(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に流れる電流と、前記電流に対応した前記二次電池の端子電圧との組データを測定し、前記組データを複数個取得する工程と、
取得した前記複数個の組データに基づいて、前記二次電池の起電力を算出する工程と、
算出した前記起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する工程と、
前記補正量と充電効率とから、前記電流積算係数を算出する工程と、
算出した前記電流積算係数を測定した前記電流に乗算して、電流積算により、前記二次電池の残存容量を推定する工程とを含むことを特徴とする二次電池の残存容量推定方法。
【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と、前記電流に対応した前記二次電池の端子電圧との組データを測定し、前記組データを複数個取得する工程と、
取得した前記複数個の組データに基づいて、前記二次電池の起電力を算出する工程と、
算出した前記起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する工程と、
前記補正量と充電効率とから、前記電流積算係数を算出する工程と、
算出した前記電流積算係数を測定した前記電流に乗算して、電流積算により、前記二次電池の残存容量を推定する工程とを含むことを特徴とする二次電池の残存容量推定方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、
前記二次電池の温度を測定する工程と、
測定した前記温度、前記二次電池または前記電池パックに流れる電流、および推定した前記残存容量に基づいて、充電中における前記充電効率を算出する工程とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項４】
前記補正量の決定工程は、
あらかじめ残存容量に対する起電力の特性を求め、前記特性を記憶した参照テーブルまたは式に基づいて、推定した前記残存容量から推定起電力を算出する工程と、
前記起電力の算出工程で求めた起電力と前記推定起電力との差分値に基づいて、前記補正量を決定する工程とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項５】
前記起電力の算出工程は、前記複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を求め、前記無負荷電圧を前記起電力として算出する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項６】
前記起電力の算出工程は、
測定した前記電流から過去の所定期間における積算容量の変化量を算出する工程と、
前記積算容量の変化量に基づいて、分極電圧を算出する工程と、
前記複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出する工程と、
前記無負荷電圧から前記分極電圧を減算して、前記起電力を算出する工程とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項７】
前記起電力の算出工程は、前記積算容量の変化量に対して時間遅延処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項６記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項８】
前記時間遅延処理を施した前記積算容量の変化量に、所定の係数を乗算して、前記分極電圧を求めることを特徴とする請求項７記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項９】
前記時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことを特徴とする請求項７記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１０】
前記起電力の算出工程は、前記分極電圧に対して時間遅延処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項６記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１１】
前記時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことを特徴とする請求項１０記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１２】
前記起電力の算出工程は、取得した前記複数個の組データを所定の選別条件に基づき選別する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１３】
前記所定の選別条件として、前記電流の値が充電側および放電側で所定の範囲内にあり、前記複数個の組データ数が充電側と放電側で所定数以上であり、前記複数個の組データの取得中における前記積算容量の変化量が所定の範囲内にある場合に、前記複数個の組データを選択することを特徴とする請求項１２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１４】
前記起電力の算出工程は、算出した前記無負荷電圧が有効であるか否かを所定の判定条件に基づき判定する工程を含むことを特徴とする請求項５または６記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１５】
前記所定の判定条件として、前記近似直線に対する前記複数個の組データの分散値が所定の範囲内にあるか、または前記近似直線と前記複数個の組データとの相関係数が所定値以上である場合に、算出した前記無負荷電圧を有効とすることを特徴とする請求項１４記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１６】
前記二次電池は、ニッケル−水素二次電池であることを特徴とする請求項１または２記載の二次電池の残存容量推定方法。
【請求項１７】
請求項２記載の二次電池の残存容量推定方法を実行するコンピュータシステムと、
前記電池パックとを備えたことを特徴とする電池パックシステム。
【請求項１８】
二次電池に流れる電流を電流データとして測定する電流測定部と、
前記電流に対応した前記二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、
前記電流測定部からの電流データと前記電圧測定部からの電圧データとの複数個の組データに基づいて、前記二次電池の起電力を算出する起電力算出部と、
前記起電力算出部からの起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する電流積算係数補正部と、
前記電流積算係数補正部からの補正量と充電効率とから、前記電流積算係数を出力する加算器と、
前記加算器からの電流積算係数を前記電流データに乗算して、電流積算により、前記二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部とを備えたことを特徴とする二次電池の残存容量推定装置。
【請求項１９】
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電流データとして測定する電流測定部と、
前記電流に対応した前記二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、
前記電流測定部からの電流データと前記電圧測定部からの電圧データとの複数個の組データに基づいて、前記二次電池の起電力を算出する起電力算出部と、
前記起電力算出部からの前記起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する電流積算係数補正部と、
前記電流積算係数補正部からの補正量と充電効率とから、前記電流積算係数を出力する加算器と、
前記加算器からの電流積算係数を前記電流データに乗算して、電流積算により、前記二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部とを備えたことを特徴とする二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２０】
前記装置はさらに、
前記二次電池の温度を温度データとして測定する温度測定部と、
前記温度測定部からの温度、前記電流測定部からの電流、および前記残存容量推定部からの残存容量推定値に基づいて、充電中における前記充電効率を算出する充電効率算出部とを備えたことを特徴とする請求項１８または１９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２１】
前記装置はさらに、あらかじめ求められた、残存容量に対する起電力の特性を記憶した参照テーブルまたは式に基づいて、前記残存容量推定値から推定起電力を算出する推定起電力算出部を備え、前記電流積算係数補正部は、前記起電力算出部からの起電力と前記推定起電力との差分値に基づいて、前記補正量を決定することを特徴とする請求項１８または１９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２２】
前記起電力算出部は、前記複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を求め、前記無負荷電圧を前記起電力として算出することを特徴とする請求項１８または１９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２３】
前記起電力算出部は、
前記電流データから過去の所定期間における積算容量の変化量を算出する変化容量算出部と、
前記変化容量算出部からの積算容量の変化量に基づいて、分極電圧を算出する分極電圧算出部と、
前記複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出する無負荷電圧算出部と、
前記無負荷電圧から前記分極電圧を減算して、前記起電力を出力する減算器とを備えたことを特徴とする請求項１８または１９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２４】
前記装置はさらに、前記変化容量算出部からの積算容量の変化量に対して時間遅延処理を施す第１の演算処理部を備えたことを特徴とする請求項２３記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２５】
前記分極電圧算出部は、前記第１の演算処理部により時間遅延処理を施した前記積算容量の変化量に、所定の係数を乗算して、前記分極電圧を求めることを特徴とする請求項２４記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２６】
前記第１の演算処理部は、時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことを特徴とする請求項２４記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２７】
前記装置はさらに、前記分極電圧に対して時間遅延処理を施す第２の演算処理部を備えたことを特徴とする請求項２３記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２８】
前記第２の演算処理部は、時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことを特徴とする請求項２７記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項２９】
前記装置はさらに、前記複数個の組データを所定の選別条件に基づき選別し、前記無負荷電圧算出部に出力する組データ選別部を備えたことを特徴とする請求項２３記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３０】
前記組データ選別部は、前記所定の選別条件として、前記電流の値が充電側および放電側で所定の範囲内にあり、前記複数個の組データ数が充電側と放電側で所定数以上であり、前記複数個の組データの取得中における前記積算容量の変化量が所定の範囲内にある場合に、前記複数個の組データを選択することを特徴とする請求項２９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３１】
前記装置はさらに、前記無負荷電圧算出部により算出された無負荷電圧が有効であるか否かを所定の判定条件に基づき判定する無負荷電圧判定部を備えたことを特徴とする請求項２３記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３２】
前記無負荷電圧判定部は、前記所定の判定条件として、最小二乗法を用いて前記統計処理を行って求めた近似直線に対する前記複数個の組データの分散値が所定の範囲内にあるか、または前記近似直線と前記複数個の組データとの相関係数が所定値以上である場合に、算出した前記無負荷電圧を有効とすることを特徴とする請求項３１記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３３】
前記二次電池は、ニッケル−水素二次電池であることを特徴とする請求項１８または１９記載の二次電池の残存容量推定装置。
【請求項３４】
請求項１９記載の二次電池の残存容量推定装置と、
前記電池パックとを備えたことを特徴とする電池パックシステム。
【請求項３５】
前記二次電池の残存容量推定装置はコンピュータシステムとして構成されることを特徴とする請求項３４記載の電池パックシステム。
【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、モータの動力源および各種負荷の駆動源として搭載されるニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリなどの二次電池の残存容量（ＳＯＣ：State of Charge）を推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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。かかる充放電等を制御して適正な動作状態に維持することが、二次電池をＨＥＶ等に搭載する場合に要求される。
【０００３】
そのために、電池の電圧、電流、温度等を検出して二次電池の残存容量（以下、ＳＯＣと略称する）を演算により推定し、車両の燃料消費効率が最も良くなるようにＳＯＣ制御を行っている。また、その時のＳＯＣレベルは、加速時のモータ駆動によるパワーアシストおよび減速時のエネルギー回収（回生制動）をバランス良く動作させるため、一般的には、例えばＳＯＣが５０％から７０％の範囲内になるように、ＳＯＣが低下して例えば５０％になった場合には充電過多の制御を行い、逆に、ＳＯＣが上昇して例えば７０％になった場合には放電過多の制御を行って、ＳＯＣを制御中心に近づけようとするものである。
【０００４】
このようなＳＯＣ制御を正確に行うためには、充放電を行っている二次電池のＳＯＣを正確に推定することが必要になる。かかる従来のＳＯＣ推定方法としては、以下の２種類の方法がある。
【０００５】
▲１▼  充放電された電流を測定し、その電流値（充電の場合はマイナス、放電の場合はプラスの符号を有する）に充電効率を乗算し、その乗算値をある時間期間にわたって積算することにより、積算容量を計算し、この積算容量に基づいてＳＯＣを推定する。
【０００６】
▲２▼  充放電された電流と、それに対応する二次電池の端子電圧とのペアデータを複数個測定して記憶し、そのペアデータから、最小二乗法により１次の近似直線（電圧Ｖ−電流Ｉ近似直線）を求め、電流値０（ゼロ）に対応する電圧値（Ｖ−Ｉ近似直線のＶ切片）を無負荷電圧（Ｖ０）として算出し、この無負荷電圧Ｖ０に基づいてＳＯＣを推定する。
【０００７】
また、二次電池を充放電すると、電池起電力に対して分極電圧が発生する。すなわち、充電時には電圧が高くなり、放電時には電圧が低くなり、この変化分が分極電圧と呼ばれる。上記▲２▼の方法のようにＳＯＣを電圧により推定する場合や、また、所定時間内における電圧の上昇および降下を推定する場合、所定時間内における入出力可能電力を求める場合には、分極電圧を正確に把握する必要がある。
【０００８】
一般に、分極電圧の推定方法としては、複数の電流、電圧データから一次の回帰直線を求め、その直線の傾きを分極抵抗（部品抵抗、反応抵抗、および拡散抵抗）として、その分極抵抗に電流を乗算することで分極電圧としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２種類の従来のＳＯＣ推定方法では、以下のような問題点がある。
【００１０】
まず、上記▲１▼の積算容量によるＳＯＣ推定方法の場合、電流値を積算する際に必要な充電効率はＳＯＣ値、電流値、温度などに依存するため、それら各種の条件に適応した充電効率を見つけ出すことは困難である。また、バッテリが放置状態にある場合、その間の自己放電量を計算することができない。これら等の理由により、時間の経過とともにＳＯＣの真の値と推定値との誤差が大きくなるので、それを解消するために、完全放電や満充電を行い、ＳＯＣの初期化を行うことが必要になる。
【００１１】
しかし、二次電池をＨＥＶに搭載して使用する場合、完全放電を行うと、二次電池からの電力供給ができなくなり、エンジンに負担がかかることになる。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る。このように、ＨＥＶ用途の場合、車両走行中に完全充放電を行い、ＳＯＣの初期化を行うことは不可能である。また、定期的に、ＨＥＶに搭載された二次電池の完全充放電を行うことは、ユーザにとって利便性に欠け、負担にもなる。
【００１２】
次に、上記▲２▼の無負荷電圧によるＳＯＣ推定方法の場合、まず、大きな放電を行った後におけるＶ−Ｉ近似直線のＶ切片は低めになり、大きな充電を行った後におけるＶ−Ｉ近似直線のＶ切片は高めになるというように、過去の充放電電流の履歴によって、同一のＳＯＣにおいても無負荷電圧が変化する。この変化分は分極電圧によるものである。このように、Ｖ−Ｉ近似直線のＶ切片である無負荷電圧は、分極電圧の要因により、充電方向と放電方向とで異なってしまう。それにより、この電圧差がＳＯＣの推定誤差となる。また、メモリー効果や放置による電圧低下、電池劣化等もＳＯＣ推定の誤差要因となる。
【００１３】
また、上記従来の分極電圧の推定方法では、分極抵抗により分極電圧を求めると、分極抵抗に含まれる、電池の活物質と電解液界面の反応による反応抵抗や、活物質内、活物質間、および電解液内の反応による拡散抵抗の推定が十分に行えないため、推定された分極電圧の精度が悪く、ＳＯＣ推定のための電池起電力を求めるために、上記▲２▼の無負荷電圧を補正に用いるのは実用的ではない。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、定期的に二次電池の完全充放電を行ってＳＯＣを初期化することなく、ＳＯＣを高精度に推定できる方法および装置、かかる方法における処理を実行するコンピュータシステム（電池用の電子制御ユニット（電池ＥＣＵ））を塔載した電池パックシステムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の残存容量推定方法は、二次電池に流れる電流と、電流に対応した二次電池の端子電圧との組データを測定し、組データを複数個取得する工程と、取得した複数個の組データに基づいて、二次電池の起電力を算出する工程と、算出した起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する工程と、補正量と充電効率とから、電流積算係数を算出する工程と、算出した電流積算係数を測定した電流に乗算して、電流積算により、二次電池の残存容量を推定する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の残存容量推定方法は、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と、電流に対応した二次電池の端子電圧との組データを測定し、組データを複数個取得する工程と、取得した複数個の組データに基づいて、二次電池の起電力を算出する工程と、算出した前記起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する工程と、補正量と充電効率とから、電流積算係数を算出する工程と、算出した電流積算係数を測定した電流に乗算して、電流積算により、二次電池の残存容量を推定する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
上記の方法によれば、電池起電力に応じて電流積算係数に補正を加え、電流積算によりＳＯＣを推定することで、ＳＯＣ中間領域において電流積算による誤差が蓄積されなくなり、高い精度でＳＯＣを推定することが可能になる。
【００１８】
また、長期放置等による自己放電後のＳＯＣも容易に推定でき、定期的に完全放電や完全充電を行って、ＳＯＣを初期化する必要もなくなる。
【００１９】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法はさらに、二次電池の温度を測定する工程と、測定した温度、電流および推定した残存容量に基づいて、充電中における充電効率を算出する工程とを含むことが好ましい。
【００２０】
この方法によれば、電池の温度変化、電流変化および残存容量推定値を充電効率にフィードバックすることで、積算容量の算出精度を向上させることができる。
【００２１】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、補正量の決定工程は、あらかじめ残存容量に対する起電力の特性を求め、この特性を記憶した参照テーブルまたは式に基づいて、推定した残存容量から推定起電力を算出する工程と、起電力の算出工程で求めた起電力と推定起電力との差分値に基づいて、補正量を決定する工程とを含むことが好ましい。
【００２２】
この方法によれば、残存容量推定値を推定起電力としてフィードバックし、算出した起電力と推定起電力の差分値がゼロになるように制御することで、積算容量の算出精度をさらに向上させることができる。
【００２３】
また、第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、起電力の算出工程は、複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を求め、無負荷電圧を起電力として算出する工程を含むことが好ましい。
【００２４】
この方法によれば、簡単な構成で、起電力に応じた電流積算係数の補正を行うことができる。
【００２５】
または、第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、起電力の算出工程は、測定した電流から過去の所定期間における積算容量の変化量を算出する工程と、積算容量の変化量に基づいて、分極電圧を算出する工程と、複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出する工程と、無負荷電圧から分極電圧を減算して、起電力を算出する工程とを含むことが好ましい。
【００２６】
この方法によれば、積算容量の変化量に基づいて分極電圧を算出するため、分極電圧の算出精度がよくなり、無負荷電圧から分極電圧を減算した電池起電力（平衡電位）の算出精度も良くなって、精度の高いＳＯＣの推定が可能になる。
【００２７】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、起電力の算出工程は、積算容量の変化量に対して時間遅延処理を施す工程を含むことが好ましい。
【００２８】
この方法によれば、積算容量の変化量に対して遅延時間を有する分極電圧を、積算容量の変化量にリアルタイムに追従させて算出することができる。
【００２９】
また、第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、積算容量の変化量に対する時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことが好ましい。
【００３０】
この方法によれば、分極電圧の算出に不要な積算容量の変動成分を低減することができる。
【００３１】
また、第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、起電力の算出工程は、分極電圧に対して時間遅延処理を施す工程を含むことが好ましい。
【００３２】
この方法によれば、無負荷電圧と分極電圧との時間合わせを行い、適切な起電力の算出を行うことができる。
【００３３】
この場合、分極電圧に対する時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことが好ましい。
【００３４】
この方法によれば、起電力の算出に不要な分極電圧の変動成分を低減することができる。
【００３５】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法はさらに、取得した複数個の組データを所定の選別条件に基づき選別する工程を含み、所定の選別条件として、電流の値が充電側および放電側で所定の範囲内にあり、複数の組データ数が充電側と放電側で所定数以上であり、複数個の組データの取得中における積算容量の変化量が所定の範囲内にある場合に、複数個の組データを選択することが好ましい。
【００３６】
この方法によれば、複数個の組データを、放電側および充電側で均一に、かつ積算容量の変化量の影響を受けることなく取得することができる。
【００３７】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法はさらに、算出した無負荷電圧が有効であるか否かを所定の判定条件に基づき判定する工程を含み、所定の判定条件として、最小二乗法を用いて統計処理を行って求めた近似直線に対する複数個の組データの分散値が所定の範囲内にあるか、または近似直線と複数個の組データとの相関係数が所定値以上である場合に、算出した無負荷電圧を有効とすることが好ましい。
【００３８】
この方法によれば、無負荷電圧の算出精度を向上させることができる。
【００３９】
第１および第２の二次電池の残存容量推定方法において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００４０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の電池パックシステムは、第２の二次電池の残存容量推定方法を実行するコンピュータシステムと、電池パックとを備えたことを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、マイクロコンピュータシステムとして、例えば電池ＥＣＵを塔載した電池パックシステムが、例えばＨＥＶ等に塔載された場合、高精度に推定したＳＯＣに基づいて、正確なＳＯＣ制御を行うことができる。すなわち、演算により推定しているＳＯＣ（ＳＯＣ推定値）が真のＳＯＣ（ＳＯＣ真値）よりも高いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が減算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも低下するので、ＳＯＣ真値に近づくことになる。一方、ＳＯＣ推定値がＳＯＣ真値よりも低いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が加算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも上昇するので、やはりＳＯＣ真値に近づくことになる。したがって、この制御を継続することにより、ＳＯＣ推定値とＳＯＣ真値は常に一致する方向に管理され、かつＳＯＣ真値に対するＳＯＣ推定値の偏差が少なくなるので、システム全体のエネルギー管理の精度を大幅に向上させることができる。
【００４２】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の二次電池の残存容量推定装置は、二次電池に流れる電流を電流データとして測定する電流測定部と、電流に対応した二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、電流測定部からの電流データと電圧測定部からの電圧データとの複数個の組データに基づいて、二次電池の起電力を算出する起電力算出部と、起電力算出部からの起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する電流積算係数補正部と、電流積算係数補正部からの補正量と充電効率とから、電流積算係数を出力する加算器と、加算器からの電流積算係数を電流データに乗算して、電流積算により、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の二次電池の残存容量推定装置は、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電流データとして測定する電流測定部と、電流に対応した二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、電流測定部からの電流データと電圧測定部からの電圧データとの複数個の組データに基づいて、二次電池の起電力を算出する起電力算出部と、起電力算出部からの起電力に応じて、電流積算係数に対する補正量を決定する電流積算係数補正部と、電流積算係数補正部からの補正量と充電効率とから、電流積算係数を出力する加算器と、加算器からの電流積算係数を電流データに乗算して、電流積算により、二次電池の残存容量を推定する残存容量推定部とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
上記の構成によれば、電池起電力に応じて電流積算係数に補正を加え、電流積算によりＳＯＣを推定することで、ＳＯＣ中間領域において電流積算による誤差が蓄積されなくなり、高い精度でＳＯＣを推定することが可能になる。
【００４５】
また、長期放置等による自己放電後のＳＯＣも容易に推定でき、定期的に完全放電や完全充電を行って、ＳＯＣを初期化する必要もなくなる。
【００４６】
第１および第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、二次電池の温度を温度データとして測定する温度測定部と、温度測定部からの温度、電流測定部からの電流および残存容量推定部からの残存容量推定値に基づいて、充電中における充電効率を算出する充電効率算出部とを備えることが好ましい。
【００４７】
この構成によれば、電池の温度変化および残存容量推定値を充電効率にフィードバックすることで、積算容量の算出精度を向上させることができる。
【００４８】
また、第１および第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、あらかじめ求められた、残存容量に対する起電力の特性を記憶した参照テーブルまたは式に基づいて、残存容量推定値から推定起電力を算出する推定起電力算出部を備え、電流積算係数補正部は、起電力算出部からの起電力と推定起電力との差分値に基づいて、補正量を決定することが好ましい。
【００４９】
この構成によれば、残存容量推定値を推定起電力としてフィードバックし、算出した起電力と推定起電力の差分値がゼロになるように制御することで、積算容量の算出精度をさらに向上させることができる。
【００５０】
第１および第２の二次電池の残存容量推定装置において、起電力算出部は、複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を求め、無負荷電圧を起電力として算出することが好ましい。
【００５１】
この構成によれば、簡単な構成でも、起電力に応じた電流積算係数の補正を行うことができる。
【００５２】
第１および第２の二次電池の残存容量推定装置において、起電力算出部は、電流データから過去の所定期間における積算容量の変化量を算出する変化容量算出部と、変化容量算出部からの積算容量の変化量に基づいて、分極電圧を算出する分極電圧算出部と、複数個の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出する無負荷電圧算出部と、無負荷電圧から前記分極電圧を減算して、起電力を出力する減算器とを備えることが好ましい。
【００５３】
この構成によれば、積算容量の変化量に基づいて分極電圧を算出するため、分極電圧の算出精度がよくなり、無負荷電圧から分極電圧を減算した電池起電力（平衡電位）の算出精度も良くなって、精度の高いＳＯＣの推定が可能になる。
【００５４】
第１または第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、変化容量算出部からの積算容量の変化量に対して時間遅延処理を施す第１の演算処理部を備えることが好ましい。
【００５５】
この構成によれば、積算容量の変化量に対して遅延時間を有する分極電圧を、積算容量の変化量にリアルタイムに追従させて算出することができる。
【００５６】
また、第１または第２の二次電池の残存容量推定装置において、第１の演算処理部は、積算容量の変化量に対して、時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことが好ましい。
【００５７】
この構成によれば、分極電圧の算出に不要な積算容量の変動成分を低減することができる。
【００５８】
第１または第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、分極電圧に対して時間遅延処理を施す第２の演算処理部を備えることが好ましい。
【００５９】
この構成によれば、無負荷電圧と分極電圧との時間合わせを行い、適切な起電力の算出を行うことができる。
【００６０】
この場合、第２の演算処理部は、時間遅延処理と共に、フィルタリングにより平均化処理を施すことが好ましい。
【００６１】
この構成によれば、起電力の算出に不要な分極電圧の変動成分を低減することができる。
【００６２】
また、第１または第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、複数個の組データを所定の選別条件に基づき選別し、無負荷電圧算出部に出力する組データ選別部を備え、組データ選別部は、所定の選別条件として、電流の値が充電側および放電側で所定の範囲内にあり、複数個の組データ数が充電側と放電側で所定数以上であり、複数個の組データの取得中における積算容量の変化量が所定の範囲内にある場合に、複数個の組データを選択することが好ましい。
【００６３】
この構成によれば、複数個の組データを、放電側および充電側で均一に、かつ積算容量の変化量の影響を受けることなく取得することができる。
【００６４】
また、第１または第２の二次電池の残存容量推定装置はさらに、無負荷電圧算出部により算出された無負荷電圧が有効であるか否かを所定の判定条件に基づき判定する無負荷電圧判定部を備え、無負荷電圧判定部は、所定の判定条件として、最小二乗法を用いて統計処理を行って求めた近似直線に対する複数個の組データの分散値が所定の範囲内にあるか、または近似直線と複数個の組データとの相関係数が所定値以上である場合に、算出した無負荷電圧を有効とすることが好ましい。
【００６５】
この構成によれば、無負荷電圧の算出精度を向上させることができる。
【００６６】
第１および第２の二次電池の残存容量推定装置において、二次電池は、ニッケル−水素二次電池である。
【００６７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の電池パックシステムは、第２の二次電池の残存容量推定装置と、電池パックとを備えたことを特徴とする。この場合、第２の二次電池の残存容量推定装置はコンピュータシステムとして構成されることが好ましい。
【００６８】
この構成によれば、マイクロコンピュータシステムとして、例えば電池ＥＣＵを塔載した電池パックシステムが、例えばＨＥＶ等に塔載された場合、高精度に推定したＳＯＣに基づいて、正確なＳＯＣ制御を行うことができる。すなわち、演算により推定しているＳＯＣ（ＳＯＣ推定値）が真のＳＯＣ（ＳＯＣ真値）よりも高いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が減算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも低下するので、ＳＯＣ真値に近づくことになる。一方、ＳＯＣ推定値がＳＯＣ真値よりも低いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が加算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも上昇するので、やはりＳＯＣ真値に近づくことになる。したがって、この制御を継続することにより、ＳＯＣ推定値とＳＯＣ真値は常に一致する方向に管理され、かつＳＯＣ真値に対するＳＯＣ推定値の偏差が少なくなるので、システム全体のエネルギー管理の精度を大幅に向上させることができる。
【００６９】
【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。
【００７０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池パックシステム１Ａの一構成例を示すブロック図である。図１において、電池パックシステム１Ａは、電池パック１００と、マイクロコンピュータシステムの一部として本発明に係る残存容量推定装置が含まれる電池ＥＣＵ１０１Ａとで構成される。
【００７１】
電池パック１００は、ＨＥＶ等に搭載された場合、通常、モータに対する所定の出力を得るため、例えばニッケル−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されて構成される。
【００７２】
電池ＥＣＵ１０１Ａにおいて、１０２は電圧センサ（不図示）により検出された二次電池１００の端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｎ）として測定する電圧測定部で、１０３は電流センサ（不図示）により検出された二次電池１００の充放電電流を所定のサンプリング周期で電流データＩ（ｎ）（その符号は充電方向か放電方向かを表す）として測定する電流測定部で、１０４は温度センサ（不図示）により検出された二次電池１００の温度を温度データＴ（ｎ）として測定する温度測定部である。
【００７３】
１０５は起電力算出部であり、組データ選別部１０６と、無負荷電圧算出部１０７と、無負荷電圧判定部１０８とで構成される。
【００７４】
電圧測定部１０２からの電圧データＶ（ｎ）と、電流測定部１０３からの電流データＩ（ｎ）は、組データとして、組データ選別部１０６に入力される。組データ選別部１０６では、選別条件として、充電方向（−）と放電方向（＋）における電流データＩ（ｎ）の値が所定の範囲内（例えば、±５０Ａ）にあり、充電方向と放電方向における電流データＩ（ｎ）の個数が所定数以上（例えば、６０サンプル中の各１０個）あり、また組データ取得中の積算容量の変化量ΔＱが所定の範囲内（例えば、０．３Ａｈ）にある場合に、電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データが有効であると判断され、それらを選択して有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））として出力される。
【００７５】
組データ選別部１０６からの有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））は、無負荷電圧算出部１０７に入力される。無負荷電圧算出部１０７では、図２に示すように、有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））から、最小二乗法を用いた統計処理により、１次の電圧−電流直線（近似直線）が求められ、電流がゼロの時の電圧値（電圧（Ｖ）切片）である無負荷電圧Ｖ０が算出される。
【００７６】
無負荷電圧算出部１０７からの無負荷電圧Ｖ０は、次に、無負荷電圧判定部１０８に入力される。無負荷電圧判定部１０８では、判定条件として、近似直線に対する組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））の分散値が求められ、この分散値が所定の範囲内にあるか、または近似直線と組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））との相関係数を求め、この相関係数が所定値以上である場合に、算出された無負荷電圧Ｖ０が有効であると判断し、電池の起電力Ｖｅｑとして出力される。
【００７７】
起電力算出部１０５からの起電力Ｖｅｑは、電流積算係数補正部１０９に入力される。電流積算係数補正部１０９では、起電力Ｖｅｑに応じて、電流積算係数ｋに対する補正量αが決定される。起電力Ｖｅｑに対する補正量αは１次式で表され、この１次式は系の収束性を考慮して決定される。電流積算係数補正部１０９で求められた補正量αは、充電効率算出部１１０から出力される充電効率ηと加算器１１１により加算または減算あるいは乗算されて、電流積算係数ｋとなる。
【００７８】
加算器１１１からの電流積算係数ｋは、残存容量推定部１１２に入力される。残存容量推定部では、電流測定部１０３からの電流データＩ（ｎ）に電流積算係数ｋが乗算されて、所定期間における電流積算により、残存容量ＳＯＣが推定される。
【００７９】
また、このＳＯＣ推定値は、上記の充電効率算出部１１０に入力され、充電効率算出１１０では、予め記憶されている、温度をパラメータとしたＳＯＣ推定値に対する充電効率ηの特性曲線から、温度測定部１０４で測定された温度データＴ（ｎ）に基づいて、充電効率ηが算出される。なお、電池パック１００が放電状態にある場合は、充電効率ηは１に固定され、電池パック１００が充電状態にある場合に、充電効率算出部１１０により算出された充電効率ηが用いられる。
【００８０】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける残存容量推定の処理手順について、図３を参照して説明する。
【００８１】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャートである。図３において、まず、電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）を組データとして測定する（Ｓ３０１）。次に、ステップＳ３０１で測定された電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データが、有効な組データであるか否かを調べるために、それらが上記したような選別条件を満たすか否かを判断する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２の判断で、選別条件を満たさない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３０１に戻って、電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データを再度測定する。一方、ステップＳ３０２の判断で、選別条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３に進んで、複数個（例えば、６０サンプル中の充電および放電方向で各１０個）の有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））を取得する（Ｓ３０３）。
【００８２】
次に、有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））から、最小二乗法を用いた統計処理により、１次の近似直線（Ｖ−Ｉ直線）を求め、その近似直線のＶ切片を無負荷電圧Ｖ０として算出する（Ｓ３０４）。次に、ステップＳ３０４で算出した無負荷電圧Ｖ０が有効であるか否かを調べるために、それが上記したような判定条件を満たすか否かを判断する（Ｓ３０５）。ステップＳ３０５の判断で、判定条件を満たさない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３０３に戻って、別の複数個（例えば、６０サンプル中の別の各１０個）の有効な組データＳ（Ｖ（ｎ），Ｉ（ｎ））を取得して、ステップＳ３０４、Ｓ３０５を繰り返す。一方、ステップＳ３０５の判断で、算出した無負荷電圧Ｖ０が判定条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、それを起電力Ｖｅｑとする。
【００８３】
次に、起電力Ｖｅｑに応じて、電流積算係数ｋに対する補正量αを算出する（Ｓ３０６）。また、測定した温度データＴ（ｎ）に基づいて、現在推定している残存容量ＳＯＣ（ＳＯＣ推定値）から充電効率ηを算出する（Ｓ３０７）。次に、ステップＳ３０６で求めた補正量αとステップＳ３０７で求めた充電効率ηとを加算して、電流積算効率ｋを算出する（Ｓ３０８）。最後に、電流積算係数ｋを電流データＩ（ｎ）に乗算して、所定期間における電流積算により、残存容量ＳＯＣを推定する（Ｓ３０９）。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、電池起電力Ｖｅｑに応じて電流積算係数ｋに補正を加え、電流積算によりＳＯＣを推定することで、ＳＯＣ中間領域において電流積算による誤差が蓄積されなくなり、高い精度でＳＯＣを推定することが可能になる。
【００８５】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図である。なお、図４において、第１の実施形態の構成を示す図１と同じ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。
【００８６】
本実施形態は、第１の実施形態に、推定起電力算出部１１３と減算器１１４とを追加して、電池ＥＣＵ１０１Ｂを構成する。
【００８７】
推定起電力算出部１１３は、現在推定しているＳＯＣから推定起電力Ｖｅｓを求める。減算器１１４は、起電力算出部１０５で算出された起電力Ｖｅｑから推定起電力算出部１１３で算出された推定起電力Ｖｅｓを減算して、起電力偏差Ｖｄを電流積算係数補正部１０９に出力する。
【００８８】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける残存容量推定の処理手順について、図５を参照して説明する。
【００８９】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャートである。なお、図５において、第１の実施形態の処理手順を示す図３と同じ処理工程については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９０】
図５において、無負荷電圧Ｖ０の判定工程（Ｓ３０５）までは、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。ステップＳ３０５の判断で、算出した無負荷電圧Ｖ０が判定条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、あらかじめ求められた、残存容量に対する起電力の特性を記憶した参照テーブルまたは式に基づいて、ＳＯＣ推定値から推定起電力Ｖｅｓを算出する（Ｓ５０１）。次に、ステップＳ３０５で判定された起電力Ｖｅｑから推定起電力Ｖｅｓを減算して、起電力偏差Ｖｄを算出する（Ｓ５０２）。次に、起電力偏差Ｖｄに応じて、電流積算係数ｋに対する補正量αを算出する（Ｓ５０３）。
【００９１】
以降のステップは、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、ＳＯＣ推定値を推定起電力Ｖｅｓとしてフィードバックし、算出した起電力Ｖｅｑと推定起電力Ｖｅｓの差分値がゼロになるように制御することで、積算容量の算出精度をさらに向上させることができる。
【００９３】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る電池パックシステム１Ｃの一構成例を示すブロック図である。なお、図６において、第２の実施形態の構成を示す図４と同じ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。
【００９４】
本実施形態は、第２の実施形態の起電力算出部１０５に、変化容量算出部１１５と、第１の演算処理部１１６と、分極電圧算出部１１７と、減算器１１８とを追加し、起電力算出部１０５’として、電池ＥＣＵ１０１Ｃを構成する。
【００９５】
変化容量算出部１１５は、電流データＩ（ｎ）から過去の所定期間（例えば、１分間）における積算容量の変化量ΔＱを求める。
【００９６】
第１の演算処理部１１６は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）として機能し、変化容量算出部１１５からの積算容量の変化量ΔＱと、後続の分極電圧算出部１１７で求められる分極電圧Ｖｐｏｌとのタイミング合わせを行うための時間遅延処理と、積算容量の変化量ΔＱにおける不要な高周波成分に相当する変動成分を除去するための平均化処理とを行い、ＬＰＦ（ΔＱ）として出力する。ここで、図７に、一例として、過去１分間の積算容量の変化量ΔＱを実線で、分極電圧Ｖｐｏｌを破線で示す。図７から、過去１分間の積算容量の変化量ΔＱから数十秒遅れて分極電圧Ｖｐｏｌが変化している様子が分かる。この時間遅れに対応して、第１の演算処理部１１６を構成するＬＰＦの時定数τ（なお、本実施形態では、ＬＰＦを１次遅れ要素で構成している）が決定される。この時定数τは、ΔＱに１次遅れ要素を演算し、ＬＰＦ（ΔＱ）と分極電圧Ｖｐｏｌとの相関係数が最大となるように決定される。
【００９７】
分極電圧算出部１１７は、参照テーブル（ＬＵＴ）１１７１に予め記憶されている、温度をパラメータとしたＬＰＦ（ΔＱ）に対する分極電圧Ｖｐｏｌの特性曲線または式から、温度測定部１０４で測定された温度データＴ（ｎ）に基づいて、分極電圧Ｖｐｏｌを算出する。
【００９８】
減算器１１８は、有効な起電力Ｖ０OKから分極電圧Ｖｐｏｌを減算して、起電力Ｖｅｑとして出力する。
【００９９】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける残存容量推定の処理手順について、図８を参照して説明する。
【０１００】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャートである。なお、図８において、第２の実施形態の処理手順を示す図５と同じ処理工程については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
図８において、無負荷電圧Ｖ０の判定工程（Ｓ３０５）までは、第１の実施形態と同じであるので、説明を省略する。本実施形態では、ステップＳ３０１で測定された電流データＩ（ｎ）から過去の所定期間（例えば、１分間）における積算容量の変化量ΔＱを求める（Ｓ１００１）。次に、積算容量の変化量ΔＱに対してフィルタリング処理（時間遅延および平均化処理）を施し、ＬＰＦ（ΔＱ）を演算する（Ｓ１００２）。次に、演算したＬＰＦ（ΔＱ）から、温度データＴ（ｎ）をパラメータとした分極電圧Ｖｐｏｌ−ＬＰＦ（ΔＱ）特性データが予め記憶されている参照テーブルまたは式に基づいて、分極電圧Ｖｐｏｌを算出する（Ｓ１００３）。
【０１０２】
次に、ステップＳ３０５で判定された有効な無負荷電圧Ｖ０OKから、ステップＳ１００３で算出された分極電圧Ｖｐｏｌを減算して、起電力Ｖｅｑを算出する（Ｓ１００４）。
【０１０３】
以降のステップは、第２の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１０４】
図９は、無負荷電圧Ｖ０、起電力Ｖｅｑ、電流積算係数ｋ、ＳＯＣ真値（ＳＯＣｔ）、およびＳＯＣ推定値（ＳＯＣｅｓ）の時間変化を示す図である。図９において、無負荷電圧Ｖ０から分極電圧Ｖｐｏｌを減算して起電力Ｖｅｑを求め、起電力Ｖｅｑに応じて補正した電流積算係数ｋを用いて、ＳＯＣを推定することで、ＳＯＣ推定値ＳＯＣｅｓがＳＯＣ真値ＳＯＣｔに追随している様子が分かる。
【０１０５】
図１０は、ＳＯＣ推定時の初期値を変化させた場合におけるＳＯＣ推定値の収束性を示す図である。図１０において、Ｐ０は初期値が３．９Ａｈ（ＳＯＣ真値）の場合、Ｐ１は初期値が６．５Ａｈの場合、Ｐ２は初期値が５．２Ａｈの場合、Ｐ３は初期値が２．６Ａｈの場合、Ｐ４は初期値が１．３Ａｈの場合におけるＳＯＣ推定値の時間変化を示すプロットデータである。図１０から分かるように、初期値が真値（３．９Ａｈ）に対して±２．６Ａｈ（約±６７％の誤差）であっても、約１時間（３６００秒）後には、ＳＯＣ推定値は真値（１．３Ａｈ）に対して±０．２Ａｈ（約±１５％の誤差）にまで収束している。
【０１０６】
以上のように、本実施形態によれば、積算容量の変化量ΔＱに基づいて分極電圧Ｖｐｏｌを算出するため、分極電圧Ｖｐｏｌの算出精度が良くなり、無負荷電圧Ｖ０から分極電圧Ｖｐｏｌを減算した電池起電力Ｖｅｑの算出精度も良くなって、精度の高いＳＯＣの推定が可能になる。
【０１０７】
また、積算容量の変化量ΔＱに対してフィルタリング処理（時間遅延および平均化処理）を施すことで、積算容量の変化量ΔＱに対して遅延時間を有する分極電圧Ｖｐｏｌを、積算容量の変化量ΔＱにリアルタイムに追従させて算出することができ、また分極電圧Ｖｐｏｌの算出に不要な積算容量の変動成分を低減することができる。
【０１０８】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電池パックシステム１Ｄの一構成例を示すブロック図である。なお、図１１において、第３の実施形態の構成を示す図６と同じ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。
【０１０９】
本実施形態は、第３の実施形態の起電力算出部１０５’において、第１の演算処理部１１５を削除し、その代わり、第２の演算処理部部１１９を設け、起電力算出部１０５”として、電池ＥＣＵ１０１Ｄを構成する。
【０１１０】
第２の演算処理部１１９は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）として機能し、分極電圧算出部１１７からの分極電圧Ｖｐｏｌと、無負荷電圧判定部１０８からの有効な無負荷電圧Ｖ０OKとのタイミング合わせを行うための時間遅延処理と、分極電圧Ｖｐｏｌにおける不要な高周波成分に相当する変動成分を除去するための平均化処理とを行い、ＬＰＦ（Ｖｐｏｌ）として出力する。
【０１１１】
次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける残存容量推定の処理手順について、図１２を参照して説明する。
【０１１２】
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャートである。なお、図１２において、第３の実施形態の処理手順を示す図８と同じ処理工程については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
図１２において、無負荷電圧Ｖ０の判定工程（Ｓ３０５）まで、および積算容量の変化量算出工程（Ｓ１００１）までは、第３の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１１４】
ステップＳ１００１で求められた積算容量の変化量ΔＱから、温度データＴ（ｎ）をパラメータとした分極電圧Ｖｐｏｌ−ΔＱ特性データが予め記憶されている参照テーブルまたは式に基づいて、分極電圧Ｖｐｏｌを算出する（Ｓ１２０１）。次に、算出した分極電圧Ｖｐｏｌに対してフィルタリング処理（時間遅延および平均化処理）を施し、ＬＰＦ（Ｖｐｏｌ）を演算する（Ｓ１２０２）。次に、ステップＳ３０５で判定された有効な無負荷電圧Ｖ０OKから、ステップＳ１２０２で演算されたフィルタリング処理後の分極電圧ＬＰＦ（Ｖｐｏｌ）を減算して、起電力Ｖｅｑを算出する。
【０１１５】
以降のステップは、第３の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１１６】
以上のように、本実施形態によれば、分極電圧Ｖｐｏｌに対してフィルタリング処理（時間遅延および平均化処理）を施すことで、無負荷電圧Ｖ０と分極電圧Ｖｐｏｌとの時間合わせを行い、適切な起電力Ｖｅｑの算出を行うことができ、また起電力Ｖｅｑの算出に不要な分極電圧Ｖｐｏｌの変動成分を低減することができる。
【０１１７】
なお、上記第２から第４の実施形態において、積算容量の変化量ΔＱを算出するための所定期間を、例えば１分間としたが、電池パックシステムがＨＥＶ等に塔載される場合、車両の走行状態に応じて変更しても良い。すなわち、二次電池の充放電が頻繁に行われる場合には、上記所定期間を短く設定し、二次電池の充放電が頻繁に行われない場合には、上記所定期間を長く設定することで、実際の走行状態に応じて最適に分極電圧の推定を行うことができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池起電力に応じて電流積算係数に補正を加え、電流積算によりＳＯＣを推定することで、ＳＯＣ中間領域において電流積算による誤差が蓄積されなくなり、高い精度でＳＯＣを推定することが可能になる。
【０１１９】
また、長期放置等による自己放電後のＳＯＣも容易に推定でき、定期的に完全放電や完全充電を行って、ＳＯＣを初期化する必要もなくなる。
【０１２０】
さらに、電池パックシステムが、例えばＨＥＶ等に塔載された場合、高精度に推定したＳＯＣに基づいて、正確なＳＯＣ制御を行うことができる。すなわち、ＳＯＣ推定値がＳＯＣ真値よりも高いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が減算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも低下するので、ＳＯＣ真値に近づくことになる。一方、ＳＯＣ推定値がＳＯＣ真値よりも低いと判定された場合、電流積算係数の補正量だけ充電効率が加算されることにより、その後の積算時に、ＳＯＣ推定値は以前の積算よりも上昇するので、やはりＳＯＣ真値に近づくことになる。したがって、この制御を継続することにより、ＳＯＣ推定値とＳＯＣ真値は常に一致する方向に管理され、かつＳＯＣ真値に対するＳＯＣ推定値の偏差が少なくなるので、システム全体のエネルギー管理の精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図２】  電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データと、それから統計処理により無負荷電圧Ｖ０を求めるための近似直線とを示す図
【図３】  本発明の第１の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャート
【図４】  本発明の第２の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図５】  本発明の第２の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャート
【図６】  本発明の第３の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図７】  第３の実施形態における、積算容量の変化量ΔＱと分極電圧Ｖｐｏｌの時間変化の一例を示す図
【図８】  本発明の第３の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャート
【図９】  第３の実施形態における、無負荷電圧Ｖ０、起電力Ｖｅｑ、電流積算係数ｋ、ＳＯＣ真値（ＳＯＣｔ）、およびＳＯＣ推定値（ＳＯＣｅｓ）の時間変化を示す図
【図１０】  第３の実施形態における、ＳＯＣ推定時の初期値を変化させた場合におけるＳＯＣ推定値の収束性を示す図
【図１１】  本発明の第４の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すブロック図
【図１２】  本発明の第４の実施形態に係る二次電池の残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャート
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  電池パックシステム
１００  二次電池
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ  電池ＥＣＵ（残存容量推定装置）
１０２  電圧測定部
１０３  電流測定部
１０４  温度測定部
１０５、１０５’、１０５”  起電力算出部
１０６  組データ選別部
１０７  無負荷電圧算出部
１０８  無負荷電圧判定部
１０９  電流積算係数補正部
１１０  充電効率算出部
１１１  加算器
１１２  残存容量推定部
１１３  推定起電力算出部
１１４  減算器
１１５  変化容量算出部
１１６  第１の演算処理部（ＬＰＦ）
１１７  分極電圧算出部
１１７１  参照テーブル（ＬＵＴ）
１１８  減算器
１１９  第２の演算処理部（ＬＰＦ）
【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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