(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池を組み合わせて組電池とした二次電池に流れる電流を検出し、
前記検出した電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量の変化量を演算し、
二次電池の温度を検出し、
前記検出した電流と、前記検出した温度および前記演算している残存容量に応じた内部抵抗とに基づいて、前記所定の期間における無負荷電圧の変化量を算出し、
前記残存容量の変化量に対する前記無負荷電圧の変化量の比率を算出し、
前記残存容量の変化量に対する前記無負荷電圧の変化量の比率が所定の閾値以上となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とするメモリー効果の検出方法。
【請求項２】
二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックに流れる電流を検出し、
前記検出した電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量の変化量を演算し、
前記電池パック内の温度を検出し、
前記検出した電流と、前記検出した温度および前記演算している残存容量に応じた内部抵抗とに基づいて、前記所定の期間における無負荷電圧の変化量を算出し、
前記残存容量の変化量に対する前記無負荷電圧の変化量の比率を算出し、
前記残存容量の変化量に対する前記無負荷電圧の変化量の比率が所定の閾値以上となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とするメモリー効果の検出方法。
【請求項３】
前記所定の充電効率は、前記検出した温度と現在演算している残存容量とに基づいて決定することを特徴とする請求項１または２記載のメモリー効果の検出方法。
【請求項４】
前記所定の閾値は、判定したいメモリー効果のレベルに応じて決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、残存容量の制御範囲を通常の使用範囲よりも広くすることを特徴とするメモリー効果の解消方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、演算した残存容量の電圧変化による補正を一定時間禁止することを特徴とするメモリー効果の解消方法。
【請求項７】
複数個の単電池を組み合わせて組電池とした二次電池に流れる電流を検出し、
前記検出した電流に対応させて二次電池の出力電圧を検出し、
所定の期間における前記出力電圧の前記検出電流に対する変化に基づいて、前記検出電流がゼロの場合の無負荷電圧を算出し、
前記算出された無負荷電圧に対応して、前記検出電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により前記所定の期間における残存容量を演算し、
所定の変化範囲内における前記無負荷電圧と前記演算した残存容量の相関係数を算出し、
前記相関係数が所定の閾値以下となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とするメモリー効果の検出方法。
【請求項８】
二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックに流れる電流を検出し、
前記検出した電流に対応させて二次電池の出力電圧を検出し、
所定の期間における前記出力電圧の前記検出電流に対する変化に基づいて、前記検出電流がゼロの場合の無負荷電圧を算出し、
前記算出された無負荷電圧に対応して、前記検出電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により前記所定の期間における残存容量を演算し、
所定の変化範囲内における前記無負荷電圧と前記演算した残存容量の相関係数を算出し、
前記相関係数が所定の閾値以下となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とするメモリー効果の検出方法。
【請求項９】
前記二次電池の温度を検出し、前記所定の充電効率は、前記検出した温度と現在演算している残存容量とに基づいて決定することを特徴とする請求項７または８記載のメモリー効果の検出方法。
【請求項１０】
前記無負荷電圧の算出は、充電方向と放電方向における所定の範囲内の前記検出電流に対応する前記出力電圧の偏差が所定の分散値内に収まった場合に行なうことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法。
【請求項１１】
前記所定の閾値は、判定したいメモリー効果のレベルに応じて決定することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、通常の使用範囲内における残存容量に対する前記無負荷電圧の変化曲線の面積を算出し、該面積と、メモリー効果が発生していない場合の、前記通常の使用範囲内における残存容量に対する前記無負荷電圧の変化曲線の面積との差分値に応じて、残存容量の制御範囲を前記通常の使用範囲よりも広くすることを特徴とするメモリー効果の解消方法。
【請求項１３】
請求項７から１１のいずれか一項記載のメモリー効果の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、通常の使用範囲内における残存容量に対する前記無負荷電圧の変化曲線の面積を算出し、該面積と、メモリー効果が発生していない場合の、前記通常の使用範囲内における残存容量に対する前記無負荷電圧の変化曲線の面積との差分値に応じて、演算した残存容量の電圧変化による補正を一定時間禁止することを特徴とするメモリー効果の解消方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等に搭載されるニッケル−水素二次電池などの二次電池におけるメモリー効果の発生を検出するとともに、メモリー効果を解消する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池には、鉛バッテリやニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）バッテリ、ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリ、リチウムイオンバッテリ等がある。これらのバッテリは、電力が消耗されると、外部電源に接続して所定の電流を流すことにより充電することができるという性質がある。かかる性質を利用して、これらのバッテリは、従来より各種の機器に使用されている。
【０００３】
たとえば、バッテリは車両に搭載されて、始動時にエンジンの点火プラグへの電力供給を行うというエンジン始動用バッテリとしての役目を果たしている。最近では、Ｎｉ−ＭＨバッテリが、電気自動車（ＰＥＶ）や、エンジンとモータとを備えたいわゆるハイブリッド車両（ＨＥＶ）において、モータを駆動する際の主電源としても使用されている。
【０００４】
例えば、ＨＥＶに搭載されている二次電池の場合、車両走行中に二次電池の充放電が繰り返される場合がある。ＨＥＶでは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の動力で発電機を駆動して二次電池の充電が行われる。逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、二次電池の電力を用いてモータを駆動して不足の動力を出力する。この場合、二次電池の放電が行われる。かかる充放電の繰り返しは、車両の走行状態や、バッテリの充電状態、および運転者の操作に応じて行われる。
【０００５】
このように、二次電池の浅い（不完全な）充電と放電が繰り返されると、それに応じて、放電末期の電圧が低下し、実際に使用できる放電エネルギー量が減少することになり、いわゆるメモリー効果が発生する。通常、このメモリー効果で一時的に放電エネルギー量の低下した二次電池は、一旦深く（完全に）放電することで実質容量を回復することができる。例えば、Ｎｉ−ＭＨバッテリの場合、１セル当たりの電圧が１Ｖに低下するまで強制放電させるとメモリー効果を解消することができる。
【０００６】
このメモリー効果による放電エネルギー量の減少を避けるため、充電器に、充電前に一旦電池を完全放電させるリフレッシュ機能を持たせたり、充電回数により自動的にリフレッシュ放電を行なわせたりして、放電エネルギー量の減少を防ぐのが一般的であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＨＥＶに搭載される二次電池システムでは、モータを駆動するのに必要な出力を得るために、単電池を多数個直列に接続して組電池とし、電池電圧、電流、および温度を監視して、二次電池の残存容量（ＳＯＣ）が満充電の５０％から７０％の範囲内で充放電を繰り返し行っている。かかるシステムにおいて、車両走行中にメモリー効果を解消するために完全放電を行うと、車両が路上で停止するといった重大な故障につながる恐れがある。そのため、充電サイト等で車両を停止させ、二次電池の完全放電を行った後に、満充電になるまで二次電池を所定時間かけて充電する必要があった。
【０００８】
このように、ＨＥＶの場合、車両走行中に完全充放電を行なわないため、メモリー効果の発生を確認することは極めて困難である。また、ＨＥＶにおいては、リフレッシュ放電や完全充電が難しいため、車両走行中にメモリー効果を解消することも困難であった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両走行中でもメモリー効果の発生を精度良く検出して、それを解消することが可能なメモリー効果の検出方法およびその解消方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第１の検出方法は、複数個の単電池を組み合わせて組電池とした二次電池に流れる電流を検出し、検出した電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量の変化量を演算し、二次電池の温度を検出し、検出した電流と、検出した温度および演算している残存容量に応じた内部抵抗とに基づいて、所定の期間における無負荷電圧の変化量を算出し、残存容量の変化量に対する無負荷電圧の変化量の比率を算出し、残存容量の変化量に対する無負荷電圧の変化量の比率が所定の閾値以上となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とする。
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第２の検出方法は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックに流れる電流を検出し、検出した電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量の変化量を演算し、電池パック内の温度を検出し、検出した電流と、検出した温度および演算している残存容量に応じた内部抵抗とに基づいて、所定の期間における無負荷電圧の変化量を算出し、残存容量の変化量に対する無負荷電圧の変化量の比率を算出し、残存容量の変化量に対する無負荷電圧の変化量の比率が所定の閾値以上となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とする。
【００１２】
第１および第２の検出方法において、所定の充電効率は、検出した温度と現在演算している残存容量とに基づいて決定することが好ましい。
【００１３】
また、第１および第２の検出方法において、所定の閾値は、判定したいメモリー効果のレベルに応じて決定することが好ましい。
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第１の解消方法は、第１または第２の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、残存容量の制御範囲を通常の使用範囲よりも広くすることを特徴とする。
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第２の解消方法は、第１または第２の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、演算した残存容量の電圧変化による補正を一定時間禁止することを特徴とする。
【００１６】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第３の検出方法は、複数個の単電池を組み合わせて組電池とした二次電池に流れる電流を検出し、検出した電流に対応させて二次電池の出力電圧を検出し、所定の期間における出力電圧の検出電流に対する変化に基づいて、検出電流がゼロの場合の無負荷電圧を算出し、算出された無負荷電圧に対応して、検出電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量を演算し、所定の変化範囲内における無負荷電圧と演算した残存容量の相関係数を算出し、相関係数が所定の閾値以下となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とする。
【００１７】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第４の検出方法は、二次電池である複数個の単電池を組み合わせて成り、中間的充電状態で使用される電池パックに流れる電流を検出し、検出した電流に対応させて二次電池の出力電圧を検出し、所定の期間における出力電圧の検出電流に対する変化に基づいて、検出電流がゼロの場合の無負荷電圧を算出し、算出された無負荷電圧に対応して、検出電流に所定の充電効率を乗じて、少なくとも電流積算により所定の期間における残存容量を演算し、所定の変化範囲内における無負荷電圧と演算した残存容量の相関係数を算出し、相関係数が所定の閾値以下となった場合に、二次電池においてメモリー効果が発生したものと判定することを特徴とする。
【００１８】
第３および第４の検出方法において、二次電池の温度を検出し、所定の充電効率は、検出した温度と現在演算している残存容量とに基づいて決定することが好ましい。
【００１９】
また、第３および第４の検出方法において、無負荷電圧の算出は、充電方向と放電方向における所定の範囲内の検出電流に対応する出力電圧の偏差が所定の分散値内に収まった場合に行なうことが好ましい。
【００２０】
さらに、所定の閾値は、判定したいメモリー効果のレベルに応じて決定することが好ましい。
【００２１】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第３の解消方法は、メモリー効果の第３または第４の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、通常の使用範囲内における残存容量に対する無負荷電圧の変化曲線の面積を算出し、該面積と、メモリー効果が発生していない場合の、通常の使用範囲内における残存容量に対する無負荷電圧の変化曲線の面積との差分値に応じて、残存容量の制御範囲を通常の使用範囲よりも広くすることを特徴とする。
【００２２】
前記の目的を達成するため、本発明に係るメモリー効果の第４の解消方法は、メモリー効果の第３または第４の検出方法により、メモリー効果が発生したものと判定した場合、通常の使用範囲内における残存容量に対する無負荷電圧の変化曲線の面積を算出し、該面積と、メモリー効果が発生していない場合の、通常の使用範囲内における残存容量に対する無負荷電圧の変化曲線の面積との差分値に応じて、演算した残存容量の電圧変化による補正を一定時間禁止することを特徴とする。
【００２３】
上記の方法によれば、ＨＥＶ用途においても、車両走行中に、メモリー効果の発生を容易に且つ精度良く検出することができ、発生したメモリー効果をその度合いに応じて容易に解消することができるので、二次電池システムにおいて高いエネルギー効率を維持することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるメモリー効果の発生を検出し、それを解消するシステム１００の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１において、１は、ハイブリッド車両に搭載される、二次電池、例えばニッケル−水素バッテリで構成された電池パックである。この電池パック１は、通常、モータ１２に対する所定の出力を得るため、ニッケル−水素バッテリである複数の単電池が電気的に直列接続された電池モジュール（セル）をさらに複数個電気的に直列接続した電池パックで構成される。本実施形態では、電池パック１は１０セルを直列接続して構成され１０Ａｈの容量を有する。
【００２７】
２は電流検出部であり、電池パック１のマイナス出力端子とモータ１２のマイナス入力端子間に配置され、電流センサ（不図示）から出力される電池パック１の充放電電流を所定時間毎にサンプリングして、電流サンプルＩ（ｎ）を取得して電流の大きさを検出すると共に、その符号により充電であるのか放電であるのかの充放電方向Ｃ／Ｄも検出する。
【００２８】
３は温度検出部であり、電池パック１内の所定位置に配置された温度センサ（不図示）から出力される電池温度を所定時間毎にサンプリングして、温度サンプルＴ（ｎ）を取得する。
【００２９】
４は電圧検出部であり、電池パック１の出力電圧を所定時間毎にサンプリングして、電圧サンプルＶ（ｎ）を取得する。
【００３０】
電流検出部２からの電流サンプルＩ（ｎ）と充放電方向Ｃ／Ｄ、温度検出部３からの温度サンプルＴ（ｎ）、および電圧検出部４からの電圧サンプルＶ（ｎ）は、残存容量（ＳＯＣ）演算部５に供給され、電池パック１の残存容量ＳＯＣ（ｎ）が主に電流積算（電流サンプルＩ（ｎ）・充電効率η）により演算される。このＳＯＣ演算については、後ほど詳しく説明する。
【００３１】
６は電池入出力制御部であり、残存容量演算部５により演算された現時点のＳＯＣに基づいて、電池パック１に対する充放電のパターンを切り替える。電池入出力制御部６は、残存容量演算部５からのＳＯＣ（ｎ）が制御範囲の下限である５０％になった場合に、図２（ａ）に示す充放電電流波形を有する充電過多パターンに切り替え、残存容量演算部５からのＳＯＣ（ｎ）が制御範囲の上限である７０％になった場合に、図２（ｂ）に示す充放電電流波形を有する放電過多パターンに切り替える。
【００３２】
また、電池入出力制御部６は、運転者の電池入出力要求、例えば加速および減速操作に応じて、エンジン１３のパワーアシストおよび回生制動を行うべく、電池パック１に対する放電量および充電量の制御を行う。この際に、運転者からの入出力要求が、車両加速や登坂のための電池出力要求であった場合、電池入出力制御部６は、出力要求が解除された後に、電池パック１に対して短時間充電を行うことにより、放電により低下した電池電圧を速やかに上昇させることで、その後の出力性能を向上させることができる。
【００３３】
７は残存容量変化量算出部であり、残存容量演算部５により演算されたＳＯＣ（ｎ）の所定の時間期間（例えば、３分間）における残存容量ＳＯＣ（ｎ）の変化量ΔＳＯＣを算出する。
【００３４】
８は無負荷電圧変化量算出部であり、電流検出部２からの電流サンプルＩ（ｎ）と、温度検出部３からの温度サンプルＴ（ｎ）および残存容量演算部５で現在演算されている残存容量ＳＯＣ（ｎ）に応じた内部抵抗とに基づいて、所定時間期間（例えば、３分間）における無負荷電圧Ｖ０の変化量ΔＶを算出する。
【００３５】
９は比率算出部であり、残存容量変化量算出部７からの残存容量の変化量ΔＳＯＣに対する、無負荷電圧変化量算出部８からの無負荷電圧の変化量ΔＶの比率ｋ（＝ΔＶ／ΔＳＯＣ）を算出する。
【００３６】
１０は比較部であり、比率算出部９からの比率ｋと、予め設定されている閾値ｋｓｔとを比較して、その比較結果を残存容量演算部５に出力する。
【００３７】
１１は充電効率設定部であり、図４に示すように、残存容量演算部５で演算している残存容量ＳＯＣ（ｎ）と温度サンプルＴ（ｎ）とに対応した充電効率η0を格納している記憶部１１１を有する。充電効率設定部１１は、残存容量ＳＯＣ（ｎ）と温度サンプルＴ（ｎ）とに対応した充電効率η0を記憶部１１１から参照して残存容量演算部５に対して設定する。この充電効率η0に基づいて、残存容量演算部５は、電流サンプルＩ（ｎ）・充電効率η0の電流積算により、残存容量ＳＯＣ（ｎ）を演算する。なお、図４には、特定の温度および残存容量に対する充電効率η0しか記載していないが、特定の温度間および特定の残存容量間に対応する充電効率η0は、例えば補間等により求められる。
【００３８】
次に、このように構成された本実施形態における制御プロセスについて、図３を参照して説明する。
【００３９】
図３は、本実施形態によるメモリー効果検出／解消ルーチンを示すフローチャートである。
【００４０】
図３において、まず、電池電圧Ｖ（ｎ）、電流Ｉ（ｎ）、および温度Ｔ（ｎ）を所定のサンプリング時間毎に取得する（Ｓ３００）。これら取得した電池電圧Ｖ（ｎ）、電流サンプルＩ（ｎ）、および温度サンプルＴ（ｎ）に基づいて、主に電流サンプルＩ（ｎ）・充電効率η0の電流積算により、電池パック１の残存容量ＳＯＣ（ｎ）を演算する（Ｓ３０１）。
【００４１】
次に、所定の時間期間、例えば３分間における残存容量ＳＯＣ（ｎ）の変化量ΔＳＯＣを算出する（Ｓ３０２）。また、同じ所定の時間期間、例えば３分間における無負荷電圧Ｖ０の変化量ΔＶも算出する（Ｓ３０３）。
【００４２】
次に、ステップＳ３０２で算出した残存容量変化量ΔＳＯＣに対する無負荷電圧変化量ΔＶの比率ｋ（＝ΔＶ／ΔＳＯＣ）を算出する（Ｓ３０４）。
【００４３】
次に、ステップＳ３０４で算出した比率ｋが予め設定されている閾値ｋｓｔ以上であるか否かを判断し（Ｓ３０５）、判断した結果、比率ｋが閾値ｋｓｔよりも小さい場合（Ｎｏ）、メモリー効果の発生はないと判定して（Ｓ３０６）、このルーチンから抜ける。なお、本実施形態では、閾値ｋｓｔを０．０３５に設定している。
【００４４】
一方、ステップＳ３０５における判断の結果、比率ｋが予め設定されている閾値ｋｓｔ以上となった場合（Ｙｅｓ）、メモリー効果が発生したものと判定する（Ｓ３０７）。ここで、水酸化ニッケルを主体とする正極に発生する、一般的にメモリー効果と呼ばれる充放電電圧の変化は、内部抵抗の変化ではなく無負荷電圧Ｖ０の変化に起因するので、この方式により、メモリー効果の発生を検出することができる。
【００４５】
次に、ステップＳ３０７でメモリー効果が発生していると判定された場合、ステップＳ３０８またはステップＳ３０９に進んで、メモリー効果の解消を行なう。ステップＳ３０８では、所定の時間期間にわたって、残存容量の使用範囲を通常の制御範囲よりも拡大する。また、ステップＳ３０９では、電圧によるＳＯＣ補正を行なっている場合、所定の時間期間にわたって、電圧によるＳＯＣ補正を禁止する。以上のステップＳ３０８またはＳ３０９により、メモリー効果を走行中でも解消することができる。
【００４６】
次に、実際に具体例を挙げて、本実施形態の効果について説明する。
【００４７】
図５は、電池パック１に対して、１２Ａで３０分間充電を行なった後、１２Ａで２０分間の放電と充電を繰り返した場合に、充放電サイクル数に対する比率ｋの変化を示す図である。なお、充電については、充電効率分を充電電流で補正しながら充放電を行なった。この結果、電池パック１はＳＯＣ範囲が６０％から２０％で充放電されたことになる。
【００４８】
図５から分かるように、比率ｋの値は、充放電サイクル数が増えるに従って徐々に増加している。特に、最もＳＯＣが小さくなるＳＯＣ２０％付近での比率ｋの変化が顕著である。また、充放電サイクル数が３０サイクルになった時点で、比率ｋは、予め設定した閾値ｋｓｔ＝０．０３５以上となり、メモリー効果の発生を検出することができた。
【００４９】
図６は、上記と同じ条件で充放電サイクルを１０サイクル連続した後、３０サイクル連続した後、および５０サイクル連続した後に、ＳＯＣ６０％から完全放電した場合の電圧カーブを示す図である。
【００５０】
図６から分かるように、１０サイクル目では、初期状態からの電圧変化は小さく、メモリー効果の発生は少ない。また、３０サイクル目では、明らかに放電電圧の低下が認められ、メモリー効果が発生している。さらに、５０サイクル目では、ほぼ３０サイクル目と同レベルの電圧低下であり、メモリー効果の発生がほぼ飽和している。
【００５１】
以上のように、本実施形態によれば、メモリー効果の発生を的確に判定できることは明らかである。
【００５２】
なお、本実施形態では、比率ｋと比較する閾値ｋｓｔを０．０３５に設定したが、この閾値ｋｓｔの値は判定したいメモリー効果のレベルに応じて設定することができる。また、残存容量変化量ΔＳＯＣの算出を３分間で行なったが、この時間期間の設定は、電池パック１の使用方法に応じて任意に設定することができる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態によるメモリー効果の発生を検出し、それを解消するシステム７００の構成を示すブロック図である。なお、図７において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
７１は無負荷電圧算出部であり、電池パック１が充放電を繰り返している間に、電流検出部２からの電流サンプルＩ（ｎ）および充放電方向Ｃ／Ｄに対応させて、電圧検出部４からの電圧サンプルＶ（ｎ）を記憶し、その電圧−電流特性に基づいて、電流値がゼロのときの電圧値を無負荷電圧Ｖｏとして算出する。
【００５５】
図８に、この電圧−電流特性を示す。図８において、横軸は電流サンプルＩ（ｎ）で縦軸は電圧サンプルＶ（ｎ）を表し、また電流サンプルＩ（ｎ）の正方向は放電方向を、その負方向は充電方向を表している。この電圧−電流特性を算出する際の条件として、例えば、無負荷電圧算出部７１は、０から−５０Ａまでの充電電流範囲と０から＋５０Ａまでの放電電流範囲において、電流サンプルＩ（ｎ）に対応した電圧サンプルＶ（ｎ）を取得して、電圧サンプルＶ（ｎ）が上記充放電電流範囲内に所定数（例えば、各範囲で１０個）以上あり、かつ電圧サンプルＶ（ｎ）の偏差が所定の分散範囲に収まっている場合に、無負荷電圧Ｖｏを算出する。これは、無負荷電圧Ｖｏの算出精度を高めるためである。
【００５６】
７２は相関係数算出部であり、残存容量演算部５で演算された残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対応させて、無負荷電圧算出部７１で算出された無負荷電圧Ｖｏを所定の期間にわたって例えばテーブルに記憶し、この記憶した残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対する無負荷電圧Ｖｏについて、残存容量制御範囲の下限値ＳＯＣｌ（例えば、５０％）と上限値ＳＯＣｈ（例えば、７０％）にそれぞれ対応する無負荷電圧の下限値Ｖｏｌと上限値Ｖｏｈの間で相関係数ＣＦを算出する。この相関係数ＣＦは、上下限値で算出した場合、ＣＦ＝（Ｖｏｌ／ＳＯＣｌ）／（Ｖｏｈ／ＳＯＣｈ）で表される。
【００５７】
メモリー効果が発生していない場合、残存容量制御範囲において、残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対する無負荷電圧Ｖｏの特性はほぼ直線性があるため、相関係数算出部７２で算出された相関係数ＣＦは「１」に近い値となる。しかし、メモリー効果が発生すると、その度合いに応じて、残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対する無負荷電圧Ｖｏの特性は直線性が低くなり、相関係数算出部７２で算出された相関係数ＣＦは「１」から「０」に近づいていく。
【００５８】
この特性を利用して、比較部７３は、相関係数算出部７２からの相関係数ＣＦを、所定の閾値ＣＦｓｔ（０＜ＣＦｓｔ＜１）と比較し、相関係数ＣＦが所定の閾値ＣＦｓｔよりも大きい場合、メモリー効果の発生はなく、相関係数ＣＦが所定の閾値ＣＦｓｔ以下である場合、メモリー効果が発生しており、その旨を残存容量演算部５および後述するメモリー効果定量化部７４に出力する。なお、所定の閾値ＣＦｓｔは、判定したいメモリー効果のレベルに応じて任意に設定される。
【００５９】
７４はメモリー効果定量化部であり、メモリー効果が発生していない場合の、残存容量制御範囲（ＳＯＣｌからＳＯＣｈ）における無負荷電圧曲線（ＶｏｌからＶｏｈ）の面積Ａ１を予め記憶しており、比較部７３においてメモリー効果の発生が検出された場合に、残存容量制御範囲における無負荷電圧曲線の面積Ａ２を求め、面積Ａ１と面積Ａ２との差分値（Ａ１−Ａ２）を算出することで、メモリー効果の状態を定量化し、定量化したメモリー効果の度合いを残存容量演算部５に出力する。図９に、メモリー効果の発生が無い場合と有る場合の残存容量制御範囲における無負荷電圧曲線の面積Ａ１とＡ２を比較して示す。
【００６０】
次に、このように構成された本実施形態における制御プロセスについて、図１０を参照して説明する。
【００６１】
図１０は、本実施形態によるメモリー効果検出／解消ルーチンを示すフローチャートである。
【００６２】
図１０において、まず、電池電圧Ｖ（ｎ）、電流Ｉ（ｎ）、および温度Ｔ（ｎ）を、充放電が繰り返されている間で所定のサンプリング時間毎に取得する（Ｓ１０００）。これら取得した電池電圧Ｖ（ｎ）、電流サンプルＩ（ｎ）、および温度サンプルＴ（ｎ）に基づいて、主に電流サンプルＩ（ｎ）・充電効率η0の電流積算により、電池パック１の残存容量ＳＯＣ（ｎ）を演算する（Ｓ１００１）。
【００６３】
次に、ステップＳ１０００で取得した電流サンプルＩ（ｎ）に対する電圧サンプルＶ（ｎ）を記憶しているテーブルに基づいて、上記算出条件を満足している場合に電圧−電流特性を求め、その特性において電流値がゼロの場合の電圧値を無負荷電圧Ｖｏとして算出する（Ｓ１００２）。
【００６４】
次に、ステップＳ１００１で演算した残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対応させて、ステップＳ１００２で算出した無負荷電圧Ｖｏを所定の期間にわたって記憶し、この記憶した残存容量ＳＯＣ（ｎ）に対する無負荷電圧Ｖｏについて、残存容量制御範囲の下限値ＳＯＣｌ（例えば、５０％）と上限値ＳＯＣｈ（例えば、７０％）にそれぞれ対応する無負荷電圧の下限値Ｖｏｌと上限値Ｖｏｈの間で相関係数ＣＦを算出する（Ｓ１００３）。
【００６５】
次に、ステップＳ１００３で算出した相関係数ＣＦが、所定の閾値ＣＦｓｔ（０＜ＣＦｓｔ＜１）以下であるか否かを判断し（Ｓ１００４）、判断した結果、相関係数ＣＦが所定の閾値ＣＦｓｔより大きい場合（Ｎｏ）、メモリー効果の発生はないと判定して（Ｓ１００５）、このルーチンから抜ける。
【００６６】
一方、ステップＳ１００４における判断の結果、相関係数ＣＦが所定の閾値ＣＦｓｔ以下となった場合（Ｙｅｓ）、メモリー効果が発生したものと判定し（Ｓ１００６）、メモリー効果の発生が無い場合と有る場合の、残存容量制御範囲における無負荷電圧曲線の面積Ａ１とＡ２の差分値（Ａ１−Ａ２）を算出して、メモリー効果の状態を定量化する（Ｓ１００７）。
【００６７】
次に、ステップＳ１００８またはステップＳ１００９に進んで、ステップＳ１００７で定量化したメモリー効果の度合いに基づいて、メモリー効果の解消を行なう。ステップＳ１００８では、所定の時間期間にわたって、残存容量の使用範囲を通常の制御範囲よりも拡大する。また、ステップＳ１００９では、電圧によるＳＯＣ補正を行なっている場合、所定の時間期間にわたって、電圧によるＳＯＣ補正を禁止する。以上のステップＳ１００８またはＳ１００９により、メモリー効果をその度合いに応じて走行中でも容易に解消することができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、無負荷電圧Ｖｏを算出する条件として、０から−５０Ａまでの充電電流範囲と０から＋５０Ａまでの放電電流範囲において、それぞれ１０個以上の電流サンプルＩ（ｎ）に対応した電圧サンプルＶ（ｎ）を取得するものとしたが、これらの値は用途に応じて任意に設定できることは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＨＥＶ用途においても、車両走行中に、メモリー効果の発生を容易に且つ精度良く検出することができ、発生したメモリー効果をその度合いに応じて容易に解消することができるので、二次電池システムにおいて高いエネルギー効率を維持することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態によるシステムの構成を示すブロック図
【図２】  図１の電池入出力制御部６による充電過多パターンを示す波形図（ａ）および放電過多パターンを示す波形図（ｂ）
【図３】  本発明の第１の実施形態によるメモリー効果検出／解消ルーチンを示すフローチャート
【図４】  図１の充電効率記憶部１１１における充電効率テーブルを示す図
【図５】  充放電サイクル数に対する比率ｋの変化を示す図
【図６】  充放電サイクル数をパラメータとしたＳＯＣに対する電圧カーブを示す図
【図７】  本発明の第２の実施形態によるシステムの構成を示すブロック図
【図８】  図７の無負荷電圧算出部７１における無負荷電圧Ｖｏの算出方法を説明するための電圧−電流特性を示す図
【図９】  図７のメモリー効果定量化部７１におけるメモリー効果の定量化方法を説明するための、メモリー効果の発生が無い場合と有る場合の残存容量制御範囲における無負荷電圧曲線の面積を比較して示す図
【図１０】  本発明の第２の実施形態によるメモリー効果検出／解消ルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
１  電池パック
２  電流検出部
３  温度検出部
４  電圧検出部
５  残存容量演算部
６  電池入出力制御部
７  残存容量変化量算出部
８  無負荷電圧変化量算出部
９  比率算出部
１０  比較部
１１  充電効率設定部
１１１  記憶部
１２  モータ
１３  エンジン
７１  無負荷電圧算出部
７２  相関係数算出部
７３  比較部
７４  メモリー効果定量化部
【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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