された温度−時定数変換表や温度−キャパシタ容量変換表等を用いて、キャパシタ７５４の特性が現在の温度Ｔに適した特性となるようにする。
【００２５】
また、上記と同様に、電流センサ１０２により計測した電流Ｉを用いて電池に蓄えられた電荷量を増減させることで、ＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣの算出には、ＯＣＶの推定結果を用いても良い。すなわち、電圧センサ１０３により計測したＣＣＶから、分極電圧Ｖｐと内部抵抗値ＲＤＣによって生じる電圧とを差し引くことで、ＯＣＶを推定し、ＯＣＶとＳＯＣの対応表を逆引きすることで、ＳＯＣを推定することもできる。
【００２６】
このように、電池等価回路モデル７０２にＣＣＶ、電流Ｉ、温度Ｔを入力することで、電池等価回路モデル７０２を現在の電池モジュール１０１の内部状態と等しくすることができ、ＯＣＶ、ＳＯＣ、Ｖｐが推定可能となる。
【００２７】
なお、図３の例では、分極モデル７５５を一組の分極抵抗７５３とキャパシタ７５４により表現することで、分極電圧Ｖｐの演算を単純化しているが、演算精度を向上させるために、分極モデル７５５を表現する分極抵抗とキャパシタの組数を増やしてもよい。また、電池システム１００の起動時や、上位コントローラ１１２からの初期化指令値受信時には、必要に応じてキャパシタ７５４の電荷量を０にセットしてもよい。これは、たとえばシステムの停止時間が電池の時定数に対して十分長く、分極が解消しているとみなせるときに行うことが好ましい。
【００２８】
次に、許容電流を演算するためのバッテリコントローラ１０７の機能構成を、図４を用いて説明する。一般に、電池モジュール１０１のような二次電池では、電池に大きな負荷を与え続けると電池の内部抵抗が一時的に上昇する、高負荷抵抗上昇と呼ばれる現象が生じることが知られている。本発明では、バッテリコントローラ１０７において電池モジュール１０１の使用状態に応じて適切な許容電流を演算することで、こうした高負荷抵抗上昇が起きないようにしている。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図４に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２、電流制限率演算部２０３、電池保護用許容電流演算部２０４、および乗算器２０５の各機能ブロックを有する。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。なお、バッテリコントローラ１０７は、電池モジュール１０１の許容電流の演算以外にも、電池システム１００の制御に関する様々な処理や制御を実行する。しかし、図４の機能ブロック図では、本発明の説明において必要なもの以外の図示を省略している。
【００３０】
ΔＶ実効値演算部２０１は、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算する。ΔＶ実効値演算部２０１は、たとえば電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差を、遅れ要素を含むフィルタに通すことにより、ΔＶ実効値を演算する。具体的には、ΔＶ実効値演算部２０１において、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差を二乗した値（ΔＶ）に対して一次遅れフィルタを適用し、その結果の平方根に対してＳＯＨを反映させたものをΔＶ実効値として出力することで、ΔＶ実効値を演算することができる。
【００３１】
ΔＶ実効値演算部２０１によるΔＶ実効値の演算式の例を、以下の式（１）〜（３）により示す。ただし、式（１）のＣＣＶ（ｎ）は、現在の電池モジュール１０１のＣＣＶの値を表し、ＯＣＶ（ｎ）は、現在の電池モジュール１０１のＯＣＶの値を表している。ＣＣＶ（ｎ）、ＯＣＶ（ｎ）におけるｎは、電圧センサ１０３より取得したＣＣＶとＯＣＶのデータの時系列順を表している。また、式（２）のｔは、データのサンプリング間隔を表し、τは、フィルタの時定数を表している。また、式（３）のＳＯＨＲは、電池モジュール１０１の劣化状態を示す指標であり、内部抵抗が初期状態に対して何％になったかを表している。すなわち、電池モジュール１０１が新品のときにはＳＯＨＲが１００％であり、劣化に伴いＳＯＨＲが増加する。
【００３２】
【数１】
0006787660.tif 000002
【００３３】
式（１）は、電池モジュール１０１の負荷の大きさを示す指標値ΔＶ（ｎ）を演算する式である。式（１）において、ＣＣＶとＯＣＶの差であるＣＣＶ（ｎ）−ＯＣＶ（ｎ）は、現在の電池モジュール１０１の負荷の大きさを表している。この値は、電池モジュール１０１が前述の高負荷抵抗上昇が起きるような状態であるか否かを判断するための指標として用いることができる。なお、式（１）では、ＣＣＶ（ｎ）−ＯＣＶ（ｎ）を二乗することで指標値ΔＶ（ｎ）を演算している。こうすることで、充電・放電の両方に対応可能となる。
【００３４】
式（２）は、式（１）で求めたΔＶ（ｎ）に対して一次遅れフィルタを適用することで、電池モジュール１０１の負荷状態の時間変化を示す指標値Ｙ（ｎ）を演算する式である。式（２）の演算により、電池モジュール１０１において長時間にわたり高負荷状態、すなわちΔＶ（ｎ）が大きな値である状態が生じていたかを表す指標値Ｙ（ｎ）を得ることができる。
【００３５】
式（３）は、式（２）で求めた負荷状態の時間変化の指標値Ｙ（ｎ）にＳＯＨＲを反映させることで、ΔＶ実効値を演算する式である。式（３）の演算により、電池モジュール１０１の劣化に応じた内部抵抗の変化によって生じたΔＶ（ｎ）の変化にも対応可能となる。
【００３６】
ΔＶ実効値演算部２０１は、以上説明したような演算を実行することで、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を求めることができる。こうして得られたΔＶ実効値は、電池モジュール１０１にどのような大きさの負荷がどの程度の期間与えられていたかを反映した値である。そのため、高負荷抵抗上昇を考慮した許容電流演算が必要かどうかを判定するための指標とすることができる。なお、本実施形態では、計算量が少ない一次遅れフィルタを用いた演算例を説明したが、その他の演算方法を用いてΔＶ実効値を求めてもよい。たとえば、ＦＩＲフィルタや移動平均を用いることにより、高負荷抵抗上昇の発生に影響しない一定期間以上前のデータを計算の対象外として、演算の高精度化を実現してもよい。
【００３７】
ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２は、電池モジュール１０１のＳＯＣおよび温度Ｔと、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔとの関係が記録されたデータベースである。このΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２を用いることで、前述の電池等価回路モデル７０２から求められたＳＯＣと、温度センサ１０４を用いて計測された温度Ｔとに基づいて、高負荷抵抗上昇を防ぐための限界値としてのΔＶｌｉｍｉｔを決定することができる。なお、ΔＶｌｉｍｉｔは一定時間内に許容されるＯＣＶとＣＣＶの差、すなわち負荷の限界値を示している。すなわち、ＯＣＶとＣＣＶの差の絶対値がΔＶｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇が起きる可能性がある。ただし、負荷の大きさによって高負荷抵抗上昇が起きうるまでの期間は変化するため、複数の期間に関してそれぞれ異なるΔＶｌｉｍｉｔをΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２に持たせてもよい。このようにすれば、最終的な許容電流演算結果を高精度化することが可能である。
【００３８】
ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２は、たとえば、様々なＳＯＣと温度Ｔの組み合わせごとに対応するΔＶｌｉｍｉｔの値を格納した配列により実現することができる。この場合、連続値であるＳＯＣおよび温度Ｔの計測結果に対して、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２に格納されるΔＶｌｉｍｉｔの値は、離散値のＳＯＣおよび温度Ｔに対応したものとなる。そのため、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２において入力されたＳＯＣや温度Ｔに対応するΔＶｌｉｍｉｔの値が格納されていない場合には、線形補間等を利用して、出力すべきΔＶｌｉｍｉｔの値を決定することが好ましい。
【００３９】
電流制限率演算部２０３は、ΔＶ実効値演算部２０１から出力されたΔＶ実効値と、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２から出力されたΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、許容電流を制限するための制限率ｋを演算する。この電流制限率演算部２０３により、ΔＶ実効値に応じて制限率ｋを変化させることで、高負荷抵抗上昇の考慮が不要な状態（ｋ＝１）と、考慮が必要な状態（０≦ｋ＜１）とを切り替えることが可能となる。
【００４０】
電流制限率演算部２０３は、たとえば図５に示すようなΔＶ実効値と制限率ｋの関係に基づいて、制限率ｋの演算を行う。図５は、ΔＶ実効値に対応する制限率ｋの値を示しており、ｋ＝１である領域、すなわち許容電流の制限が不要な領域２３１（０≦ΔＶ実効値＜ΔＶｌｉｍｉｔ１）と、ｋ＜１である領域、すなわち許容電流の制限が必要な領域２３２（ΔＶ実効値≧ΔＶｌｉｍｉｔ１）に分かれている。領域２３２は、ΔＶ実効値に応じて制限率ｋが変化する領域２３３（ΔＶｌｉｍｉｔ１≦ΔＶ実効値＜ΔＶｌｉｍｉｔ２）と、制限率ｋが固定値ｋｍｉｎとなる領域２３４（ΔＶ実効値≧ΔＶｌｉｍｉｔ２）にさらに分かれている。
【００４１】
ここで、電流制限率演算部２０３において、上記のΔＶｌｉｍｉｔ２を、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇が始まるΔＶ実効値の大きさ、すなわちΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２で決定された限界値ΔＶｌｉｍｉｔとし、さらにΔＶｌｉｍｉｔ１を、このΔＶｌｉｍｉｔよりも小さな値とする。こうすることで、ΔＶ実効値がΔＶｌｉｍｉｔに近づいてΔＶｌｉｍｉｔ１を超えると、制限率ｋが１よりも小さな値に設定される。これにより、電池モジュール１０１に対する許容電流を低下させ、高負荷抵抗上昇が起きるような条件が回避可能となる。なお、領域２３４においてｋｍｉｎを０とすると、理論上は許容電流が０となる場合が生じうる。しかし、上記のようにΔＶｌｉｍｉｔ１とΔＶｌｉｍｉｔ２を異なる値とすることで、一般的には制限率ｋが０となる前にΔＶ実効値が増加しなくなる。そのため、ｋｍｉｎを０としても、実際には許容電流が０とはならず問題ない。
【００４２】
あるいは、電流制限率演算部２０３は、図６に示すようなΔＶ実効値と制限率ｋの関係に基づいて、制限率ｋの演算を行ってもよい。この例では、ΔＶ実効値をΔＶｌｉｍｉｔで割ることで正規化し、図５のΔＶｌｉｍｉｔ１およびΔＶｌｉｍｉｔ２に相当する値をそれぞれ固定の値としている。具体的には、図６の例では、ΔＶ実効値／ΔＶｌｉｍｉｔが１００％〜１２０％の部分を、上記のΔＶ実効値に応じて制限率ｋが変化する領域２３３とし、その前後の領域を、それぞれ上記の領域２３１、２３４としている。
【００４３】
電池保護用許容電流演算部２０４は、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４、電流センサ１０２から出力されるＳＯＣ、ＯＣＶ、分極電圧Ｖｐ、温度Ｔ、電流Ｉの値に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。この許容電流は、電池モジュール１０１のＣＣＶ制限範囲や温度使用範囲等を満たすものである。なお、電池保護用許容電流演算部２０４による電池保護用許容電流の具体的な演算方法については、後で図７を用いて説明する。
【００４４】
乗算器２０５は、電流制限率演算部２０３で演算された制限率ｋと、電池保護用許容電流演算部２０４で演算された電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。具体的には、乗算器２０５は、電池保護用許容電流の値に対して制限率ｋを乗じることで、制限率ｋに応じた許容電流、すなわちΔＶ実効値に応じた許容電流の制限を実現する。これにより、ΔＶ実効値が十分に小さい場合、すなわち電池モジュール１０１の負荷が十分に小さいか、または電池モジュール１０１に対して負荷のかかった時間が十分に短い場合には、電池保護用許容電流を制限せずにそのまま許容電流として用いることで、許容電流の最大化を実現する。一方、ΔＶ実効値が大きい場合、すなわち電池モジュール１０１に大きな負荷が長時間かかっている場合には、許容電流を制限することで、高負荷抵抗上昇の発生防止を実現する。
【００４５】
ここで、電池保護用許容電流演算部２０４による電池保護用許容電流の演算方法について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る電池保護用許容電流演算部２０４の機能ブロック図である。図７に示すように、電池保護用許容電流演算部２０４は、電池パラメータのデータベース７０３と、分極が無かった場合の許容電流を演算する演算ブロック７０４と、一定時間後の分極を予測する予測ブロック７０５と、分極による影響を補正する値を算出する補正ブロック７０６と、補正を適用する減算器７０７から成る。
【００４６】
データベース７０３は、電池等価回路モデル７０２が出力したＳＯＣ、温度センサ１０４が出力した温度Ｔ、および電流センサ１０２が出力した電流Ｉに基づいて、許容電流の演算に必要な上下限電圧、第１抵抗および第１ゲインを出力する。これにより、電池の保護に必要な許容電流演算が可能となる。データベース７０３は、ＳＯＣ、温度Ｔおよび電流Ｉの値とこれらの出力データの値とが互いに対応付けてマップ化されたデータベースであってもよい。このようにすれば、計算量の削減や、理論式が不明な特性への対応が可能となる。あるいは、ＳＯＣ、温度Ｔおよび電流Ｉの値とこれらの出力データの値との関係を近似式により表したものをデータベース７０３としてもよい。これにより、データ量の削減や出力値の精度向上が可能となる。
【００４７】
演算ブロック７０４では、電池等価回路モデル７０２が出力したＯＣＶと、データベース７０３が出力した上下限電圧および第１抵抗とに基づいて、無分極時の許容電流を演算する。演算ブロック７０４における許容充電電流の演算式の例を、以下の式（４）により示す。
Imax=(Vmax-OCV)/R1  ・・・（４）
【００４８】
上記の式（４）において、Ｉｍａｘは無分極時の許容充電電流を、Ｖｍａｘは上限電圧を、Ｒ1は第１抵抗をそれぞれ表す。なお、式（４）では無分極時の許容充電電流を求める式を例示したが、上限電圧Ｖｍａｘの代わりに下限電圧Ｖｍｉｎを用いることで、無分極時の許容放電電流も同様の演算により求めることができる。上限電圧Ｖｍａｘや下限電圧Ｖｍｉｎは、データベース７０３が出力した上下限電圧から求めることができる。あるいは、データベース７０３において上限電圧Ｖｍａｘまたは下限電圧Ｖｍｉｎの一方のみを決定し、その値に基づいて、演算ブロック７０４において無分極時の許容充電電流または許容放電電流の一方のみを演算するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記の式（４）において、第１抵抗Ｒ１の値には、無分極状態から一定電流を電池モジュール１０１に流し続けた場合の一定時間後の抵抗値を用いることが好ましい。このようにすれば、式（４）で求められる無分極時の許容充電電流Ｉｍａｘの値は、無分極状態から一定時間後に上限電圧に到達する電流値、すなわち一定時間内は上限電圧に到達しない電流値となる。演算ブロック７０４では、このようにＯＣＶ、上下限電圧、第１抵抗を用いることで、分極が無かった場合の許容電流が算出可能となる。
【００５０】
予測ブロック７０５では、電池等価回路モデル７０２が出力する分極電圧Ｖｐと、データベース７０３が出力する第１ゲインとに基づいて、一定時間後（ｎ秒後とする）の分極電圧である第１分極電圧を予測して出力する。予測ブロック７０５は、たとえば指数関数を用いた以下の式（５）を用いることで、一定電流が流れている場合のｎ秒後の分極電圧を予測することができる。
Vpn=IRp-(IRp-Vp0)exp(-n/RpCp)  ・・・（５）
【００５１】
上記の式（５）において、Ｖｐｎはｎ秒後の分極電圧を、Ｒｐは分極抵抗を、Ｉは電流を、Ｖｐ０は現在の分極電圧を、Ｃｐは分極容量をそれぞれ表している。ここで、許容電流の演算時には、ｎ、Ｒｐ、Ｃｐがいずれも定数であることから、式（５）は以下の式（６）のように変形可能である。
【００５２】
Vpn=IRp-(IRp-Vp0)Gt  ・・・（６）
上記の式（６）において、Ｇｔは第１ゲインである。このように、予測ブロック７０５において第１ゲインを用いて一定時間後の分極電圧を計算する構成とすることで、計算量の多い指数関数を不要とすることができる。そのため、バッテリコントローラ１０７として、計算能力に制約のある組み込み向けＣＰＵを用いた場合でも、一定時間後の分極電圧が演算可能となる。
【００５３】
補正ブロック７０６では、分極情報と、データベース７０３が出力する第１抵抗とに基づいて、分極電圧が許容電流に与える影響を考慮した許容電流補正値を算出する。ここでは、たとえば予測ブロック７０５が出力する第１分極電圧を分極情報として用いることができる。これにより、厳密に一定時間流し続けられる許容電流の演算が可能となる。あるいは、図７の構成とは異なるが、電池等価回路モデル７０２が出力する分極電圧Ｖｐを直接用いてもよい。このようにした場合、分極電圧を大きめに見積もることになるため、演算される許容電流の値は小さくなるが、安全をより確実に担保可能となる。また、分極による影響の補正量は、分極情報をデータベース７０３が出力する第１抵抗で割ることにより算出することができる。なお、分極電圧に固定値を掛けて利用することとしてもよい。このようにすれば、分極電圧の影響度合いを調整することができるため、電池等価回路モデル７０２における分極電圧の推定誤差による過電圧を防ぐことが可能となる。
【００５４】
減算器７０７は、演算ブロック７０４が出力した無分極時の許容電流から、補正ブロック７０６が出力した許容電流補正値を減算することにより、分極電圧の影響を考慮した許容電流の補正を行う。これにより、電池モジュール１０１に一定時間流し続けてもＣＣＶが上限電圧や下限電圧に到達しない最も大きな電流、すなわち電池保護用許容電流を算出することができる。
【００５５】
なお、上記のように第１抵抗の値をデータベース７０３から直接出力する代わりに、電池モジュール１０１の直流抵抗（ＤＣＲ）、単位電流あたりのＯＣＶの変化率である第２ゲイン、分極抵抗および第１ゲインに基づいて、第１抵抗の値を求めてもよい。たとえば以下の式（７）を用いて、第１抵抗の値を算出することができる。
R1=DCR+Gsoc+Rp(1-G1)・・・（７）
【００５６】
式（７）において、Ｒ１は第１抵抗を、Ｇｓｏｃは第２ゲインを、Ｒｐは分極抵抗を、Ｇ１は第１ゲインをそれぞれ表している。このように、第１抵抗を間接的に計算することで、電池の劣化等によるパラメータ変化に対応することが可能となる。
【００５７】
電池保護用許容電流演算部２０４は、以上説明したような演算方法により、電池保護用許容電流の演算を行うことができる。
【００５８】
本発明の第１の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、高負荷抵抗上昇を考慮する必要があるかを判断するための指標値であるΔＶ実効値を演算し、これに基づき許容電流を制限することが可能となる。その結果、高負荷抵抗上昇の考慮が必要な場合のみ許容電流を制限する制御が可能となり、高負荷抵抗上昇の防止と許容電流の増加が両立可能となる。
【００５９】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６０】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図４の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【００６１】
（２）バッテリコントローラ１０７は、電流制限率演算部２０３により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて許容電流に対する制限率ｋを演算し、電池保護用許容電流演算部２０４により、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。そして、乗算器２０５により、制限率ｋと電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【００６２】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算する。電流制限率演算部２０３では、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、制限率ｋを演算する。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して、制限率ｋを正確に演算することができる。
【００６３】
（４）ΔＶ実効値演算部２０１では、ＣＣＶとＯＣＶの差を、遅れ要素を含むフィルタに通すことにより、ΔＶ実効値を算出することができる。このフィルタには、たとえば一次遅れフィルタを用いることができる。したがって、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を確実に演算することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、高負荷抵抗上昇を考慮しつつ電池モジュール１０１に一定時間流すことが可能な許容電流を演算するためのバッテリコントローラ１０７の機能構成として、第１の実施形態で説明したのとは別のものを説明する。
【００６５】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図８では、既に第１の実施形態にて説明した図４の機能ブロック図と共通の部分については、図４と同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【００６６】
図８に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、図４の電流制限率演算部２０３および乗算器２０５に代えて、性能維持用許容電流演算部２１１および最小値選択器２１２を有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【００６７】
性能維持用許容電流演算部２１１は、ΔＶ実効値演算部２０１が出力したΔＶ実効値と、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２が出力したΔＶｌｉｍｉｔと、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４から出力されるＳＯＣ、温度Ｔ、ＳＯＨＲの値とに基づいて、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。この許容電流は、電池モジュール１０１に高負荷抵抗上昇を起こさないためのものである。
【００６８】
最小値選択器２１２は、性能維持用許容電流演算部２１１が出力した性能維持用許容電流と、電池保護用許容電流演算部２０４が出力した電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。具体的には、最小値選択器２１２は、これらの許容電流を比較し、いずれか小さい方を許容電流として選択して出力する。
【００６９】
ここで、性能維持用許容電流演算部２１１による性能維持用許容電流の演算方法について説明する。前述の式（２）において、ΔＶ（ｎ）の値が一定であると仮定しΔＶ（ｎ）＝ΔＶとすると、フィルタの時定数τおよびデータのサンプリング間隔ｔは、電池システム１００の設計時に定まる定数である。そのため、式（２）を以下の式（８）のように簡略化することができる。ただし、式（２）のｍは、許容電流演算において考慮すべき一定時間を表し、ＡおよびＢは、τ、ｔ、ｍより定まる定数を表している。
【００７０】
【数２】
0006787660.tif 000003
【００７１】
ΔＶ実効値＝ΔＶｌｉｍｉｔとすると、前述の式（３）と上記の式（８）により、以下の式（９）が導かれる。
【００７２】
【数３】
0006787660.tif 000004
【００７３】
ここで、ΔＶは以下の式（１０）のように表すことができるため、式（１０）と上記の式（９）から、電流値Ｉを以下の式（１１）で求めることができる。なお、式（１１）において、内部抵抗値ＲＤＣや分極抵抗Ｒｐの値は、ＳＯＣおよび温度Ｔにより定めることができる。
【００７４】
【数４】
0006787660.tif 000005
【００７５】
上記の式（１１）で求められる電流値Ｉは、電池モジュール１０１に一定時間流し続けるとΔＶ実効値がΔＶｌｉｍｉｔと等しくなるような値を示している。したがって、この電流値Ｉで定まる電流の大きさが、電池モジュール１０１に高負荷抵抗上昇を生じさせないための許容電流、すなわち性能維持用許容電流となる。
【００７６】
性能維持用許容電流演算部２１１は、以上説明したような演算方法により、性能維持用許容電流の演算を行うことができる。
【００７７】
本発明の第２の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、現在のΔＶ実効値から推定される、電池モジュール１０１に高負荷抵抗上昇を起こさせないための性能維持用許容電流と、電池モジュール１０１の保護を実現するための電池保護用許容電流とを、それぞれ演算している。そして、これらの許容電流のうち小さいほうを選択している。これにより、電池保護のための許容電流を制限し、最終的な許容電流として出力することで、高負荷抵抗上昇の防止と電池の保護を同時に実現可能となる。
【００７８】
また、性能維持用許容電流の演算では、電池モジュール１０１に一定時間流し続けるとΔＶ実効値がΔＶｌｉｍｉｔに等しくなる電流値を求めている。この電流値は、高負荷抵抗上昇が起きない条件下、すなわち図５の領域２３１に対応する条件下では、電池保護用許容電流よりも大きな値となる。そのため、第１の実施形態と同様に、高負荷抵抗上昇を考慮する必要が無い場合の許容電流を電池保護用許容電流と等しくして、許容電流を増加させることができる。一方、高負荷抵抗上昇が起きうる図５の領域２３２に対応する条件下では、高負荷抵抗上昇を考慮した性能維持用許容電流のほうが小さくなるため、これが許容電流として出力される。なお、前述の式（１１）は平方根を含んだ計算であるため、図５や図６に示すようなΔＶ実効値と制限率ｋの関係に基づいて許容電流の制限率ｋを演算する第１の実施形態と比べて、計算が複雑となる。しかし、この計算を行うことで、高負荷抵抗上昇に対してより適切な許容電流を演算することが可能となる。
【００７９】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８０】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図８の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【００８１】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持用許容電流演算部２１１により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。また、電池保護用許容電流演算部２０４により、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。そして、最小値選択器２１２により、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【００８２】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算する。性能維持用許容電流演算部２１１では、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、性能維持用許容電流を演算する。また、最小値選択器２１２では、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とを比較し、いずれか小さい方を許容電流とする。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して性能維持用許容電流を正確に演算し、これに基づいて適切な許容電流を算出することができる。
【００８３】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、図５の領域２３４に相当する条件下における許容電流の精度を改善するため、第２の実施形態で説明した性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とを加重平均することで許容電流を求める例を説明する。
【００８４】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図９では、既に第１、第２の実施形態にて説明した図４、図８の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【００８５】
図９に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶ実効値演算部２０１、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２および電池保護用許容電流演算部２０４と、第２の実施形態で説明した性能維持用許容電流演算部２１１とに加えて、さらに重み演算部２２１および重み付け演算部２２２を有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【００８６】
本実施形態においては、性能維持用許容電流演算部２１１には、ΔＶ実効値演算部２０１からΔＶ実効値が入力されない。性能維持用許容電流演算部２１１は、ΔＶ実効値の代わりにΔＶｌｉｍｉｔを用いて、第２の実施形態で説明したような演算方法により性能維持用許容電流を演算する。これにより、ΔＶ実効値がΔＶｌｉｍｉｔに等しい場合の許容電流が性能維持用許容電流として性能維持用許容電流演算部２１１から出力される。こうして求められた性能維持用許容電流を用いることで、ΔＶ実効値がΔＶｌｉｍｉｔを上回らないようにして、高負荷抵抗上昇を考慮した制御が可能となる。
【００８７】
重み演算部２２１は、ΔＶ実効値演算部２０１が出力したΔＶ実効値と、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２が出力したΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに対する重みＧを演算する。この重みＧの値は、ΔＶ実効値およびΔＶｌｉｍｉｔの値に応じて、０〜１の間で変化する。
【００８８】
重み演算部２２１は、たとえば図１０に示すようなΔＶ実効値と重みＧの関係に基づいて、重みＧの演算を行う。図１０は、図５、６と同様に、Ｇ＝１である領域、すなわち許容電流の制限が不要な領域２３１（０≦ΔＶ実効値＜ΔＶｌｉｍｉｔ１）と、Ｇ＜１である領域、すなわち許容電流の制限が必要な領域２３２（ΔＶ実効値≧ΔＶｌｉｍｉｔ１）に分かれている。領域２３２は、ΔＶ実効値に応じて重みＧが１から０の間で変化する領域２３３（ΔＶｌｉｍｉｔ１≦ΔＶ実効値＜ΔＶｌｉｍｉｔ２）と、重みＧが０となる領域２３４（ΔＶ実効値≧ΔＶｌｉｍｉｔ２）にさらに分かれている。
【００８９】
重み付け演算部２２２は、重み演算部２２１が出力した重みＧに基づいて、性能維持用許容電流演算部２１１が出力した性能維持用許容電流と、電池保護用許容電流演算部２０４が出力した電池保護用許容電流とを加重平均し、許容電流を算出する。具体的には、重み付け演算部２２２は、Ｇ＝１、０を電池保護用許容電流と性能維持用許容電流にそれぞれ対応付け、電池保護用許容電流にＧをかけた値と、性能維持用許容電流に（１−Ｇ）をかけた値とを合計することで、許容電流を算出する。これにより、ΔＶ実効値の値に応じて、最終的な許容電流の値を、電池保護用許容電流と性能維持用許容電流の間の任意の値とすることができる。
【００９０】
本発明の第３の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、ΔＶ実効値に応じて電池保護用許容電流と性能維持用許容電流の間の値を許容電流として出力することが可能となる。
【００９１】
なお、本実施形態による演算方法と第１の実施形態で説明した演算方法とを比較すると、第１の実施形態では、電池保護用許容電流に制限率ｋを乗じることで許容電流を求めている。そのため、ｋ＝ｋｍｉｎとなる場合の許容電流の演算結果は、電池保護用許容電流に応じて変化する。したがって、性能維持用許容電流に対して、実際の許容電流が小さくなる傾向にある。一方、本実施形態では、計算量は増大してしまうが、性能維持用許容電流で許容電流に制限をかける形となっている。こうすることで、通常は電池保護用許容電流が性能維持用許容電流よりも大きいため、許容電流を最低でも性能維持用許容電流と等しい値、すなわち電池性能を維持可能な最大電流と等しい値となる。その結果、許容電流の増加が期待できる。
【００９２】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００９３】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図９の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【００９４】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持用許容電流演算部２１１により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。また、電池保護用許容電流演算部２０４により、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。そして、重み付け演算部２２２により、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【００９５】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算し、重み演算部２２１により、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに対する重みＧを演算する。重み付け演算部２２２では、この重みＧに基づいて、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とを加重平均し、許容電流を算出する。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して性能維持用許容電流を正確に演算し、これに基づいて適切な許容電流を算出することができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、電池の保護と性能維持を実現する許容電流をまとめて演算する例を説明する。
【００９７】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図１１では、既に第１〜第３の実施形態にて説明した図４、図８、図９の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【００９８】
図１１に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２と、電池モデルベースの性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６とを有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【００９９】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、電池モジュール１０１の性能維持および保護のための許容電流を演算する。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２から出力されるΔＶｌｉｍｉｔと、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４、電流センサ１０２から出力されるＳＯＣ、ＯＣＶ、分極電圧Ｖｐ、温度Ｔ、電流Ｉの値とに基づいて、以下で説明するような演算方法により、この許容電流の演算を行う。
【０１００】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６による許容電流の演算方法について説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６の機能ブロック図である。図１２に示すように、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、第１の実施形態において図７で説明した電池保護用許容電流演算部２０４の各構成に加えて、さらに加算器７１１と最小値選択器７１２とを有する。
【０１０１】
加算器７１１は、ΔＶｌｉｍｉｔとＯＣＶとに基づいて、電池モジュール１０１の限界電圧を演算する。具体的には、加算器７１１は、ΔＶｌｉｍｉｔとＯＣＶとを加算した値を、電池モジュール１０１が高負荷抵抗上昇を起こさないためのＣＣＶの上限値である限界電圧として出力する。この限界電圧により、高負荷抵抗上昇を起こさないＣＣＶの上限が定まる。なお、上記の例ではΔＶｌｉｍｉｔにＯＣＶを加算しているが、ＯＣＶの代わりにＣＣＶを用いてもよい。この場合、ΔＶｌｉｍｉｔにＣＣＶを加算した後、そこから分極電圧や直流抵抗による電圧低下分等を差し引いたものを、限界電圧として出力することが好ましい。
【０１０２】
最小値選択器７１２は、加算器７１１が出力した限界電圧と、データベース７０３が出力した上限電圧とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出するための電圧上限値を算出する。具体的には、最小値選択器７１２は、限界電圧と上限電圧とを比較し、いずれか小さい方を電圧上限値として選択して出力する。このようにして、上限電圧を加算器７１１が出力した限界電圧で制限することにより、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないようなＣＣＶの値が求まる。
【０１０３】
この電圧上限値に基づいて、演算ブロック７０４は前述のような演算方法を用いて、無分極時の許容電流を求めることができる。すなわち、第１の実施形態における電池保護用許容電流演算部２０４では、図７に示したように、ＯＣＶ、上下限電圧および第１抵抗の値が演算ブロック７０４に入力され、演算ブロック７０４は、これらの値に基づいて無分極時の許容電流を求めていた。これに対して、本実施形態では、上下限電圧の代わりに最小値選択器７１２の出力が演算ブロック７０４に入力されており、演算ブロック７０４はこれを用いて無分極時の許容電流を求めている。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、この無分極時の許容電流に基づいて、最終的な許容電流を算出する。これにより、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。
【０１０４】
なお、上記の説明では、加算器７１１により、ＯＣＶにΔＶｌｉｍｉｔを加えて限界電圧を求め、最小値選択器７１２により、この限界電圧と上限電圧とを比較することで電圧上限値を求めている。そのため、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の充電時の許容電流、すなわち許容充電電流である。しかし、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において、加算器７１１を減算器に置き換えると共に、最小値選択器７１２を最大値選択器に置き換えてもよい。この場合、上記とは反対に、減算器により、ＯＣＶからΔＶｌｉｍｉｔを引いて限界電圧を求め、最大値選択器により、この限界電圧と下限電圧とを比較することで電圧下限値を求める。そのため、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の放電時の許容電流、すなわち許容放電電流である。このようにすれば、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の下限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。さらに、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において、許容充電電流と許容放電電流の両方を求めるようにしてもよい。
【０１０５】
本発明の第４の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、電池の保護と性能維持を共に実現する許容電流をまとめて演算することが可能となり、演算量が削減できる。
【０１０６】
以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１０７】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図１１の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０１０８】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６により、ＣＣＶまたはＯＣＶと、ΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、電池モジュール１０１の限界電圧を演算し、この限界電圧と、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を演算する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【０１０９】
（３）性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、最小値選択器７１２により、加算器７１１で演算された限界電圧と、データベース７０３から出力された上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とを比較し、その比較結果に基づいて、限界電圧、または上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を選択する。この最小値選択器７１２が選択した限界電圧、または上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６は、演算ブロック７０４および減算器７０７により、許容電流を算出する。このようにしたので、演算量を削減しつつ、適切な許容電流を算出することができる。
【０１１０】
（第５の実施形態）
次に本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、第４の実施形態で説明した許容電流の演算方法において、ΔＶ実効値を反映可能とした例を説明する。
【０１１１】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図１３では、既に第１〜第４の実施形態にて説明した図４、図８、図９、図１１の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１１２】
図１３に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶ実効値演算部２０１、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２および電流制限率演算部２０３と、電池モデルベースの性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７とを有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１１３】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７は、第４の実施形態で説明した図１１の性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６と同様に、電池モジュール１０１の性能維持および保護のための許容電流を演算する。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７は、電流制限率演算部２０３から出力される制限率ｋと、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４、電流センサ１０２から出力されるＳＯＣ、ＯＣＶ、分極電圧Ｖｐ、温度Ｔ、電流Ｉの値とに基づいて、以下で説明するような演算方法により、この許容電流の演算を行う。
【０１１４】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７による許容電流の演算方法について説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７の機能ブロック図である。図１４に示すように、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７は、第４の実施形態で説明した図１２の性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において、加算器７１１および最小値選択器７１２が乗算器７１３に置き換えられた構成を有する。
【０１１５】
乗算器７１３は、データベース７０３が出力する上限電圧に制限率ｋを乗じることで、上限電圧を制限率ｋに応じて制限し、高負荷抵抗上昇を起こさないＣＣＶの上限値を出力する。これにより、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないような電圧上限値が求まる。また、ΔＶ実効値を用いることで、高負荷抵抗上昇防止のために上限電圧を制限する必要があるときにのみ、制限率ｋに応じて上限電圧を制限することが可能となる。
【０１１６】
この制限後の上限値に基づいて、演算ブロック７０４は前述のような演算方法を用いて、無分極時の許容電流を求めることができる。すなわち、第１の実施形態における電池保護用許容電流演算部２０４では、図７に示したように、ＯＣＶ、上下限電圧および第１抵抗の値が演算ブロック７０４に入力され、演算ブロック７０４は、これらの値に基づいて無分極時の許容電流を求めていた。これに対して、本実施形態では、上下限電圧の代わりに乗算器７１３の出力が演算ブロック７０４に入力されており、演算ブロック７０４はこれを用いて無分極時の許容電流を求めている。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７は、この無分極時の許容電流に基づいて、最終的な許容電流を算出する。これにより、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。
【０１１７】
なお、上記の説明では、乗算器７１３により、上限電圧に制限率ｋを乗じることで電圧上限値を求めている。そのため、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の充電時の許容電流、すなわち許容充電電流である。しかし、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７において、上記とは反対に、乗算器７１３により、ＯＣＶからΔＶｌｉｍｉｔを引いて限界電圧を求め、最大値選択器により、下限電圧に制限率ｋを乗じることで電圧下限値を求めてもよい。この場合、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の放電時の許容電流、すなわち許容放電電流である。このようにすれば、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の下限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。さらに、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７において、許容充電電流と許容放電電流の両方を求めるようにしてもよい。
【０１１８】
本発明の第５の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、第４の実施形態と同様に、電池の保護と性能維持を共に実現する許容電流をまとめて演算することが可能となり、演算量が削減できる。
【０１１９】
以上説明した本発明の第５の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１２０】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図１３の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０１２１】
（２）バッテリコントローラ１０７は、電流制限率演算部２０３により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に対する制限率ｋを演算し、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７により、制限率ｋと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を演算する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【０１２２】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算する。電流制限率演算部２０３では、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、制限率ｋを演算する。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して、制限率ｋを正確に演算することができる。
【０１２３】
（第６の実施形態）
次に本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態では、第２の実施形態で説明した性能維持用許容電流の演算において、分極電圧Ｖｐを考慮した例を説明する。
【０１２４】
図１５は、本発明の第６の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図１５では、既に第１〜第５の実施形態にて説明した図４、図８、図９、図１１、図１３の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１２５】
図１５に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２および電池保護用許容電流演算部２０４と、第２の実施形態で説明した最小値選択器２１２と、電池モデルベースの性能維持用許容電流演算部２２８とを有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１２６】
性能維持用許容電流演算部２２８は、第２の実施形態で説明した性能維持用許容電流演算部２１１と同様に、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。性能維持用許容電流演算部２２８は、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２から出力されるΔＶｌｉｍｉｔと、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４、電流センサ１０２から出力されるＳＯＣ、ＯＣＶ、分極電圧Ｖｐ、温度Ｔ、電流Ｉの値とに基づいて、以下で説明するような演算方法により、性能維持用許容電流の演算を行う。そして、算出した性能維持用許容電流を最小値選択器２１２に出力する。
【０１２７】
最小値選択器２１２は、性能維持用許容電流演算部２２８が出力した性能維持用許容電流と、電池保護用許容電流演算部２０４が出力した電池保護用許容電流とに基づいて、第２の実施形態と同様に、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。すなわち、最小値選択器２１２は、これらの許容電流を比較し、いずれか小さい方を許容電流として選択して出力する。
【０１２８】
性能維持用許容電流演算部２２８による性能維持用許容電流の演算方法について説明する。図１６は、本発明の第６の実施形態に係る性能維持用許容電流演算部２２８の機能ブロック図である。図１６に示すように、性能維持用許容電流演算部２２８は、第１の実施形態において図７で説明した電池保護用許容電流演算部２０４の各構成に加えて、さらに加算器７１１を有する。
【０１２９】
加算器７１１は、第４の実施形態において説明したのと同様に、ΔＶｌｉｍｉｔとＯＣＶとに基づいて、電池モジュール１０１の限界電圧を演算する。すなわち、加算器７１１は、ΔＶｌｉｍｉｔとＯＣＶとを加算した値を、電池モジュール１０１が高負荷抵抗上昇を起こさないためのＣＣＶの上限値である限界電圧として出力する。この限界電圧により、高負荷抵抗上昇を起こさないＣＣＶの上限が定まる。なお、上記の例ではΔＶｌｉｍｉｔにＯＣＶを加算しているが、ＯＣＶの代わりにＣＣＶを用いてもよい。この場合、ΔＶｌｉｍｉｔにＣＣＶを加算した後、そこから分極電圧や直流抵抗による電圧低下分等を差し引いたものを、限界電圧として出力することが好ましい。
【０１３０】
この限界電圧に基づいて、演算ブロック７０４は前述のような演算方法を用いて、無分極時の許容電流を求めることができる。すなわち、第１の実施形態における電池保護用許容電流演算部２０４では、図７に示したように、ＯＣＶ、上下限電圧および第１抵抗の値が演算ブロック７０４に入力され、演算ブロック７０４は、これらの値に基づいて無分極時の許容電流を求めていた。これに対して、本実施形態では、上下限電圧の代わりに加算器７１１から出力される限界電圧が演算ブロック７０４に入力されており、演算ブロック７０４はこれを用いて無分極時の許容電流を求めている。性能維持用許容電流演算部２２８は、この無分極時の許容電流に基づいて、性能維持用許容電流を算出する。これにより、現在の分極電圧Ｖｐを考慮して、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。
【０１３１】
なお、上記の説明では、加算器７１１により、ＯＣＶにΔＶｌｉｍｉｔを加えて限界電圧を求めている。そのため、性能維持用許容電流演算部２２８において求められる性能維持用許容電流は、電池モジュール１０１の充電時の許容電流、すなわち許容充電電流である。しかし、性能維持用許容電流演算部２２８において、加算器７１１を減算器に置き換えてもよい。この場合、上記とは反対に、減算器により、ＯＣＶからΔＶｌｉｍｉｔを引いて限界電圧を求める。そのため、性能維持用許容電流演算部２２８において求められる性能維持用許容電流は、電池モジュール１０１の放電時の許容電流、すなわち許容放電電流である。このようにすれば、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の下限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。さらに、性能維持用許容電流演算部２２８において、許容充電電流と許容放電電流の両方を求めるようにしてもよい。
【０１３２】
本発明の第６の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、電池モジュール１０１の充放電に伴って必ず生じる分極電圧が許容電流に与える影響を考慮することができる。そのため、より正確に高負荷抵抗上昇を起こさない許容電流の演算が可能となる。
【０１３３】
以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１３４】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図１５の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０１３５】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持用許容電流演算部２２８により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。また、電池保護用許容電流演算部２０４により、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。そして、最小値選択器２１２により、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【０１３６】
（３）性能維持用許容電流演算部２２８は、加算器７１１により、ＣＣＶまたはＯＣＶと、ΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、電池モジュール１０１の限界電圧を演算し、この限界電圧に基づいて、演算ブロック７０４および減算器７０７により、性能維持用許容電流を演算する。最小値選択器２１２では、この性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とを比較し、いずれか小さい方を許容電流とする。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して性能維持用許容電流を正確に演算し、これに基づいて適切な許容電流を算出することができる。
【０１３７】
（第７の実施形態）
次に本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態では、第３の実施形態で説明した性能維持用許容電流の演算において、分極電圧Ｖｐを考慮した例を説明する。
【０１３８】
図１７は、本発明の第７の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図１７では、既に第１〜第６の実施形態にて説明した図４、図８、図９、図１１、図１３、図１５の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１３９】
図１７に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶ実効値演算部２０１、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２および電池保護用許容電流演算部２０４と、第３の実施形態で説明した重み演算部２２１および重み付け演算部２２２と、第６の実施形態で説明した電池モデルベースの性能維持用許容電流演算部２２８とを有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１４０】
本発明の第７の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、第３の実施形態と同様に、ΔＶ実効値に応じて電池保護用許容電流と性能維持用許容電流の間の値を許容電流として出力することが可能となる。また、第６の実施形態と同様に、電池モジュール１０１の充放電に伴って必ず生じる分極電圧が許容電流に与える影響を考慮することができる。そのため、高負荷抵抗上昇を起こさない許容電流の演算をより高精度に行うことが可能となる。
【０１４１】
以上説明した本発明の第７の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１４２】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図１７の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０１４３】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持用許容電流演算部２２８により、ΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、電池モジュール１０１の性能を維持するための性能維持用許容電流を演算する。また、電池保護用許容電流演算部２０４により、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方に基づいて、電池モジュール１０１を保護するための電池保護用許容電流を演算する。そして、重み付け演算部２２２により、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【０１４４】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算し、重み演算部２２１により、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とに対する重みＧを演算する。重み付け演算部２２２では、この重みＧに基づいて、性能維持用許容電流と電池保護用許容電流とを加重平均し、許容電流を算出する。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して性能維持用許容電流を正確に演算し、これに基づいて適切な許容電流を算出することができる。
【０１４５】
（第８の実施形態）
次に本発明の第８の実施形態について説明する。本実施形態では、第４、第５の実施形態で説明した許容電流の演算において、重み付け演算を追加することでΔＶ実効値を反映させるようにした例を説明する。
【０１４６】
図１８は、本発明の第８の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図１８では、既に第１〜第７の実施形態にて説明した図４、図８、図９、図１１、図１３、図１５、図１７の機能ブロック図と共通の部分については、これらと同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１４７】
図１８に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、第１の実施形態で説明したΔＶ実効値演算部２０１およびΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２と、第３の実施形態で説明した重み演算部２２１と、電池モデルベースの性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９とを有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１４８】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９は、第４の実施形態で説明した図１１の性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６や、第５の実施形態で説明した図１３の性能維持・電池保護用許容電流演算部２２７と同様に、電池モジュール１０１の性能維持および保護のための許容電流を演算する。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９は、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２から出力されるΔＶｌｉｍｉｔと、重み演算部２２１から出力される重みＧと、電池等価回路モデル７０２や温度センサ１０４、電流センサ１０２から出力されるＳＯＣ、ＯＣＶ、分極電圧Ｖｐ、温度Ｔ、電流Ｉの値とに基づいて、以下で説明するような演算方法により、この許容電流の演算を行う。
【０１４９】
性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９による許容電流の演算方法について説明する。図１９は、本発明の第８の実施形態に係る性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９の機能ブロック図である。図１９に示すように、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９は、第４の実施形態で説明した図１２の性能維持・電池保護用許容電流演算部２２６において、最小値選択器７１２が重み付け演算器７１４に置き換えられた構成を有する。
【０１５０】
重み付け演算器７１４は、重み演算部２２１が出力した重みＧに基づいて、加算器７１１が出力した限界電圧と、データベース７０３が出力した上限電圧とを加重平均し、ＣＣＶの目標とすべき目標ＣＣＶを算出する。具体的には、重み付け演算器７１４は、Ｇ＝１、０を上限電圧と限界電圧にそれぞれ対応付け、上限電圧にＧをかけた値と、限界電圧に（１−Ｇ）をかけた値とを合計することで、目標ＣＣＶを算出する。これにより、ΔＶ実効値に応じて、目標ＣＣＶの値を、上限電圧と限界電圧の間の任意の値とすることができる。
【０１５１】
この目標ＣＣＶに基づいて、演算ブロック７０４は前述のような演算方法を用いて、無分極時の許容電流を求めることができる。すなわち、第１の実施形態における電池保護用許容電流演算部２０４では、図７に示したように、ＯＣＶ、上下限電圧および第１抵抗の値が演算ブロック７０４に入力され、演算ブロック７０４は、これらの値に基づいて無分極時の許容電流を求めていた。これに対して、本実施形態では、上下限電圧の代わりに重み付け演算器７１４の出力が演算ブロック７０４に入力されており、演算ブロック７０４はこれを用いて無分極時の許容電流を求めている。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９は、この無分極時の許容電流に基づいて、最終的な許容電流を算出する。これにより、ΔＶ実効値を反映して、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の上限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。
【０１５２】
なお、上記の説明では、加算器７１１により、ＯＣＶにΔＶｌｉｍｉｔを加えて限界電圧を求め、重み付け演算器７１４により、この限界電圧と上限電圧とを加重平均することで目標ＣＣＶを求めている。そのため、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の充電時の許容電流、すなわち許容充電電流である。しかし、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９において、加算器７１１を減算器に置き換えてもよい。この場合、上記とは反対に、減算器により、ＯＣＶからΔＶｌｉｍｉｔを引いて限界電圧を求め、重み付け演算器７１４により、この限界電圧と下限電圧とを加重平均することで目標ＣＣＶを求める。そのため、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９において求められる最終的な許容電流は、電池モジュール１０１の放電時の許容電流、すなわち許容放電電流である。このようにすれば、ΔＶ実効値を反映して、高負荷抵抗上昇を起こさず、かつ電池の下限電圧を逸脱しないような許容電流の値が求まる。さらに、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９において、許容充電電流と許容放電電流の両方を求めるようにしてもよい。
【０１５３】
本発明の第８の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、ΔＶ実効値を反映して、電池の保護と性能維持を共に実現する許容電流をまとめて演算することが可能となり、演算量が削減できる。
【０１５４】
以上説明した本発明の第８の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１５５】
（１）バッテリコントローラ１０７は、図１８の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したΔＶｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０１５６】
（２）バッテリコントローラ１０７は、性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９により、ＣＣＶまたはＯＣＶと、ΔＶｌｉｍｉｔとに基づいて、電池モジュール１０１の限界電圧を演算し、この限界電圧と、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を演算する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させるような許容電流を、適切に算出することができる。
【０１５７】
（３）バッテリコントローラ１０７は、ΔＶ実効値演算部２０１により、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化に関するΔＶ実効値を演算し、重み演算部２２１により、このΔＶ実効値とΔＶｌｉｍｉｔに基づいて、限界電圧と上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに対する重みＧを演算する。性能維持・電池保護用許容電流演算部２２９は、重み付け演算器７１４により、重み演算部２２１で演算された重みＧに基づいて、限界電圧と、データベース７０３から出力された上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とを加重平均し、演算ブロック７０４および減算器７０７により、許容電流を算出する。このようにしたので、ＣＣＶとＯＣＶの差の時間変化を考慮して、演算量を削減しつつ、適切な許容電流を算出することができる。
【０１５８】
（第９の実施形態）
次に本発明の第９の実施形態について説明する。本実施形態では、バッテリコントローラ１０７を車両に搭載した場合のΔＶ実効値の演算例を説明する。
【０１５９】
バッテリコントローラ１０７を含む電池システム１００を自動車等の車両に搭載した場合、消費電力を削減するために、車両のキーがオフされるとバッテリコントローラ１０７はシャットダウンされる。バッテリコントローラ１０７がシャットダウンされている間は、ΔＶ実効値演算部２０１において、ΔＶ実効値の演算に必要な一次遅れフィルタが動作せず、前述の式（２）で表される演算によりΔＶ実効値を求めることができない。そのため、次回のシステム起動時におけるΔＶ実効値の演算には、シャットダウンによる充放電休止期間を反映する例外処理が必要となる。本実施形態では、この例外処理を実現するため、図２０〜２３を用いて以下で説明するような演算をバッテリコントローラ１０７において行うことにより、ΔＶ実効値を演算する。
【０１６０】
図２０は、本発明の第９の実施形態に係るΔＶ実効値の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図２０に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、日時情報生成部２４１、日時ベースの稼働比率演算部２４２、不揮発メモリ２４３、およびΔＶ実効値演算部２４４の各機能ブロックを有する。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。なお、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、図４、図８、図９、図１３、図１７、図１８におけるΔＶ実効値演算部２０１の代わりに、この図２０に示す機能構成を用いて、ΔＶ実効値の演算を行う。そして、得られたΔＶ実効値の演算結果を基に、第１〜第３、第５、第７、第８の実施形態でそれぞれ説明したような演算処理を行うことにより、許容電流の演算を行う。この許容電流の演算処理については、以下において説明を省略する。
【０１６１】
日時情報生成部２４１は、現在の日付や時刻を示す情報を生成し、日時情報として出力する。日時情報生成部２４１は、たとえばバッテリコントローラ１０７に搭載されている不図示のリアルタイムクロックや、上位コントローラ１１２から送られてくる情報を元に、現在の日付や時刻を取得することができる。
【０１６２】
稼働比率演算部２４２は、日時情報生成部２４１が出力した日時情報と、上位コントローラ１１２等から送られる車両の起動信号と、不揮発メモリ２４３に格納されている稼働時刻情報とに基づいて、日時ベースでのバッテリコントローラ１０７の稼働比率を演算する。なお、稼働比率演算部２４２による稼働比率の演算方法については、後で詳しく説明する。
【０１６３】
不揮発メモリ２４３は、バッテリコントローラ１０７の過去の稼働履歴を表す稼働時刻情報や、最終Ｙ（ｎ）などを記憶する。最終Ｙ（ｎ）とは、前回のシステム稼働中に最後に求められた電池モジュール１０１の負荷状態の時間変化に関する指標値Ｙ（ｎ）のことであり、前述の式（２）で表されるものである。稼働時刻情報は、稼働比率演算部２４２によって不揮発メモリ２４３に記憶されると共に不揮発メモリ２４３から読み出され、最終Ｙ（ｎ）は、ΔＶ実効値演算部２４４によって不揮発メモリ２４３に記憶されると共に不揮発メモリ２４３から読み出される。
【０１６４】
図２１は、不揮発メモリ２４３に格納される稼働時刻情報の例を示す図である。図２１に示すように、不揮発メモリ２４３には、バッテリコントローラ１０７の過去の稼働履歴として、たとえば３０分ごとのバッテリコントローラ１０７の稼働状況を表す稼働フラグが記録される。この例では、一日を３０分毎の時間帯、すなわち４８個の時間帯に分割し、各時間帯においてバッテリコントローラ１０７が稼働していた場合は「１」、非稼働だった場合は「０」のフラグ値が、稼働フラグとして格納されている。図２１に示した範囲では、稼働中を表すフラグ値「１」が４カ所にあるため、バッテリコントローラ１０７は、２４時間中に合計でおよそ２時間（４÷４８×２４＝２）だけ稼働していたことが分かる。なお、図２１には示していないが、最後に不揮発メモリ２４３にデータを格納した日時を表す最終データ格納時刻情報も、稼働時刻情報と共に不揮発メモリ２４３に保存されている。
【０１６５】
ΔＶ実効値演算部２４４は、稼働比率演算部２４２が出力した稼働比率と、電池モジュール１０１のＣＣＶおよびＯＣＶと、車両の状態を示す起動信号と、不揮発メモリ２４３から読み出した最終Ｙ（ｎ）とに基づいて、ΔＶ実効値を演算する。なお、ΔＶ実効値演算部２４４によるΔＶ実効値の演算方法については、後で詳しく説明する。
【０１６６】
次に、稼働比率演算部２４２における稼働比率の演算方法について説明する。図２２は、本発明の第９の実施形態に係る稼働比率演算部２４２の処理フローを示す図である。
【０１６７】
バッテリコントローラ１０７が起動された後、ステップ１００１において、稼働比率演算部２４２は、不揮発メモリ２４３に格納されている稼働時刻情報および最終データ格納時刻情報を不揮発メモリ２４３から読みだす。
【０１６８】
ステップ１００２において、稼働比率演算部２４２は、ステップ１００１で読み出した稼働時刻情報における稼働フラグ値「１」の割合から、過去の２４時間における稼働時間の割合を求め、バッテリコントローラ１０７の稼働比率として算出する。そして、算出した稼働比率をΔＶ実効値演算部２４４へと出力する。なお、稼働時間の割合を算出する際には、ステップ１００１で読み出した最終データ格納時刻に基づいて、稼働時刻情報の中でどのデータが現在より過去２４時間以内のデータであるかを判定し、そのデータのみを算出対象とすることが好ましい。これにより、高負荷抵抗上昇に影響を与えない程度に古い情報が無視される。
【０１６９】
ステップ１００３において、稼働比率演算部２４２は、不揮発メモリ２４３に格納されている稼働時刻情報において不要な古いデータを削除する。たとえば、現在より２４時間以上古い全てのデータに対して、稼働フラグの値を「０」にセットすることにより、ステップ１００３の削除処理を行う。
【０１７０】
ステップ１００４において、稼働比率演算部２４２は、不揮発メモリ２４３に格納されている稼働時刻情報において現在の時間帯に対応するデータの稼働フラグに対して、稼働中であることを示すフラグ値「１」をセットする。
【０１７１】
ステップ１００５において、稼働比率演算部２４２は、現在日時を最終データ格納時刻情報として不揮発メモリ２４３に保存する。以上説明したステップ１００３、１００４および１００５の処理により、不揮発メモリ２４３に格納されている稼働時刻情報は、過去２４時間以内のものに更新される。
【０１７２】
ステップ１００６において、稼働比率演算部２４２は、現在日時がステップ１００４で稼働フラグ値「１」をセットした時間帯から次の時間帯に変わるまで待機する。次の時間帯に変わった場合は、再び上記のステップ１００４、１００５の処理を行った後、ステップ１００６で待機する。これにより、バッテリコントローラ１０７の稼働中には、不揮発メモリ２４３内のデータを常に最新に保つことができる。
【０１７３】
なお、上記の例では、過去２４時間以内のバッテリコントローラ１０７の稼働状況が高負荷抵抗上昇に影響を与えうると仮定して、不揮発メモリ２４３に格納される稼働時刻情報の内容や更新手順を説明したが、本実施形態はこれに限定されない。たとえば、稼働時刻情報を記録する時間帯の数や長さを増減したり、図２２の各ステップの処理において用いる数値を変更したりしてもよい。これにより、電池システム１００に用いる電池の特性に応じた稼働比率の演算が可能となる。
【０１７４】
次に、ΔＶ実効値演算部２４４におけるΔＶ実効値の演算方法について説明する。図２３は、本発明の第９の実施形態に係るΔＶ実効値演算部２４４の処理フローを示す図である。
【０１７５】
バッテリコントローラ１０７が起動された後、ステップ１０１１において、ΔＶ実効値演算部２４４は、不揮発メモリ２４３に格納されている最終Ｙ（ｎ）を不揮発メモリ２４３から読みだす。この最終Ｙ（ｎ）は、前述のように、前回のシステム稼働中に最後に求められた指標値Ｙ（ｎ）である。
【０１７６】
ステップ１０１２において、ΔＶ実効値演算部２４４は、ステップ１０１１で読み出した最終Ｙ（ｎ）に、図２２のステップ１００２で稼働比率演算部２４２から出力された稼働比率を乗じることにより、ΔＶ実効値の演算に用いる指標値Ｙ（ｎ）の初期値を設定する。これにより、電池システム１００のシャットダウン時間に応じて、ΔＶ実効値の初期値を０以外の値に設定することができる。
【０１７７】
ステップ１０１３において、ΔＶ実効値演算部２４４は、ステップ１０１２で設定したＹ（ｎ）の初期値を用いて、第１の実施形態で説明したような演算方法により、ΔＶ実効値の演算を実行する。これにより、電池システム１００のシャットダウンに伴う電池モジュール１０１の充放電休止時間を反映して、ΔＶ実効値の演算を行うことができる。
【０１７８】
ステップ１０１４において、ΔＶ実効値演算部２４４は、車両動作終了を示す起動信号が入力されたか否かを判定する。車両動作終了を示す起動信号が入力されていなければ、処理をステップ１０１３に戻してΔＶ実効値の演算を継続し、車両動作終了を示す起動信号が入力されると、ステップ１０１５に処理を進める。
【０１７９】
ステップ１０１５において、ΔＶ実効値演算部２４４は、現在の指標値Ｙ（ｎ）の値を最終Ｙ（ｎ）として不揮発メモリ２４３に保存する。次回のシステム起動時には、この最終Ｙ（ｎ）の値をステップ１０１１で不揮発メモリ２４３から読み出すことにより、ΔＶ実効値の初期値を正しく設定することが可能となる。
【０１８０】
以上説明した本発明の第９の実施形態によれば、バッテリコントローラ１０７は、バッテリコントローラ１０７の起動時に、ΔＶ実効値の初期値を０以外の値に設定する。具体的には、バッテリコントローラ１０７は、不揮発メモリ２４３に格納されている、バッテリコントローラ１０７の過去の稼働履歴を表す稼働時刻情報に基づいて、稼働比率演算部２４２により、バッテリコントローラ１０７の稼働比率を演算する。この稼働比率に基づいて、ΔＶ実効値演算部２４４により、ΔＶ実効値の初期値を求める。このようにしたので、第１〜第３、第５、第７、第８の各実施形態において、さらに電池システム１００のシャットダウンに伴う電池モジュール１０１の充放電休止時間を反映して、ΔＶ実効値の演算を正確に行うことができる。
【０１８１】
（第１０の実施形態）
次に本発明の第１０の実施形態について説明する。本実施形態では、バッテリコントローラ１０７を車両に搭載した場合のΔＶ実効値の演算について、第９の実施形態とは別の例を説明する。
【０１８２】
前述の第９の実施形態では、自動車等に搭載されるバッテリコントローラ１０７において、図２０に示した機能構成により、リアルタイムクロック等から現在の日付や時刻を取得することができる場合の例を説明した。しかし、リアルタイムクロックが実装されていないなど、現在日時を知る手段が無い場合には、第９の実施形態で説明した演算方法を用いることができない。本実施形態では、このような場合でも、電池システム１００のシャットダウンによる充放電休止期間を反映して、次回のシステム起動時におけるΔＶ実効値の演算を行うバッテリコントローラ１０７の機能構成について説明する。
【０１８３】
図２４は、本発明の第１０の実施形態に係るΔＶ実効値の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図２４では、既に第９の実施形態にて説明した図２０の機能ブロック図と共通の部分については、図２０と同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１８４】
図２４に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、図２０の日時情報生成部２４１および稼働比率演算部２４２に代えて、温度ベースの稼働比率演算部２４５を有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１８５】
稼働比率演算部２４５は、温度センサ１０４から出力される電池モジュール１０１の温度Ｔおよび環境温度ＴＡに基づいて、温度ベースでのバッテリコントローラ１０７の稼働比率を演算する。具体的には、稼働比率演算部２４５は、温度Ｔと環境温度ＴＡの差と、予め設定されたこの差と稼働比率との関係に基づいて、バッテリコントローラ１０７の稼働比率を求める。なお、図示を省略するが、本実施形態では温度Ｔと環境温度ＴＡを測定できるように、複数の温度センサ１０４がバッテリコントローラ１０７内に設けられているものとする。
【０１８６】
図２５は、温度Ｔと環境温度ＴＡの差（Ｔ−ＴＡ）と、これに対応するバッテリコントローラ１０７の稼働比率（ｄｕｔｙ）との関係の一例を示す図である。この例では、稼働比率演算部２４５は、ＴとＴＡの差が所定の閾値ΔＴ以上の場合には稼働比率を１とし、ΔＴ未満の場合には稼働比率を０とする。すなわち、環境温度ＴＡと電池温度Ｔの差に着目して、この差が大きい場合は電池モジュール１０１に大きな負荷が印加された直後だと判断して稼働比率を高くし、反対に差が小さい場合は稼働比率を低くする。これにより、現在日時が判らない場合でも充放電休止期間を推定し、バッテリコントローラ１０７の稼働比率を求めることができる。なお、稼働比率演算部２４５は、これ以外の関係を用いて稼働比率を求めても構わない。
【０１８７】
以上説明した本発明の第１０の実施形態によれば、バッテリコントローラ１０７は、電池モジュール１０１の温度Ｔと環境温度ＴＡとの差に基づいて、稼働比率演算部２４５により、バッテリコントローラ１０７の稼働比率を演算する。この稼働比率に基づいて、ΔＶ実効値演算部２４４により、ΔＶ実効値の初期値を求める。このようにしたので、第９の実施形態と同様に、第１〜第３、第５、第７、第８の各実施形態において、さらに電池システム１００のシャットダウンに伴う電池モジュール１０１の充放電休止時間を反映して、ΔＶ実効値の演算を正確に行うことができる。
【０１８８】
（第１１の実施形態）
次に本発明の第１１の実施形態について説明する。本実施形態では、電池モジュール１０１の負荷の大きさを示す指標として、前述のΔＶ実効値の代わりに、電池モジュール１０１に流れる電流Ｉの自乗値を用いる例を説明する。
【０１８９】
図２６は、本発明の第１１の実施形態に係る許容電流の演算処理に関するバッテリコントローラ１０７の機能ブロック図である。図２６では、既に第１の実施形態にて説明した図４の機能ブロック図と共通の部分については、図４と同一の符号を付している。この共通部分については、特に必要のない限り、以下において説明を省略する。
【０１９０】
図２６に示すように、本実施形態のバッテリコントローラ１０７は、図４のΔＶ実効値演算部２０１、ΔＶｌｉｍｉｔデータベース２０２および電流制限率演算部２０３に代えて、Ｉ実効値演算部２５１、Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２および電流制限率演算部２５３を有している。バッテリコントローラ１０７は、たとえばＣＰＵにより所定のプログラムを実行することで、これらの機能ブロックを実現することができる。
【０１９１】
Ｉ実効値演算部２５１は、電池モジュール１０１の電流値Ｉの時間変化に関するＩ実効値を演算する。Ｉ実効値演算部２５１は、第１の実施形態で説明したΔＶ実効値演算部２０１と同様に、たとえば電流値Ｉを、遅れ要素を含むフィルタに通すことにより、Ｉ実効値を演算する。具体的には、Ｉ実効値演算部２５１において、電流値Ｉを二乗した値に対して一次遅れフィルタを適用し、その結果の平方根をＩ実効値として出力することで、Ｉ実効値を演算することができる。
【０１９２】
Ｉ実効値演算部２５１によるＩ実効値の演算式の例を、以下の式（１２）、（１３）により示す。ただし、式（１２）のＩ（ｎ）は、現在の電流値Ｉを表している。Ｉ（ｎ）におけるｎは、電流センサ１０２より取得した電流値Ｉのデータの時系列順を表している。また、式（１２）のｔは、データのサンプリング間隔を表し、τは、フィルタの時定数を表している。
【０１９３】
【数５】
0006787660.tif 000006
【０１９４】
式（１２）は、Ｉ（ｎ）の二乗値に対して一次遅れフィルタを適用することで、電池モジュール１０１の負荷状態の時間変化を示す前述の指標値Ｙ（ｎ）を演算する式である。式（１２）の演算により、電池モジュール１０１において長時間にわたり高負荷状態、すなわち電流Ｉが大きな値である状態が生じていたかを表す指標値Ｙ（ｎ）を得ることができる。なお、式（１２）では、Ｉ（ｎ）を二乗することで指標値Ｙ（ｎ）を演算している。こうすることで、充電・放電の両方に対応可能となる。
【０１９５】
式（１３）は、式（１２）で求めた負荷状態の時間変化の指標値Ｙ（ｎ）の平方根を取ることでＩ実効値を演算する式である。
【０１９６】
Ｉ実効値演算部２５１は、以上説明したような演算を実行することで、電池モジュール１０１の電流値の時間変化に関するＩ実効値を求めることができる。こうして得られたＩ実効値は、前述のΔＶ実効値と同様に、電池モジュール１０１にどのような大きさの負荷がどの程度の期間与えられていたかを反映した値である。そのため、高負荷抵抗上昇を考慮した許容電流演算が必要かどうかを判定するための指標とすることができる。
【０１９７】
Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２は、電池モジュール１０１のＳＯＣおよび温度Ｔと、電池モジュール１０１の電流値Ｉに対する限界値であるＩｌｉｍｉｔとの関係が記録されたデータベースである。このＩｌｉｍｉｔデータベース２５２を用いることで、電池等価回路モデル７０２から求められたＳＯＣと、温度センサ１０４を用いて計測された温度Ｔとに基づいて、高負荷抵抗上昇を防ぐための限界値としてのＩｌｉｍｉｔを決定することができる。なお、Ｉｌｉｍｉｔは一定時間内に許容される電流Ｉの限界値を示しており、Ｉ２ｔに等しい。すなわち、電流Ｉの絶対値がＩｌｉｍｉｔを超える状態が一定期間続くと、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇が起きる可能性がある。
【０１９８】
Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２は、たとえば、様々なＳＯＣと温度Ｔの組み合わせごとに対応するＩｌｉｍｉｔの値を格納した配列により実現することができる。この場合、連続値であるＳＯＣおよび温度Ｔの計測結果に対して、Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２に格納されるＩｌｉｍｉｔの値は、離散値のＳＯＣおよび温度Ｔに対応したものとなる。そのため、Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２において入力されたＳＯＣや温度Ｔに対応するＩｌｉｍｉｔの値が格納されていない場合には、線形補間等を利用して、出力すべきＩｌｉｍｉｔの値を決定することが好ましい。
【０１９９】
電流制限率演算部２５３は、Ｉ実効値演算部２５１から出力されたＩ実効値と、Ｉｌｉｍｉｔデータベース２５２から出力されたＩｌｉｍｉｔとに基づいて、許容電流を制限するための制限率ｋを演算する。この電流制限率演算部２５３により、Ｉ実効値に応じて制限率ｋを変化させることで、第１の実施形態と同様に、高負荷抵抗上昇の考慮が不要な状態（ｋ＝１）と、考慮が必要な状態（０≦ｋ＜１）とを切り替えることが可能となる。
【０２００】
電流制限率演算部２５３は、たとえば図２７に示すようなＩ実効値と制限率ｋの関係に基づいて、制限率ｋの演算を行う。図２７は、Ｉ実効値に対応する制限率ｋの値を示しており、ｋ＝１である領域、すなわち許容電流の制限が不要な領域２６１（０≦Ｉ実効値＜Ｉｌｉｍｉｔ１）と、ｋ＜１である領域、すなわち許容電流の制限が必要な領域２６２（Ｉ実効値≧Ｉｌｉｍｉｔ１）に分かれている。領域２６２は、Ｉ実効値に応じて制限率ｋが変化する領域２６３（Ｉｌｉｍｉｔ１≦Ｉ実効値＜Ｉｌｉｍｉｔ２）と、制限率ｋが固定値ｋｍｉｎとなる領域２６４（Ｉ実効値≧Ｉｌｉｍｉｔ２）にさらに分かれている。
【０２０１】
ここで、電流制限率演算部２５３において、上記のＩｌｉｍｉｔ２を、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇が始まるＩ実効値の大きさ、すなわちＩｌｉｍｉｔデータベース２５２で決定された限界値Ｉｌｉｍｉｔとし、さらにＩｌｉｍｉｔ１を、このＩｌｉｍｉｔよりも小さな値とする。こうすることで、Ｉ実効値がＩｌｉｍｉｔに近づいてＩｌｉｍｉｔ１を超えると、制限率ｋが１よりも小さな値に設定される。これにより、電池モジュール１０１に対する許容電流を低下させ、高負荷抵抗上昇が起きるような条件が回避可能となる。なお、領域２６４においてｋｍｉｎを０とすると、理論上は許容電流が０となる場合が生じうる。しかし、上記のようにＩｌｉｍｉｔ１とＩｌｉｍｉｔ２を異なる値とすることで、一般的には制限率ｋが０となる前にＩ実効値が増加しなくなる。そのため、ｋｍｉｎを０としても、実際には許容電流が０とはならず問題ない。
【０２０２】
本発明の第１１の実施形態では、バッテリコントローラ１０７が以上のような構成で許容電流の演算処理を行うことにより、電流Ｉから高負荷抵抗上昇を考慮する必要があるかを判断するための指標値であるＩ実効値を求めると共に、このＩ実効値に対する限界値Ｉｌｉｍｉｔを求めることができる。これらに基づいた許容電流制限を行うことで、高負荷抵抗上昇の予防が可能となる。また、ＳＯＨＲの推定が不要となる。
【０２０３】
なお、上記のＩ実効値は、第１〜第３、第５、第７、第８の各実施形態におけるΔＶ実効値と同様に、電池モジュール１０１に対する負荷の大きさおよび期間の指標である。したがって、Ｉ実効値を適切に変換することで、ΔＶ実効値と同様に用いることができる。そのため、上記の各実施形態においてＣＣＶやＯＣＶを用いて算出されるΔＶ実効値を、電流Ｉより求めたＩ実効値に置き換えることが可能である。同様に、各実施形態において用いられるＶｌｉｍｉｔは、適切な変換を行うことでＩｌｉｍｉｔに置き換え可能である。これにより、前述したような効果を他の実施形態でも生じさせることができる。
【０２０４】
以上説明した本発明の第１１の実施形態によれば、バッテリコントローラ１０７は、図２６の機能ブロック図で表される演算処理を行うことにより、二次電池である電池モジュール１０１の電流値に対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定すると共に、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。こうして決定したＩｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、電池モジュール１０１の許容電流を算出する。このようにしたので、電池モジュール１０１を確実に保護しつつ、電池モジュール１０１の充放電性能を十分に発揮させることができる。
【０２０５】
（第１２の実施形態）
次に本発明の第１２の実施形態について説明する。本実施形態では、上記の各実施形態で説明したバッテリコントローラ１０７を有する電池システム１００を搭載した動力システムについて説明する。
【０２０６】
図２８は、本発明の第１２の実施形態に係る動力システムの構成を示す図である。本実施形態の動力システムは、自動車等の車両における動力システムであり、図２８に示すように、電池システム１００、インバータ１１０、上位コントローラ１１２、エンジン１５０、動力分割機構１５１、発電機／電動機１５２、タイヤ１５３、ブレーキ１５４を備える。なお、電池システム１００、インバータ１１０および上位コントローラ１１２は、図１に示したものとそれぞれ同一である。すなわち、図２８には示していないが、電池システム１００は、図１の電池モジュール１０１、電流センサ１０２、電圧センサ１０３、温度センサ１０４、漏電センサ１０５、リレー１０６Ａ、リレー１０６Ｂ、およびバッテリコントローラ１０７を備える。また、発電機／電動機１５２は、図１の負荷１１１に対応するものである。
【０２０７】
内燃機関であるエンジン１５０は、動力分割機構１５１を介して、発電機／電動機１５２やタイヤ１５３を駆動する。エンジン１５０により発電機／電動機１５２が駆動されると、発電機／電動機１５２は発電機として動作し、電池システム１００に搭載されている図１の電池モジュール１０１を充電するための電力を生成する。一方、エンジン１５０によりタイヤ１５３が駆動されると、タイヤ１５３が回転して車両が移動する。
【０２０８】
ブレーキ１５４および発電機／電動機１５２は、被制動体である車両を制動するために用いられる。車両の減速時には、ブレーキ１５４を用いて車両の運動エネルギーを熱エネルギーに変換するか、あるいは、タイヤ１５３の回転力を動力分割機構１５１を介して発電機／電動機１５２に伝えることで、発電機／電動機１５２を発電機として動作させ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生する。このとき発電機／電動機１５２は、車両からの入力を用いて回生発電し、電池システム１００に搭載されている電池モジュール１０１を充電するための電力を生成する。こうして得られた電気エネルギーは、インバータ１１０を介して電池システム１００に出力され、電池システム１００内の電池モジュール１０１に貯蔵される。
【０２０９】
電池システム１００に貯蔵された電気エネルギーは、必要に応じて電池システム１００から放出され、インバータ１１０を介して発動機／電動機１５２に供給される。このとき発電機／電動機１５２は、電動機として動作し、電池システム１００に搭載されている電池モジュール１０１から供給される電力を用いて駆動する。この発動機／電動機１５２による駆動力は、動力分割機構１５１を介してタイヤ１５３に伝達され、タイヤ１５３を回転させて車両を移動させる。
【０２１０】
電池システム１００内のバッテリコントローラ１０７は、前述の第１〜第１１の各実施形態で説明したような演算方法により、電池モジュール１０１に対する許容電流を算出する。この許容電流の算出結果は、バッテリコントローラ１０７から上位コントローラ１１２に通知される。なお、バッテリコントローラ１０７ではなく、上位コントローラ１１２において、電池システム１００またはインバータ１１０から得た電流値Ｉや電池電圧ＣＣＶ等を基に、許容電流の算出を行ってもよい。
【０２１１】
上位コントローラ１１２は、動力システムに要求された出力または入力に対して、バッテリコントローラ１０７または自身が算出した許容電流に基づいて、エンジン１５０と発電機／電動機１５２との動力配分比、またはブレーキ１５４と発電機／電動機１５２との負荷配分比を決定する。すなわち、動力システムに出力が要求された場合は、ΔＶｌｉｍｉｔまたはＩｌｉｍｉｔと、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて算出された許容電流の算出結果に基づき、エンジン１５０の状態、電池システム１００のＳＯＣ、発電機／電動機１５２の容量等を勘案して、エンジン１５０と発電機／電動機１５２との動力配分比を決定する。そして、決定した動力配分比に従って、エンジン１５０やインバータ１１０に対する動作指令値を出力する。一方、動力システムに入力が要求された場合、すなわち車両を減速する場合は、ΔＶｌｉｍｉｔまたはＩｌｉｍｉｔと、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて算出された許容電流の算出結果に基づき、電池システム１００のＳＯＣ、発電機／電動機１５２の容量等を勘案して、ブレーキ１５４と発電機／電動機１５２との負荷配分比を決定する。そして、決定した負荷配分比に従って、ブレーキ１５４に対するブレーキ量の指令値や、インバータ１１０に対する回生エネルギー量の指令値を出力する。
【０２１２】
なお、動力システムに入力が要求されていない状態でも、電池システム１００のＳＯＣが低い場合には、上位コントローラ１１２からエンジン１５０への出力指令を行うと共に、インバータ１１０に回生エネルギー量の指令値を出力してもよい。この時の各指令値は、動力システムに入力が要求されている場合と同様に、ΔＶ実効値またはＩ実効値に基づく許容電流や、エンジン１５０の状態、電池システム１００のＳＯＣ、発電機／電動機１５２の容量等を勘案して決定することが好ましい。
【０２１３】
本発明の第１２の実施形態では、このような動力システムの構成とすることで、電池システム１００内の電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇を生じることなく、動力システムを動作させることが可能となる。これにより、高い出力や制動力、回生効率が維持される。
【０２１４】
以上説明した本発明の第１２の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【０２１５】
（１）動力システムは、内燃機関であるエンジン１５０と、二次電池である電池システム１００内の電池モジュール１０１から供給される電力を用いて駆動する発電機／電動機１５２と、を備える。動力システムは、電池システム１００内のバッテリコントローラ１０７または上位コントローラ１１２により、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔ、または、電池モジュール１０１の電流値Ｉに対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定し、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。そして、上位コントローラ１１２により、決定したΔＶｌｉｍｉｔまたはＩｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、エンジン１５０と発電機／電動機１５２との動力配分比を決定する。このようにしたので、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇を生じないように、エンジン１５０と発電機／電動機１５２との動力配分比を適切に決定することができる。
【０２１６】
（２）動力システムは、被制動体である車両を制動するためのブレーキ１５４と、車両からの入力を用いて回生発電し、二次電池である電池システム１００内の電池モジュール１０１を充電するための電力を生成する発電機／電動機１５２と、を備える。動力システムは、電池システム１００内のバッテリコントローラ１０７または上位コントローラ１１２により、電池モジュール１０１のＣＣＶとＯＣＶの差に対する限界値であるΔＶｌｉｍｉｔ、または、電池モジュール１０１の電流値Ｉに対する限界値であるＩｌｉｍｉｔを決定し、電池モジュール１０１の上限電圧および下限電圧の少なくとも一方を決定する。そして、上位コントローラ１１２により、決定したΔＶｌｉｍｉｔまたはＩｌｉｍｉｔと、上限電圧および下限電圧の少なくとも一方とに基づいて、ブレーキ１５４と発電機／電動機１５２との負荷配分比を決定する。このようにしたので、電池モジュール１０１において高負荷抵抗上昇を生じないように、ブレーキ１５４と発電機／電動機１５２との負荷配分比を適切に決定することができる。
【０２１７】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０２１８】
１００：電池システム
１０１：電池モジュール
１０２：電流センサ
１０３：電圧センサ
１０４：温度センサ
１０５：漏電センサ
１０６Ａ，１０６Ｂ：リレー
１０７：バッテリコントローラ
１１０：インバータ
１１１：負荷
１１２：上位コントローラ
２０１，２４４：ΔＶ実効値演算部
２０２：ΔＶｌｉｍｉｔデータベース
２０３，２５３：電流制限率演算部
２０４：電池保護用許容電流演算部
２０５：乗算器
２１１，２２８：性能維持用許容電流演算部
２１２：最小値選択器
２２１：重み演算部
２２２：重み付け演算部
２２６，２２７，２２９：性能維持・電池保護用許容電流演算部
２４１：日時情報生成部
２４２，２４５：稼働比率演算部
２４３：不揮発メモリ
２５１：Ｉ実効値演算部
２５２：Ｉｌｉｍｉｔデータベース
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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