(57)【要約】【課題】充電率算出装置，プログラムに関し、充電率の算出精度を向上させる。【解決手段】二次電池の使用中に計測された物理量Vの計測値V(ti)に基づき、充電率SOCの推定値SOC(ti)を取得部３で取得する。充電率SOCに対する物理量Vの変化勾配特性と推定値SOC(ti)に対する計測値V(ti)の変化勾配S(ti)とに基づき、計測値V(ti)又は推定値SOC(ti)に対する補正の実施又は不実施を補正部４で選択する。【選択図】図３
2017133982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する充電率算出装置において、
前記二次電池の使用中に計測された前記物理量の計測値に基づき、前記充電率の推定値を取得する取得部と、
前記充電率に対する前記物理量の変化勾配特性と前記推定値に対する前記計測値の変化勾配とに基づき、前記計測値又は前記推定値に対する補正の実施又は不実施を選択する補正部と、を備える
ことを特徴とする、充電率算出装置。
【請求項２】
前記補正部が、前記変化勾配特性から特定される基準勾配よりも前記変化勾配が急勾配である場合に前記補正を実施し、前記基準勾配よりも前記変化勾配が緩勾配である場合に前記補正を不実施とする
ことを特徴とする、請求項１記載の充電率算出装置。
【請求項３】
前記基準勾配が、前記充電率に対する前記物理量の二階微分値が所定値以上となる最小の勾配である
ことを特徴とする、請求項２記載の充電率算出装置。
【請求項４】
前記補正部が、前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準勾配を設定する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の充電率算出装置。
【請求項５】
前記補正部が、前記計測値と基準値との比較により、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電率算出装置。
【請求項６】
前記補正部が、前記計測値と基準値との差に基づき、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項５記載の充電率算出装置。
【請求項７】
前記補正部が、前記計測値又は前記推定値の補正量に所定のゲインを乗じた値を用いて前記計測値又は前記推定値を補正する
ことを特徴とする、請求項５又は６記載の充電率算出装置。
【請求項８】
前記補正部が、前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準値を算出する
ことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の充電率算出装置。
【請求項９】
前記補正部が、前記電流値と前記物理量との関係に基づき、前記計測値の補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項８記載の充電率算出装置。
【請求項１０】
前記補正部が、前記電流値と前記充電率との関係に基づき、前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、請求項８又は９記載の充電率算出装置。
【請求項１１】
二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する処理をコンピュータに実行させる充電率算出プログラムであって、
前記二次電池の使用中に計測された前記物理量の複数の計測値に基づき、前記充電率の複数の推定値を取得し、
前記充電率に対する前記物理量の変化勾配特性と前記推定値に対する前記計測値の変化勾配とに基づき、前記計測値又は前記推定値に対する補正の実施又は不実施を選択する
処理をコンピュータに実行させる、充電率算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充電率を算出する装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池において、充放電状態に対応する物理量の計測値に基づいて充電率（充電容量）を算出する技術が存在する。例えば、二次電池の充放電電流を随時測定し、その積算値から充電率を算出する手法（電流積算法）が知られている。この手法は、比較的短時間の充電率変化に対する精度を確保するのに好適である。しかし、電流値の測定誤差や積算誤差が蓄積されやすく、運用時間が長期化するほど充電率の算出精度が低下しやすい。
【０００３】
一方、充電容量に応じて起電圧（開放電圧，開路電圧）が変化するという二次電池の特性を利用して、端子電圧に基づいて充電率を算出する手法（起電圧推定法）も知られている。例えば、二次電池の端子電圧に基づいて起電圧を推定し、その起電圧に対応する充電率を算出する技術が存在する。また、二次電池の充放電状態の履歴を考慮して、起電圧と充電率との対応関係を設定する技術も知られている（例えば、特許文献１，２参照）。これらの手法によれば、誤差の蓄積を憂慮することなく、充電率を直接的に算出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005-345254号公報
【特許文献２】特開2011-151983号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、二次電池の端子電圧の計測値には、測定系の変化やオフセット（定常偏差）による潜在的な誤差が含まれるため、充電率の算出精度を向上させることが難しい。特に、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池は、充電容量の変化に対して起電圧の変化が比較的緩慢である充放電特性を持つ。そのため、端子電圧や起電圧のわずかな算出誤差によって充電容量の推定値が大きく変化することとなり、充電率を精度よく算出しがたい。
【０００６】
一つの側面では、本発明は、充電率の算出精度を向上させた充電率算出装置，充電率算出プログラムを提供することを目的とする。また、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの態様では、充電率算出装置は、二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する充電率算出装置である。本装置は、前記二次電池の使用中に計測された前記物理量の計測値に基づき、前記充電率の推定値を取得する取得部を備える。また、本装置は、前記充電率に対する前記物理量の変化勾配特性と前記推定値に対する前記計測値の変化勾配とに基づき、前記計測値又は前記推定値に対する補正の実施又は不実施を選択する補正部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
充電率の算出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】充電率算出装置の適用対象の構成を例示する図である。
【図２】充電率算出装置のハードウェア構成を例示する図である。
【図３】充電率算出プログラムの機能を例示する図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は二次電池の充電率と電圧との関係を例示するグラフである。
【図５】二次電池の充電率と電圧の傾きとの関係を例示するグラフである。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は充電率の補正条件を説明するためのグラフである。
【図７】（Ａ）は二次電池の電圧とその傾きとの関係を例示するグラフであり、（Ｂ）は二次電池の放電電流と傾きが基準勾配となる電圧との関係を例示するグラフである。
【図８】二次電池の放電電流と傾きが基準勾配となる電圧に対応する充電率との関係を例示するグラフである。
【図９】補正条件の判定手法を例示するフローチャートである。
【図１０】補正量の算出手法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、実施形態としての充電率算出装置，充電率算出プログラムについて説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態をその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して（例えば、実施形態や変形例を組み合わせて）実施することができる。
【００１１】
本実施形態の充電率算出装置は、二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する電子制御装置（コンピュータ）である。この充電率算出装置には、二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する処理を実行するための充電率算出プログラムがインストールされる。ここでいう「二次電池」には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池だけでなく、金属リチウムを用いたリチウム金属二次電池やポリマーリチウム二次電池，亜鉛系二次電池などが含まれる。また、ここでいう「物理量」には、二次電池の端子電圧や開放電圧，起電圧，内部抵抗による降下電圧（過電圧），充放電電流，電池温度などが含まれる。
【００１２】
［１．装置構成］
図１は、自動車（電気自動車，ハイブリッド自動車）に搭載された二次電池１４を適用対象とした充電率算出装置１０を示す模式図である。二次電池１４が接続される電気回路１７上には、インバータ１６が設けられる。インバータ１６は、電力を直流と交流との間で相互に変換する回路を内蔵した電力変換装置である。インバータ１６で生成される交流電力は、車両走行用のモータ１５の駆動電力として消費される。モータ１５は、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機である。モータ１５で生成される回生電力は、インバータ１６を介して電気回路１７へと流入し、二次電池１４で回収される。したがって、二次電池１４に充電されている電力（その時点における充電容量や充電率SOC）は、自動車の走行状態に応じて増減しうる。
【００１３】
上記の電気回路１７上には、電圧センサ１１，電流センサ１２，温度センサ１３が設けられる。電圧センサ１１は二次電池１４の電圧Vを計測し、電流センサ１２は二次電池１４の充放電電流Iを計測し、温度センサ１３は二次電池１４の電池温度Tを計測する。図１中に示す電圧センサ１１は、両端子の接続先が変更可能であり、二次電池１４に内蔵されるセル（単電池）を最小単位として任意の数のセルから取り出される電圧Vの値を検出可能である。また、図１中に示す温度センサ１３は個々のセル温度を検出可能であり、これらのセル温度に基づいて二次電池１４の電池温度Tが把握される。上記のセンサ１１〜１３で計測された電圧計測値V(ti)，電流計測値I(ti)，温度計測値T(ti)の各情報は、充電率算出装置１０に伝達される。なお、添字tiは計測時刻（あるいは、その計測時刻が含まれる計測周期）を表し、iは序数である。例えば、電圧計測値V(ti)は時刻ti（現在の計測周期）における電圧Vの値を意味し、電流計測値I(ti)は時刻tiにおける充放電電流Iの値を意味する。また、前回の計測周期における電圧Vの値はV(ti-1)と記述し、前回の計測周期における充放電電流Iの値はI(ti-1)と記述する。
【００１４】
充電率算出装置１０は、二次電池１４の状態を管理する電子制御装置（コンピュータ）であり、例えば自動車に搭載され、あるいは自動車が通信可能なネットワーク上に介装される。充電率算出装置１０は、少なくとも上記のセンサ１１〜１３のいずれかと無線（又は有線）で通信可能に接続され、入力された情報を用いて二次電池１４の充電率SOCを算出する機能を持つ。充電率SOCとは、二次電池１４の満充電容量に対する充電容量の割合（すなわち、『現在の充電容量／満充電時の充電容量』）である。ここで算出される充電率SOCの情報は、自動車の航続可能距離や二次電池１４の使用可能時間などの算出に利用されうる。以下、二次電池１４の充電率SOCを算出する処理を充電率算出装置１０に実行させるプログラムのことを、「充電率算出プログラム１」と呼ぶ。
【００１５】
図２に示すように、充電率算出装置１０には、プロセッサ２１（CPU），メモリ２２（主記憶装置，メインメモリ），補助記憶装置２３，インタフェース装置２４，記録媒体ドライブ２５などが内蔵され、内部バス２６を介して互いに通信可能に接続される。プロセッサ２１は、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）などを内蔵する中央処理装置である。
【００１６】
メモリ２２は、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、例えばROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）がこれに含まれる。一方、補助記憶装置２３は、メモリ２２よりも長期的に保持されるデータやファームウェアが格納されるメモリ装置であり、例えばフラッシュメモリやEEP-ROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリがこれに含まれる。インタフェース装置２４は、充電率算出装置１０と外部との間の入出力（Input and Output，I/O）を司るものである。
【００１７】
記録媒体ドライブ２５は、光ディスクや半導体メモリなどの記録媒体２７（リムーバブルメディア）に記録，保存された情報を読み取る読取装置である。充電率算出プログラム１は、例えばメモリ２２内に記録，保存されることとしてもよいし、補助記憶装置２３の内部に記録，保存されることとしてもよい。あるいは、記録媒体２７上に充電率算出プログラム１が記録，保存され、記録媒体ドライブ２５を介して充電率算出装置１０に読み込まれることとしてもよい。
【００１８】
［２．制御構成］
図３は、充電率算出装置１０のプロセッサ２１で実行される充電率算出プログラム１の処理内容を説明するためのブロック図である。これらの処理内容は、アプリケーションプログラムとして補助記憶装置２３，記録媒体２７などに記録され、メモリ２２上に展開されて実行される。ここで実行される処理内容を機能的に分類すると、充電率算出プログラム１には、記憶部２，取得部３，補正部４が設けられる。
【００１９】
記憶部２は、二次電池１４に関する二種類の特性を記憶するものである。ここには、二次電池１４の充放電状態に対応する物理量と充電率SOCとの対応関係を表す「出力特性」が記憶されるとともに、「充放電状態に対応する物理量」の充電率SOCに対する「変化勾配特性」が記憶される。出力特性とは、物理量（電圧V，充放電電流I，電池温度Tなど）と充電率SOCとの対応関係に相当する特性である。一方、変化勾配特性とは、物理量（電圧V，充放電電流I，電池温度Tなど）と充電率SOCとの関係を関数で表現したときに、その関数を充電率SOCで微分したもの（充電率SOCに対する変化勾配）に相当する特性である。
【００２０】
図４（Ａ），（Ｂ）は、二次電池１４の充電率SOCと電圧Vとの対応関係を表す「出力特性」を示すものである。図４（Ａ）に示すように、出力特性は二次電池１４の充電時と放電時とで相違する。また、図４（Ｂ）に示すように、放電時であっても放電電流Iの値が異なれば出力特性も異なるものとなり、さらに電池温度Tに応じて出力特性は変動しうる。記憶部２は、これらの出力特性のうち、少なくとも一つ以上〔例えば、図４（Ｂ）中に太実線で示す出力特性〕を記憶する。
【００２１】
図５は、二次電池１４の充電率SOCと「充電率SOCに対する電圧Vの傾きS」との関係を表す「変化勾配特性」を示すものである。電圧Vの傾きSは、二次電池１４が満充電状態でも完全放電状態でもない中間状態ではほぼ0に近い小さな値となり、充電率SOCが0や1に近づくにつれて増大する特性を持つ。また、この変化勾配特性は、充放電電流Iの大小によらずほぼ不変である。記憶部２は、これらの変化勾配特性のうち、少なくとも一つ以上〔例えば、図５中に太実線で示す変化勾配特性〕を記憶する。
【００２２】
取得部３は、二次電池１４の使用中に計測された物理量の計測値に基づき、充電率SOCの推定値を取得するものである。ここでは、少なくとも電圧計測値V(ti)，電流計測値I(ti)，温度計測値T(ti)のいずれかに基づいて、充電率推定値SOC(ti)が取得される。本実施形態の取得部３は、記憶部２が記憶する出力特性に基づいて、充電率推定値SOC(ti)を取得する。例えば、図４（Ｂ）中に太実線で示す出力特性において、電圧センサ１１から入力された電圧計測値V(ti)に対応する充電率SOCの値が、充電率推定値SOC(ti)として算出される。
【００２３】
補正部４は、二次電池１４の変化勾配特性を利用して、上記の計測値又は充電率SOCの推定値を補正するものである。この補正部４は、補正条件が成立するか否かを判定する機能と、補正条件の成立時に補正処理を実施する機能とを有する。補正部４には、これらの機能を実現するための要素として、勾配算出部５，基準勾配設定部６，判定部７，補正量算出部８が設けられる。
【００２４】
勾配算出部５は、充電率推定値SOC(ti)に対する計測値の変化勾配を算出するものである。ここでは、少なくとも電圧計測値V(ti)，電流計測値I(ti)，温度計測値T(ti)のいずれかについての実際の変化勾配が算出される。本実施形態の勾配算出部５は、複数の電圧計測値V(ti)とそれぞれの電圧計測値V(ti)に対応する充電率推定値SOC(ti)とに基づいて、電圧計測値V(ti)の傾きS(ti)を算出する。傾きS(ti)の値は、充電率変化量ΔSOC〔例えば、ΔSOC=SOC(ti)-SOC(ti-1)〕に対する電圧変化量ΔV〔例えば、ΔV=V(ti)-V(ti-1)〕の割合として算出される。すなわち、S(ti)=ΔV／ΔSOCとなる。
【００２５】
基準勾配設定部６は、記憶部２に記憶された変化勾配特性から特定される基準勾配Scを設定するものである。基準勾配Scとは、二次電池１４の変化勾配特性に照らして、勾配算出部５で算出された傾きS(ti)が大きいのか小さいのかを判断するための閾値である。基準勾配Scの値は、あらかじめ設定された固定値としてもよいし、二次電池１４の充放電状態〔例えば、電流計測値I(ti)や温度計測値T(ti)〕に応じて変動する可変値としてもよい。
【００２６】
本実施形態の基準勾配設定部６は、記憶部２に記憶された変化勾配特性において、充電率SOCに対する電圧Vの二階微分値（すなわち、傾きSの変化勾配）が正の範囲で所定値以上となる最小の勾配を、第一の基準勾配Sc1として設定する。例えば、図６（Ａ）中に示す勾配（A/B）が所定値になる点Xを求め、この点Xに対応する傾きSを第一の基準勾配Sc1として設定する。第一の基準勾配Sc1は、充電率SOCが比較的高い状態で補正を実施するための閾値となる。
【００２７】
また、充電率SOCに対する電圧Vの二階微分値が負の範囲においては、その値（傾きSの変化勾配）の絶対値が所定値以下となる最大の勾配を、第二の基準勾配Sc2として設定する。例えば、図６（Ｂ）に示す勾配（C/D）が所定値になる点Yを求め、この点Yに対応する傾きSを第二の基準勾配Sc2として設定する。第二の基準勾配Sc2は、充電率SOCが比較的低い状態で補正を実施するための閾値となる。
【００２８】
なお、上記の点X，点Yのそれぞれは、充電時の変化勾配特性に基づいて求めてもよいし、放電時の変化勾配特性に基づいて求めてもよい。つまり、第一の基準勾配Sc1，第二の基準勾配Sc2のそれぞれは、充電時の変化勾配特性に基づいて設定してもよいし、放電時の変化勾配特性に基づいて設定してもよい。
【００２９】
判定部７は、勾配算出部５で算出された傾きS(ti)が、基準勾配設定部６で設定された基準勾配Scよりも急勾配である場合に、補正条件が成立すると判定するものである。ここでは、傾きS(ti)が基準勾配Scよりも緩勾配である場合には、補正条件が不成立であると判定される。つまり、補正条件は、図６（Ａ），（Ｂ）に示す傾きSがある程度大きい状態で成立し、傾きSが0に近い状態で不成立となる。
【００３０】
このように、充電率SOCに対して傾きS(ti)がフラットに近い状態となる領域を補正の対象外とすることで、「入力電圧に依存するノイズ」による充電率SOCのばらつきが小さくなる。なお、二次電池１４が満充電状態や完全放電状態に近づくほど、傾きS(ti)が過度に急峻となり、補正の精度が低下するおそれが生じうる。そこで、図６（Ａ），（Ｂ）中にハッチングで示すように、満充電状態や完全放電状態に近接した領域では、補正条件を不成立としてもよい。
【００３１】
補正量算出部８は、上記の計測値と基準値との比較により、計測値又は充電率SOCの補正量を算出するものである。補正量の値は、あらかじめ設定された固定値としてもよいし、二次電池の充放電状態に応じて変動する可変値としてもよい。補正量算出部８における補正量の算出手法（設定手法）として五種類の手法を以下に列挙する。これらの手法は、二次電池１４の充放電状態や自動車の走行状態などの各種条件に応じて、いずれかの手法が適宜選択される。したがって、これらの手法は互いに並列的に共存可能である。
【００３２】
第一の手法は、正の補正量Vpと負の補正量Vqとをあらかじめ設定しておき、時刻tiにおける電圧計測値V(ti)と基準電圧Vc（基準値）との大小関係に応じて、いずれかの補正量を電圧計測値V(ti)に加算される補正量として設定するものである。電圧計測値V(ti)が基準電圧Vcよりも大きい場合には、その電圧計測値V(ti)が真値よりも大きい〔電圧計測値V(ti)が実際よりもプラス方向にずれている可能性が高い〕ものと判断し、補正量算出部８は負の補正量Vqと電圧計測値V(ti)との加算値を補正電圧値VACT(ti)として算出する。一方、電圧計測値V(ti)が基準電圧Vcよりも小さい場合には、その電圧計測値V(ti)が真値よりも小さい〔電圧計測値V(ti)が実際よりもマイナス方向にずれている可能性が高い〕ものと判断し、補正量算出部８は正の補正量Vpと電圧計測値V(ti)との加算値を補正電圧値VACT(ti)として算出する。
【００３３】
その後、補正量算出部８は、二次電池１４の出力特性に基づいて、補正電圧値VACT(ti)に対応する充電率SOCを補正充電率SOCACT(ti)として算出する。
基準電圧Vcの値は、例えば二次電池１４の変化勾配特性における電圧Vの傾きSが勾配算出部５で算出された傾きS(ti)と一致する充電率SOCを算出することで、その充電率SOCに対応する電圧Vを二次電池１４の出力特性から求めることができる。また、基準電圧Vcと傾きSとの関係をあらかじめマップ，数式などで定義しておき、勾配算出部５で算出された傾きS(ti)に基づいて基準電圧Vcを算出してもよい。
【００３４】
あるいは、電圧計測値V(ti)と電流計測値I(ti)との関係に基づいて、基準電圧Vcを算出してもよい。図７（Ａ）は、電圧Vとその傾きSとの関係を放電電流値I毎に重畳して示したグラフである。傾きSが基準勾配Sc1に一致する電圧Vの値は、電流値Iの大きさによって変化しうる。ここで、傾きSが基準勾配Sc1に一致する状態における電圧Vと電流値Iとの関係をグラフ化すると、図７（Ｂ）のようになり、近似曲線を算出することができる。このような関係を利用することで、電流計測値I(ti)に対応する電圧Vの基準電圧Vcを求めることができる。
【００３５】
第二の手法は、第一の手法における補正量を電圧計測値V(ti)に加算する条件を変更したものである。例えば、時刻tiが異なる複数のタイミングで電圧計測値V(ti)と基準電圧Vcとの大小関係を比較し、電圧計測値V(ti)が基準電圧Vcよりも大きい状態が所定回数以上連続した場合に、負の補正量Vqと電圧計測値V(ti)との加算値を補正電圧値VACT(ti)として算出する。反対に、電圧計測値V(ti)が基準電圧Vcよりも小さい状態が所定回数以上連続した場合に、正の補正量Vpと電圧計測値V(ti)との加算値を補正電圧値VACT(ti)として算出する。これにより、基準電圧Vcと電圧計測値V(ti)との大小関係の偏り（一方が他方よりも大きくなりやすいといった、大小関係の傾向）が把握され、補正の精度が向上する。
【００３６】
第三の手法は、第一の手法で設定された補正量Vp，Vqを電圧計測値V(ti)にそのまま加算するのではなく、補正量Vp，Vqに所定のゲインk（0≦k≦1）を乗じたものを電圧計測値V(ti)に加算するものである。ゲインkは、補正量Vp，Vqを電圧計測値V(ti)に反映させる度合いや割合に相当するパラメータである。このようなパラメータを用いることにより、第一の手法と比較して補正内容がゆっくりと反映されるようになる。つまり、補正電圧値VACT(ti)の急上昇や急低下が抑制されることとなり、補正処理の信頼性，安定性が向上する。
【００３７】
第四の手法は、第一の手法における補正量Vp，Vqの値（あるいは、第三の手法におけるゲインkの値）を、電圧計測値V(ti)と基準電圧Vcとの差分値D〔=|V(ti)-Vc|〕に応じて設定するものである。この場合、差分値Dが大きいほど補正量Vp，Vqを大きくすることで、電圧計測値V(ti)のずれの大きさに対応する補正量が与えられることになり、補正精度や補正処理の信頼性，安定性がさらに向上する。
【００３８】
第五の手法は、電圧計測値V(ti)と基準電圧Vcとの差分値D〔=|V(ti)-Vc|〕がある一定値以上である場合にのみ、第一の手法における補正量を電圧計測値V(ti)に加算するものである。これは、差分値Dが比較的小さな値である場合に、補正を実施しないことと同義である。差分値Dがある程度大きい状態での補正量を電圧計測値V(ti)に反映させることで、補正精度がさらに向上する。
【００３９】
［３．フローチャート］
図９は補正条件の判定手法を例示するフローチャートであり、図１０は補正量の算出手法を例示するフローチャートである。自動車の主電源が投入されると、充電率算出装置１０において充電率算出プログラム１が開始され、充電率SOCの補正に使用される各種変数が初期化される（ステップＡ１）。また、自動車の走行停止指示など、充電率SOCの補正処理に関する停止指示がある（補正停止条件が成立する）か否かが判断され（ステップＡ２）、停止指示があれば処理を停止する。一方、停止指示がなければ処理を継続し、電圧計測値V(ti)，電流計測値I(ti)，温度計測値T(ti)を取得するとともに、電圧計測値V(ti)をその時点における補正値Vdで補正する（ステップＡ３，Ａ４）。なお、補正値Vdは、後述する図１０に示すフローで設定されるものであるが、その初期値はVd=0である。
【００４０】
取得部３では、前ステップで得られた電圧計測値V(ti)や電流計測値I(ti)に基づき、所定のアルゴリズムにより時刻tiにおける充電率推定値SOC(ti)が算出される（ステップＡ５）。例えば、電流計測値I(ti)に基づいて、図４（Ｂ）中に示す出力特性のいずれかが選択され、その出力特性で電圧計測値V(ti)に対応する充電率SOCの値が充電率推定値SOC(ti)として算出される。ここで得られた充電率推定値SOC(ti)の情報は補正部４に伝達される。なお、充電率推定値SOC(ti)の値は、後述する補正電圧値VACT(ti)や補正充電率SOCACT(ti)を参照して算出することも可能である。
【００４１】
補正部４の勾配算出部５では、充電率推定値SOC(ti)に対する電圧計測値V(ti)の傾きS(ti)が算出される（ステップＡ６）。ここでは、今回の充電率推定値SOC(ti)と前回の充電率推定値SOC(ti-1)との差分ΔSOCが算出されるとともに、今回の電圧計測値V(ti)と前回の電圧計測値V(ti-1)との差分ΔVが算出される。また、充電率変化量ΔSOCに対する電圧変化量ΔVの割合が、傾きS(ti)とされる。一方、基準勾配設定部６では、傾きS(ti)の大きさの判定基準となる基準勾配Sc1，Sc2が設定される（ステップＡ７）。
【００４２】
補正処理は、傾きS(ti)が基準勾配Sc1，Sc2よりも急勾配である場合に実施され、緩勾配の場合には不実施とされる。例えば、充電率推定値SOC(ti)が0.5よりも大きい場合、傾きS(ti)が第一の基準勾配Sc1以上であれば図１０のフローに進み（ステップＡ８〜Ａ９）、補正処理が開始される。一方、傾きS(ti)が第一の基準勾配Sc1よりも小さければ、補正処理を実施せずにステップＡ２の処理へと戻る。
また、充電率推定値SOC(ti)が0.5以下である場合、傾きS(ti)の絶対値|S(ti)|が第二の基準勾配Sc2以上であれば図１０のフローに進み（ステップＡ８〜Ａ１０）、補正処理が開始される。一方、傾きS(ti)の絶対値|S(ti)|が第二の基準勾配Sc2よりも小さければ、補正処理を実施せずにステップＡ２の処理へと戻る。
【００４３】
図１０に示す補正処理フローは、補正量算出部８が第一の手法を用いて電圧計測値V(ti)の補正値Vdを設定する場合の処理内容に対応するものである。補正量算出部８では、例えば図７（Ｂ）に示すような電圧計測値V(ti)と電流計測値I(ti)との関係を踏まえて、電圧計測値V(ti)が計測された時点における電流計測値I(ti)に基づき、基準電圧Vcが設定される（ステップＢ１）。
【００４４】
電圧計測値V(ti)が基準値Vcよりも小さい場合、その電圧計測値V(ti)が真値よりも小さいものと判断され、正の補正量Vpが電圧計測値V(ti)の補正値Vdとして設定される（ステップＢ２，Ｂ４）。一方、電圧計測値V(ti)が基準値Vcよりも大きい場合には、その電圧計測値V(ti)が真値よりも大きいものと判断され、負の補正量Vqが補正値Vdとして設定される（ステップＢ３，Ｂ５）。また、電圧計測値V(ti)と基準値Vcとが等しい場合には、補正値VdがVd=0に設定される（ステップＢ６）。その後、電圧計測値V(ti)と補正値Vdとの加算値が補正電圧値VACT(ti)として算出されるとともに、補正電圧値VACT(ti)に基づいて補正充電率SOCACT(ti)が算出される（ステップＢ７，Ｂ８）。
【００４５】
［４．作用，効果］
（１）本実施形態の充電率算出装置１０及び充電率算出プログラム１では、二次電池１２の使用中に計測された物理量の計測値〔例えば、電圧計測値V(ti)〕に基づき、充電率推定値SOC(ti)が取得される。また、二次電池１２の変化勾配特性と充電率推定値SOC(ti)に対する電圧計測値V(ti)の傾きS(ti)とに基づき、補正処理を実施するか否かが判定される。このような制御構成により、入力電圧に依存するノイズによって生じうる充電率SOCのばらつきが比較的小さい作動領域で、補正処理を実施することが可能となる。したがって、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００４６】
（２）本実施形態では、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、傾きS(ti)が基準勾配Scよりも急勾配である場合に補正が実施され、傾きS(ti)が基準勾配Scよりも緩勾配である場合に補正が不実施とされる。これにより、充電率SOCのばらつきが発見されやすい適切なタイミングで、補正処理を実施することができ、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００４７】
（３）基準勾配Scの値を固定値とした場合、傾きS(ti)の大小判定のための演算が簡素となり、演算負荷を軽減することができる。一方、記憶部２に記憶される変化勾配特性の数が複数であるときには、基準勾配Scの値を可変値とすることが考えられる。例えば、充電率SOCに対する電圧Vの二階微分値の絶対値が所定値以上となる最小の勾配を、基準勾配Scとして設定する。この設定により、変化勾配特性の立ち上がりを精度よく把握することができ、補正処理のタイミングを精度よく制御することができる。したがって、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００４８】
（４）二次電池１２の変化勾配特性は、図５に示すように、充放電電流Iの大小によらずほぼ不変となるものの、充放電電流Iの違いによる若干のばらつきも存在する。そこで、電流計測値I(ti)に応じて基準勾配Scの値を設定することで、このような充電率SOCのばらつきが考慮された補正処理のタイミングを適切に設定することが可能となり、充電率SOCの算出精度をさらに向上させることができる。
なお、二次電池１２の変化勾配特性は、使用時間や温度計測値T(ti)によっても変動しうる。そこで、使用時間や温度計測値T(ti)に応じて、基準勾配Scの値を設定するような制御構成としてもよい。これにより、充電率SOCの算出精度をさらに向上させることができる。
【００４９】
（５）補正処理における補正量は、計測値と基準値との比較によって算出される。例えば、電圧計測値V(ti)と基準電圧Vcとを比較することで、電圧計測値V(ti)が真値よりも大きいのか小さいのかを精度よく判別することができる。これにより、計測値を定量的に評価して適切な補正量を設定することができ、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００５０】
（６）また、電圧計測値V(ti)と基準電圧Vcとの差分値Dに応じて補正量を設定すれば、電圧計測値V(ti)と真値との大小関係に対応する補正量を与えることができる。例えば、差分値Dが大きいほど補正量を大きくすることで、電圧計測値V(ti)のずれの大きさに対応する補正量を与えることができる。したがって、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００５１】
（７）なお、補正量に所定のゲインkを乗じたものを用いて補正処理を実施すれば、補正量を実際の補正結果に反映させる度合いを調節することが可能となり、補正量を徐々に変化させる（すなわち、除変させる）ことができる。これにより、例えば補正電圧値VACT(ti)や補正充電率SOCACT(ti)の急変を抑制することができ、演算結果の安定性を向上させることができる。
【００５２】
（８）図７（Ａ）に示すように、計測値とその傾きとの関係〔例えば、電圧計測値V(ti)とその傾きS(ti)との関係〕は、充放電電流Iに応じて変化しうる。そこで、電流計測値I(ti)に応じて基準値（基準電圧Vc）を算出することで、補正量を適切に設定することができるようになり、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
（９）この場合、図７（Ｂ）に示すように、電圧計測値V(ti)と電流計測値I(ti)との関係に基づいて基準電圧Vcを算出することで、電圧計測値V(ti)に対する補正量を精度よく設定することができ、充電率SOCの算出精度を向上させることができる。
【００５３】
［５．変形例］
上述の実施形態では、記憶部２，取得部３，補正部４が設けられた充電率算出プログラム１とこれが実行される充電率算出装置１０とを例示したが、記憶部２，取得部３，補正部４のそれぞれが担当する機能は分離可能であり、単一のプログラムや装置に内包させなくてもよい。例えば、車種や生産時期がほぼ同一の自動車においては、二次電池１２の出力特性や変化勾配特性がほぼ同一とみなせる場合がある。そこで、自動車が通信可能なネットワーク上にコンピュータやサーバを介装し、そのコンピュータやサーバ上に記憶部２の機能を担わせることが考えられる。これにより、充電率算出プログラム１及び充電率算出装置１０の制御構成や装置構成を簡素化できるほか、記憶容量や演算負荷を削減することができる。
【００５４】
上述の実施形態では、電圧計測値V(ti)を補正することで補正充電率SOCACT(ti)を求める手法について詳述したが、電圧計測値V(ti)を補正する代わりに充電率推定値SOC(ti)を直接的に補正してもよい。この場合、充電率SOCと電流計測値I(ti)との関係に基づいて、基準値（基準充電率）を算出することが考えられる。図８は、電圧Vの傾きSが基準勾配Sc1に一致する状態における充電率SOCと放電電流値Iとの関係を示す近似曲線である。
【００５５】
このような関係を利用することで、電流計測値I(ti)に対応する基準充電率を求めることができる。また、充電率SOCの補正量は、充電率推定値SOC(ti)と基準充電率との大小関係に応じて設定してもよいし、充電率推定値SOC(ti)と基準充電率との差分値に応じて設定してもよい。充電率SOCの補正量の設定手法としては、上述の実施形態における第一の手法から第五の手法までの全手法を転用することができる。
【００５６】
［６．付記］
以上の変形例を含む実施形態に関し、以下の付記を開示する。
［６−１．充電率算出装置（記憶部を含む）］
（付記１）
二次電池の充放電状態に対応する物理量の充電率に対する変化勾配特性を記憶する記憶部と、
前記二次電池の使用中に計測された前記物理量の計測値に基づき、前記充電率の推定値を取得する取得部と、
前記計測値と前記推定値と前記変化勾配特性とに基づき、前記計測値又は前記推定値に対する補正の実施又は不実施を選択する補正部と、を備える
ことを特徴とする、充電率算出装置。
なお、前記物理量が、前記二次電池の電圧であることが好ましい。また、前記記憶部が、前記取得部や前記判定部と同一の装置内に設けられてもよいし、あるいはその装置が通信可能なネットワーク上に介装されたコンピュータやサーバ内に設けられてもよい。
（付記２）
前記補正部が、前記変化勾配特性から特定される基準勾配よりも前記推定値に対する前記計測値の変化勾配が急勾配である場合に前記補正を実施し、前記基準勾配よりも前記変化勾配が緩勾配である場合に前記補正を不実施とする
ことを特徴とする、付記１記載の充電率算出装置。
例えば、前記変化勾配の絶対値が前記基準勾配以上である場合に、前記補正部が前記補正を実施することが好ましい。一方、前記変化勾配の絶対値が前記基準勾配未満である場合には、前記補正部が前記補正を不実施とすることが好ましい。
（付記３）
前記基準勾配が、前記充電率に対する前記物理量の二階微分値が所定値以上となる最小の勾配である
ことを特徴とする、付記２記載の充電率算出装置。
（付記４）
前記補正部が、前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準勾配を設定する
ことを特徴とする、付記２又は３記載の充電率算出装置。
なお、前記補正部が、前記電流値及び前記二次電池の温度に基づき、前記基準勾配を設定することが好ましい。
（付記５）
前記補正部が、前記計測値と基準値との比較により、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の充電率算出装置。
なお、前記計測値が前記基準値よりも大きい場合に、補正部が「前記計測値が真値よりも大きい」と判断することが好ましい。また、前記計測値が前記基準値よりも小さい場合に、補正部が「前記計測値が真値よりも小さい」と判断することが好ましい。
（付記６）
前記補正部が、前記計測値と基準値との差に基づき、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、付記５記載の充電率算出装置。
（付記７）
前記補正部が、前記計測値又は前記推定値の補正量に所定のゲインを乗じた値を用いて前記計測値又は前記推定値を補正する
ことを特徴とする、付記５又は６記載の充電率算出装置。
（付記８）
前記補正部が、前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準値を算出する
ことを特徴とする、付記５〜７のいずれか１項に記載の充電率算出装置。
なお、前記補正部が、前記電流値及び前記二次電池の温度に基づき、前記基準値を算出することが好ましい。
（付記９）
前記補正部が、前記電流値と前記物理量との関係に基づき、前記計測値の補正量を算出する
ことを特徴とする、付記８記載の充電率算出装置。
上記の関係は、前記電流値と、前記変化勾配が前記基準勾配となる状態での前記物理量との関係であることが好ましい。
（付記１０）
前記補正部が、前記電流値と前記充電率との関係に基づき、前記推定値の補正量を算出する
ことを特徴とする、付記８又は９記載の充電率算出装置。
上記の関係は、前記電流値と、前記変化勾配が前記基準勾配となる電圧に対応する前記充電率との関係であることが好ましい。
【００５７】
［６−２．充電率算出プログラム］
（付記１１）
二次電池の充放電状態に対応する物理量に基づき充電率を算出する処理をコンピュータに実行させる充電率算出プログラムであって、
前記二次電池の使用中に計測された前記物理量の計測値に基づき、前記充電率の推定値を取得し、
前記充電率に対する前記物理量の変化勾配特性と前記推定値に対する前記計測値の変化勾配とに基づき、前記計測値又は前記推定値に対する補正の実施又は不実施を選択する
処理をコンピュータに実行させる、充電率算出プログラム。
なお、前記物理量が、前記二次電池の電圧であることが好ましい。
（付記１２）
前記変化勾配特性から特定される基準勾配よりも前記変化勾配が急勾配である場合に前記補正を実施し、前記基準勾配よりも前記変化勾配が緩勾配である場合に前記補正を不実施とする
処理をコンピュータに実行させる、付記１１記載の充電率算出プログラム。
例えば、前記変化勾配の絶対値が前記基準勾配以上である場合に、前記補正部が前記補正を実施することが好ましい。一方、前記変化勾配の絶対値が前記基準勾配未満である場合には、前記補正部が前記補正を不実施とすることが好ましい。
（付記１３）
前記基準勾配が、前記充電率に対する前記物理量の二階微分値が所定値以上となる最小の勾配である
処理をコンピュータに実行させる、付記１２記載の充電率算出プログラム。
（付記１４）
前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準勾配を設定する
処理をコンピュータに実行させる、付記１２又は１３記載の充電率算出プログラム。
なお、前記電流値及び前記二次電池の温度に基づき、前記基準勾配を設定することが好ましい。
（付記１５）
前記計測値と基準値との比較により、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
処理をコンピュータに実行させる、付記１１〜１４のいずれか１項に記載の充電率算出プログラム。
なお、前記計測値が前記基準値よりも大きい場合に、「前記計測値が真値よりも大きい」と判断することが好ましい。また、前記計測値が前記基準値よりも小さい場合に、「前記計測値が真値よりも小さい」と判断することが好ましい。
（付記１６）
前記計測値と基準値との差に基づき、前記計測値又は前記推定値の補正量を算出する
処理をコンピュータに実行させる、付記１５記載の充電率算出プログラム。
（付記１７）
前記計測値又は前記推定値の補正量に所定のゲインを乗じた値を用いて前記計測値又は前記推定値を補正する
処理をコンピュータに実行させる、付記１５又は１６記載の充電率算出プログラム。
（付記１８）
前記計測値が取得された時点における電流値に基づき、前記基準値を算出する
処理をコンピュータに実行させる、付記１５〜１７のいずれか１項に記載の充電率算出プログラム。
なお、前記電流値及び前記二次電池の温度に基づき、前記基準値を算出することが好ましい。
（付記１９）
前記電流値と前記物理量との関係に基づき、前記計測値の補正量を算出する
処理をコンピュータに実行させる、付記１８記載の充電率算出プログラム。
上記の関係は、前記電流値と、前記変化勾配が前記基準勾配となる状態での前記物理量との関係であることが好ましい。
（付記２０）
前記電流値と前記充電率との関係に基づき、前記推定値の補正量を算出する
処理をコンピュータに実行させる、付記１８又は１９記載の充電率算出プログラム。
上記の関係は、前記電流値と、前記変化勾配が前記基準勾配となる電圧に対応する前記充電率との関係であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５８】
１  充電率算出プログラム
２  記憶部
３  取得部
４  補正部
５  勾配算出部
６  基準勾配設定部
７  判定部
８  補正量算出部
１０  充電率算出装置
１１  電圧センサ
１２  電流センサ
１３  温度センサ
１４  二次電池
【図１】
2017133982.tif 000003
【図２】
2017133982.tif 000004
【図３】
2017133982.tif 000005
【図４】
2017133982.tif 000006
【図５】
2017133982.tif 000007
【図６】
2017133982.tif 000008
【図７】
2017133982.tif 000009
【図８】
2017133982.tif 000010
【図９】
2017133982.tif 000011
【図１０】
2017133982.tif 000012