(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを直列に接続した組電池と接続され、前記複数のセルのいずれかを対象セルとして前記対象セルの充電状態を推定する装置であって、
前記対象セルの閉回路電圧の測定結果を取得するセル電圧取得部と、
前記複数のセルに対して基準セルを設定し、前記基準セルの閉回路電圧および開回路電圧と、前記基準セルの充電状態を表す基準ＳＯＣ値とを取得する基準セル情報取得部と、
前記対象セルの閉回路電圧と、前記基準セルの閉回路電圧および開回路電圧とに基づいて、前記対象セルの仮の充電状態を表す仮ＳＯＣ値を求める仮ＳＯＣ演算部と、
前記仮ＳＯＣ値と前記基準ＳＯＣ値の差分を平滑化処理した結果を用いて、前記対象セルの充電状態を表すＳＯＣ値を求めるＳＯＣ演算部と、を備える電池状態推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電池状態推定装置において、
前記ＳＯＣ演算部は、前記対象セルに流れる電流の絶対値が所定値を超えるときには、前記平滑化処理を行わずに前回の前記ＳＯＣ値を保持する電池状態推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電池状態推定装置において、
前記ＳＯＣ演算部は、前記対象セルに流れる電流の時間変化量の絶対値が所定値を超えるときには、前記平滑化処理を行わずに前回の前記ＳＯＣ値を保持する電池状態推定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置において、
前記平滑化処理は、移動平均処理および所定のデジタルフィルタを用いたフィルタ処理の少なくともいずれかを含む電池状態推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池状態推定装置において、
前記対象セルに流れる電流の絶対値と、前記対象セルの内部抵抗値とに基づいて、重み係数を算出する重み係数演算部を備え、
前記移動平均処理は、今回の前記差分と、前回の前記ＳＯＣ値の演算に用いた平滑化処理後の前記差分とを、前記重み係数を用いて重み付け加算する処理である電池状態推定装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置において、
前記ＳＯＣ演算部は、平滑化処理後の前記差分を所定値以下に制限する変化量制限処理を行う電池状態推定装置。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置において、
前記基準セル情報取得部は、前記複数のセルの閉回路電圧および充電状態の平均値を、前記基準セルの閉回路電圧および前記基準ＳＯＣ値としてそれぞれ取得するとともに、取得した前記基準ＳＯＣ値に基づいて前記基準セルの開回路電圧を求める電池状態推定装置。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置において、
前記組電池には、前記複数のセルの少なくともいずれか一つに対応する位置に温度センサが設置されており、
前記基準セル情報取得部は、前記温度センサの設置位置に対応するセルを前記基準セルとする電池状態推定装置。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置において、
前記セル電圧取得部は、所定の周期ごとに順次測定された前記組電池の各セルの閉回路電圧を前記対象セルの閉回路電圧として取得し、
前記基準セル情報取得部は、前記複数のセルのうち、前記組電池に流れる電流の測定タイミングに最も近いタイミングで閉回路電圧が測定されたセルを、前記基準セルとする電池状態推定装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の電池状態推定装置と、
前記電池状態推定装置が求めた各セルのＳＯＣ値に基づいて、前記組電池のバランシングを制御するバランシング制御装置と、を備える電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池状態推定装置および電池制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムニ次電池、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電手段を用いた装置、例えば電池システム、分散型電力貯蔵装置、電気自動車においては、蓄電手段を安全かつ有効に使用するため、蓄電手段の状態を検知する状態検知装置が用いられている。蓄電手段の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）、どの程度まで劣化しているのかを示す健康状態（ＳＯＨ：State of Health）などがある。【０００３】
携帯機器用や電気自動車等の電池システムにおけるＳＯＣは、満充電からの放電電流を積算し、最大限充電可能な電荷量（全容量）に対し、蓄電手段に残っている電荷量（残存容量）の比を算出することにより検出することができる。その他、電池の両端電圧（開回路電圧）と電池の残存容量の関係をあらかじめデータテーブルなどに定義しておき、これを参照して現在の残存容量を算出することにより、ＳＯＣを検出することもできる。さらには、これら手法を組み合わせてＳＯＣを求めることもできる。【０００４】
下記の特許文献１には、バッテリーパックに含まれた複数のセルをバランシングする装置であって、それぞれのセルの電圧を測定して現在のセル電圧と過去のセル電圧を含む電圧変化挙動によってそれぞれのセルの開放電圧を推定する開放電圧推定手段と、前記開放電圧からそれぞれのセルのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定手段と、推定されたそれぞれのセルのＳＯＣを比べてバランシングを要するセルを選択し、選択されたセルに対応するバランシング回路を制御してセルのＳＯＣをバランシングするセルバランス手段と、を含むことを特徴とするバッテリーセルの電圧変化挙動を用いたセルバランス装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特表２０１１−５３０６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されている技術では、各セルの開放電圧を推定するために、各セルの温度測定や、セル電圧に対する変化挙動と開放電圧変化量との間の相関関係を定義した数学的モデル、それぞれのセルの温度に対応する補正ファクターなどが必要となる。したがって、これらを実現するためのハードウェア構成が複雑となり、製造コストの増加につながる。
本発明は、従来技術における上記課題を解決するため、低コストで高精度に電池の充電状態を推定可能な電池状態推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電池状態推定装置は、複数のセルを直列に接続した組電池と接続され、前記複数のセルのいずれかを対象セルとして前記対象セルの充電状態を推定する装置であって、前記対象セルの閉回路電圧の測定結果を取得するセル電圧取得部と、前記複数のセルに対して基準セルを設定し、前記基準セルの閉回路電圧および開回路電圧と、前記基準セルの充電状態を表す基準ＳＯＣ値とを取得する基準セル情報取得部と、前記対象セルの閉回路電圧と、前記基準セルの閉回路電圧および開回路電圧とに基づいて、前記対象セルの仮の充電状態を表す仮ＳＯＣ値を求める仮ＳＯＣ演算部と、前記仮ＳＯＣ値と前記基準ＳＯＣ値の差分を平滑化処理した結果を用いて、前記対象セルの充電状態を表すＳＯＣ値を求めるＳＯＣ演算部と、を備える。
本発明による電池制御装置は、電池状態推定装置と、前記電池状態推定装置が求めた各セルのＳＯＣ値に基づいて、前記組電池のバランシングを制御するバランシング制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低コストで高精度に電池の充電状態を推定可能な電池状態推定装置を提供することができる。
【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システムの構成を示すブロック図である。
【図２】計測部と組電池の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電池状態推定装置の詳細を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電池状態推定装置の処理フローを示す図である。
【図５】ＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電池状態推定装置の詳細を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電池状態推定装置の処理フローを示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る電池状態推定装置の詳細を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電池状態推定装置の処理フローを示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る電池状態推定装置の処理フローを示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る電池状態推定装置の詳細を示す機能ブロック図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る電池状態推定装置の処理フローを示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る電池システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池システム１０００の構成を示すブロック図である。電池システム１０００は、組電池４００が蓄積している電荷を外部装置に電力として供給するシステムであり、電池制御装置１００、計測部２００、出力部３００を備えている。電池システム１０００が電力を供給する対象としては、例えば電気自動車やハイブリッド自動車、電車などが考えられる。
【００１１】
組電池４００は、例えばリチウムイオン二次電池などの充放電可能な電池である。その他、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの電力貯蔵機能を有するデバイスに対しても、本発明を適用することができる。本実施形態では、組電池４００は、複数の単電池セル（以下、単に「セル」と称する）を直列に接続して構成されている。
【００１２】
計測部２００は、組電池４００の物理特性、例えば組電池４００を構成する各セルの両端電圧であるセル電圧Ｖｎ（ｎ＝１〜Ｎｍａｘ、ただしＮｍａｘは組電池４００の全セル数）、組電池４００全体の両端電圧である総電圧Ｖｔｏｔａｌ、組電池４００の各セルに共通して流れる電流である電池電流Ｉ、組電池４００の温度を表す電池温度Ｔなどを計測する機能部であり、各値を計測するセンサ、必要な電気回路などによって構成されている。なお、後述するように電池状態の推定には組電池４００の内部抵抗Ｒも必要であるが、本実施の形態では、電池状態推定装置１１０において、その他の計測パラメータを用いて算出する。
【００１３】
出力部３００は、電池制御装置１００の出力を外部装置（例えば、電気自動車が備える車両制御装置などの上位装置）に対して出力する機能部である。
【００１４】
電池制御装置１００は、組電池４００の動作を制御する装置であり、電池状態推定装置１１０と記憶部１２０とを備える。
【００１５】
電池状態推定装置１１０は、計測部２００により計測されたセル電圧Ｖｎ、総電圧Ｖｔｏｔａｌ、電池電流Ｉ、電池温度Ｔと、記憶部１２０に格納されている組電池４００の特性情報とに基づいて、組電池４００の各セルのＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出手法の詳細については後述する。
【００１６】
記憶部１２０は、組電池４００の各セルの内部抵抗Ｒ、分極電圧Ｖｐ、充電効率、許容電流、全容量などの、あらかじめ知ることができる特性情報を記憶している。この特性情報は、充電・放電の動作別に値を個別に記憶するようにしてもよいし、充電状態や温度など、各セルの状態毎に値を個別に記憶するようにしてもよいし、各セルのあらゆる状態に共通した１つの値を記憶するようにしてもよい。
【００１７】
電池制御装置１００および電池状態推定装置１１０は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することができる。また、その機能を実装したソフトウェアを、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。後者の場合は、当該ソフトウェアは例えば記憶部１２０に格納される。
【００１８】
記憶部１２０は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、磁気ディスクなどの記憶装置を用いて構成される。記憶部１２０は、電池状態推定装置１１０の外部に設けてもよいし、電池状態推定装置１１０の内部に備えるメモリ装置として実現してもよい。記憶部１２０は、取り外し可能にしてもよい。取り外し可能にした場合、記憶部１２０を取り替えることによって、特性情報とソフトウェアを簡単に変更することができる。また、記憶部１２０を複数有し、特性情報とソフトウェアを取り替え可能な記憶部１２０に分散させて格納することにより、特性情報とソフトウェアを小単位毎に更新することができる。
【００１９】
図２は、計測部２００と組電池４００の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、計測部２００は、セル電圧測定部２１０、総電圧測定部２１１、電流測定部２１２、温度測定部２１３を有する。組電池４００では、複数のセル４０１が直列に接続されている。
【００２０】
セル電圧測定部２１０は、各セル４０１の正極および負極に接続されており、各セル４０１のセル電圧Ｖｎを測定して電池状態推定装置１１０へ出力する。なお、セル電圧測定部２１０は、全てのセル４０１のセル電圧を測定可能な一つのハードウェアで構成してもよい。あるいは、セル４０１を所定の個数ごとにグループ分けし、各グループに対応する複数のハードウェアを組み合わせてセル電圧測定部２１０を構成してもよい。
【００２１】
総電圧測定部２１１は、組電池４００において最上位（最高電位）側に接続されているセル４０１の正極と、組電池４００において最下位（最低電位）側に接続されているセル４０１の負極との間に接続されており、組電池４００の総電圧Ｖｔｏｔａｌを測定して電池状態推定装置１１０へ出力する。
【００２２】
電流測定部２１２は、組電池４００に流れる電流を測定し、電池電流Ｉとして電池状態推定装置１１０へ出力する。すなわち、組電池４００において全てのセル４０１は直列に接続されているため、電流測定部２１２は組電池４００に流れる電流を測定することで、各セル４０１に共通で流れる電池電流Ｉを測定することができる。
【００２３】
温度測定部２１３は、組電池４００に設けられた温度センサを含んで構成されており、電池温度Ｔを測定して電池状態推定装置１１０へ出力する。温度測定部２１３において温度センサは、組電池４００を構成する複数のセル４０１のうち、いずれか任意のセル４０１に対応する位置に設置されている。例えば、当該セル４０１に温度センサを直接取り付けてもよいし、当該セル４０１の近傍に温度センサを設置してもよい。また、温度センサは一つでもよいし、別々のセル４０１に取り付けられた複数の温度センサを組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、セル電圧取得部１１１、基準セル情報取得部１１２、仮ＳＯＣ演算部１１３、ＳＯＣ演算部１１４の各機能ブロックを有しており、組電池４００の各セル４０１に対する充電状態の推定結果を、セル充電状態ＳＯＣｎ（ｎ＝１〜Ｎｍａｘ）として出力する。これらの各機能ブロックは、例えば電池状態推定装置１１０を構成するハードウェアや、ＣＰＵが実行するソフトウェアとして実現される。
【００２５】
セル電圧取得部１１１は、組電池４００が通電状態であるときに計測部２００が計測した各セル４０１のセル電圧Ｖｎを取得することで、各セル４０１の閉回路電圧（ＣＣＶ）の測定結果を取得する。そして、取得した各セル４０１のＣＣＶの値をＣＣＶｎ（ｎ＝１〜Ｎｍａｘ）として出力する。
【００２６】
基準セル情報取得部１１２は、組電池４００を構成する複数のセル４０１に対して基準セルを設定し、この基準セルの閉回路電圧（ＣＣＶ）および開回路電圧（ＯＣＶ）と、基準セルの充電状態を表す基準ＳＯＣ値とを取得する。本実施形態では、基準セル情報取得部１１２は、組電池４００が通電状態であるときに計測部２００が計測した総電圧Ｖｔｏｔａｌ、電池電流Ｉおよび電池温度Ｔに基づいて、組電池４００全体での各セル４０１のＣＣＶ、ＯＣＶおよびＳＯＣの平均値を、基準セルのＣＣＶ、ＯＣＶおよび基準ＳＯＣ値として取得する。そして、取得したこれらの値を、ＣＣＶａｖｅ、ＯＣＶａｖｅ、ＳＯＣａｖｅとしてそれぞれ出力する。なお、基準セル情報取得部１１２によるＣＣＶａｖｅ、ＯＣＶａｖｅ、ＳＯＣａｖｅの算出方法については後述する。
【００２７】
仮ＳＯＣ演算部１１３は、セル電圧取得部１１１から入力されるＣＣＶｎと、基準セル情報取得部１１２から入力されるＣＣＶａｖｅおよびＯＣＶａｖｅとに基づいて、各セル４０１の仮の充電状態を表す仮ＳＯＣ値を求める。そして、各セル４０１に対して求めた仮ＳＯＣ値をＳＯＣｎｘ（ｎ＝１〜Ｎｍａｘ）として出力する。なお、仮ＳＯＣ演算部１１３によるＳＯＣｎｘの算出方法については後述する。
【００２８】
ＳＯＣ演算部１１４は、仮ＳＯＣ演算部１１３から入力されるＳＯＣｎｘと、基準セル情報取得部１１２から入力されるＳＯＣａｖｅとに基づいて、各セル４０１の充電状態を表すＳＯＣ値を求める。そして、各セル４０１に対して求めたＳＯＣ値に基づいて、セル充電状態ＳＯＣｎを出力する。なお、ＳＯＣ演算部１１４によるＳＯＣｎの算出方法については後述する。
【００２９】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の処理フローを示す図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、組電池４００が通電状態であるときに、所定の処理周期ごとに図４に示す処理フローを実行することで、各セル４０１の充電状態を推定する。
【００３０】
ステップＳ１０では、基準セル情報取得部１１２により、組電池４００の１セル当たりの平均セル電圧ＣＣＶａｖｅを算出する。ここでは基準セル情報取得部１１２は、計測部２００から総電圧Ｖｔｏｔａｌを取得して組電池４００のセル数で除算することにより、ＣＣＶａｖｅを算出する。そして、算出したＣＣＶａｖｅの値を仮ＳＯＣ演算部１１３に出力する。
【００３１】
ステップＳ２０では、基準セル情報取得部１１２により、組電池４００の平均セル充電状態ＳＯＣａｖｅと、組電池４００の非通電時の１セル当たりの平均セル電圧ＯＣＶａｖｅとを算出する。ここでは基準セル情報取得部１１２は、例えば、過去のある時点における組電池４００全体での既知のＳＯＣの値と、計測部２００から取得した電池電流Ｉの積算結果とに基づき、組電池４００全体でのＳＯＣを求め、これをＳＯＣａｖｅとする。そして、記憶部１２０に記憶されている特性情報に含まれる組電池４００全体でのＯＣＶとＳＯＣの関係を用いて、算出したＳＯＣａｖｅに対応する組電池４００のＯＣＶの値を求め、そのＯＣＶの値を組電池４００のセル数で除算することにより、ＯＣＶａｖｅを算出する。そして、算出したＯＣＶａｖｅとＳＯＣａｖｅの値を、仮ＳＯＣ演算部１１３とＳＯＣ演算部１１４にそれぞれ出力する。
【００３２】
あるいは、ステップＳ２０において基準セル情報取得部１１２は、計測部２００から取得した電池温度Ｔに基づいて組電池４００全体での抵抗値を推定し、これとステップＳ１０で求めたＣＣＶａｖｅに基づいてＯＣＶａｖｅを算出してもよい。この場合、記憶部１２０に記憶されている特性情報に含まれる組電池４００全体でのＯＣＶとＳＯＣの関係を用いて、ＯＣＶａｖｅの算出結果からＳＯＣａｖｅを算出することができる。これ以外にも、基準セル情報取得部１１２は任意の方法を用いて、ＳＯＣａｖｅおよびＯＣＶａｖｅを算出することができる。
【００３３】
電池状態推定装置１１０は、ステップＳ３０〜Ｓ９０の処理を、組電池４００の各セル４０１を対象として順次実行する。以下では、ｎ番目のセル４０１（ｎ＝１〜Ｎｍａｘ）を対象セルとしてステップＳ３０〜Ｓ９０で実行される処理の内容を具体例として説明する。
【００３４】
ステップＳ３０では、セル電圧取得部１１１により、計測部２００から対象セルのセル電圧ＣＣＶｎを取得する。そして、算出したＣＣＶｎの値を仮ＳＯＣ演算部１１３に出力する。
【００３５】
ステップＳ４０では、仮ＳＯＣ演算部１１３により、対象セルと基準セルとのセル電圧差ΔＶｎを算出する。ここでは仮ＳＯＣ演算部１１３は、ステップＳ３０でセル電圧取得部１１１より入力された対象セルのセル電圧ＣＣＶｎから、ステップＳ１０で基準セル情報取得部１１２より入力された平均セル電圧ＣＣＶａｖｅを減算することにより、セル電圧差ΔＶｎを算出する。すなわち、ステップＳ４０においてセル電圧差ΔＶｎは以下の式（１）で求められる。
ΔＶｎ＝ＣＣＶｎ−ＣＣＶａｖｅ    ・・・（１）
【００３６】
ステップＳ５０では、仮ＳＯＣ演算部１１３により、対象セルの仮のＯＣＶの値であるＯＣＶｎｘを算出する。ここでは仮ＳＯＣ演算部１１３は、ステップＳ４０で算出したセル電圧差ΔＶｎにステップＳ２０で算出したＯＣＶａｖｅを加算することにより、ＯＣＶｎｘを算出する。すなわち、ステップＳ５０においてＯＣＶｎｘは以下の式（２）で求められる。
ＯＣＶｎｘ＝ΔＶｎ＋ＯＣＶａｖｅ    ・・・（２）
【００３７】
ステップＳ６０では、仮ＳＯＣ演算部１１３により、ステップＳ５０で算出したＯＣＶｎｘをＳＯＣの値に変換することで、対象セルの仮のＳＯＣの値であるＳＯＣｎｘを算出する。ここでは仮ＳＯＣ演算部１１３は、記憶部１２０に記憶されている特性情報に含まれる各セルのＯＣＶとＳＯＣの関係を用いて、ＯＣＶｎｘをＳＯＣｎｘに変換する。そして、算出したＳＯＣｎｘの値をＳＯＣ演算部１１４に出力する。
【００３８】
図５は、各セルの開回路電圧ＯＣＶとＳＯＣとの関係を示す図である。この対応関係は組電池４００における各セル４０１の特性によって定まるものであり、記憶部１２０には、その対応関係を定義するデータがＳＯＣテーブルとして予め格納されている。仮ＳＯＣ演算部１１３は、ステップＳ５０で算出したＯＣＶｎｘをキーにしてＳＯＣテーブルを参照することにより、対象セルの仮のＳＯＣであるＳＯＣｎｘを算出することができる。
【００３９】
なお、ステップＳ５０で算出されるＯＣＶｎｘは、通電時における対象セルのセル電圧ＣＣＶｎから求められたセル電圧差ΔＶｎを用いて算出されたものである。ステップＳ６０で対象セルの仮のＳＯＣとして算出されるＳＯＣｎｘは、このＯＣＶｎｘから求められたものである。そのため、ＳＯＣｎｘは、セル電圧測定部２１０の測定誤差や、対象セルのＣＣＶｎと電池電流Ｉとの測定タイミングの差、各セルの内部抵抗の差（個体差、温度差、劣化状態の差など）を含んでおり、正確ではない。そこで本実施形態では、以下で説明する演算をＳＯＣ演算部１１４において行うことで、ＳＯＣｎｘから対象セルの正確なＳＯＣを求めるようにしている。
【００４０】
ステップＳ７０では、ＳＯＣ演算部１１４により、基準セルに対する対象セルのＳＯＣの仮の差分値ΔＳＯＣｎｘを算出する。ここではＳＯＣ演算部１１４は、ステップＳ６０で仮ＳＯＣ演算部１１３から入力されたＳＯＣｎｘの値から、ステップＳ２０で基準セル情報取得部１１２から入力されたＳＯＣａｖｅの値を減算することにより、ΔＳＯＣｎｘを算出する。すなわち、ステップＳ７０においてΔＳＯＣｎｘは以下の式（３）で求められる。
ΔＳＯＣｎｘ＝ＳＯＣｎｘ−ＳＯＣａｖｅ    ・・・（３）
【００４１】
ステップＳ８０では、ＳＯＣ演算部１１４により、ステップＳ７０で算出した仮の差分値ΔＳＯＣｎｘを平滑化処理することで、基準セルに対する対象セルのＳＯＣの実差分値ΔＳＯＣｎを算出する。ステップＳ８０で行われる平滑化処理とは、仮の差分値ΔＳＯＣｎｘの処理周期ごとの変動をならして滑らかにすることで、仮の差分値ΔＳＯＣｎｘに含まれる誤差やノイズを低減して実差分値ΔＳＯＣｎを算出する処理である。具体的には、例えば移動平均処理や、ローパスフィルタ、カルマンフィルタ等の所定のデジタルフィルタを用いたフィルタ処理などにより、ステップＳ８０の平滑化処理が実現される。
【００４２】
ステップＳ８０で平滑化処理として行われる移動平均処理の一例を以下に説明する。移動平均数をＮとし、所定の処理周期ごとに得られた仮の差分値ΔＳＯＣｎｘの値をΔＳＯＣｎｘ（ｉ）（ｉは１以上の自然数）とすると、直近の処理で得られた仮の差分値ΔＳＯＣｎｘ（ｔ）に対する平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎは、以下の式（４）で求められる。ただし式（４）において、ｔ＞Ｎである。
ΔＳＯＣｎ＝｛ΔＳＯＣｎｘ（ｔ−Ｎ）＋ΔＳＯＣｎｘ（ｔ−（Ｎ−１））＋・・・＋ΔＳＯＣｎｘ（ｔ−１）＋ΔＳＯＣｎｘ（ｔ）｝／Ｎ      ・・・（４）
【００４３】
なお、上記ではΔＳＯＣｎｘ（ｉ）の各値に対して重み付けをしない単純移動平均の例を説明したが、新しい値ほど重み付けを大きくする加重移動平均により、平滑化処理を行ってもよい。その場合、線形加重移動平均、指数移動平均、修正移動平均、三角移動平均等の任意の処理手法に従って、各値の重み付けを決定することができる。
【００４４】
ステップＳ９０では、ＳＯＣ演算部１１４により、ステップＳ８０の平滑化処理の結果を用いて、対象セルのＳＯＣ値を算出する。ここではＳＯＣ演算部１１４は、ステップＳ２０で基準セル情報取得部１１２から入力されたＳＯＣａｖｅの値に、ステップＳ８０で求められた平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎを加算することで、対象セルのＳＯＣ値であるＳＯＣｎを算出する。すなわち、ステップＳ９０においてＳＯＣｎは以下の式（５）で求められる。
ＳＯＣｎ＝ＳＯＣａｖｅ＋ΔＳＯＣｎ    ・・・（５）
【００４５】
ステップＳ９０で対象セルに対するＳＯＣｎを算出したら、ステップＳ３０に戻り、Ｓ３０〜Ｓ９０の処理を繰り返す。全てのセル４０１を対象セルとしてＳ３０〜Ｓ９０の処理を実施できたら、電池状態推定装置１１０は図４の処理フローを終了する。
【００４６】
前述のように、ステップＳ６０の処理で対象セルの正確なＳＯＣの値をＳＯＣｎｘとして算出するのは、各種の誤差要因から困難である。一方、組電池４００が通電状態のときには、各セル４０１において同一の電流が流れているため、各セル４０１間のＳＯＣ差は安定しているという性質がある。そこで、本実施形態ではこうした性質を利用して、前述の式（３）で求められる仮の差分値ΔＳＯＣｎｘに対して平滑化処理を実施することで実差分値ΔＳＯＣｎを求め、この実差分値ΔＳＯＣｎを用いて、上記の式（５）により対象セルのＳＯＣの値を算出している。したがって、複雑な演算処理や複雑なハードウェア構成を必要とせずに、簡単な処理で正確に対象セルのＳＯＣの値を求めることができる。
【００４７】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下（１）〜（３）の作用効果を奏する。
【００４８】
（１）電池状態推定装置１１０は、複数のセル４０１を直列に接続した組電池４００と接続され、複数のセル４０１のいずれかを対象セルとして対象セルの充電状態を推定する装置である。電池状態推定装置１１０は、セル電圧取得部１１１と、基準セル情報取得部１１２と、仮ＳＯＣ演算部１１３と、ＳＯＣ演算部１１４とを備える。セル電圧取得部１１１は、対象セルの閉回路電圧ＣＣＶｎの測定結果を取得する（ステップＳ３０）。基準セル情報取得部１１２は、複数のセル４０１に対して基準セルを設定し、基準セルの閉回路電圧ＣＣＶａｖｅおよび開回路電圧ＯＣＶａｖｅと、基準セルの充電状態を表す基準ＳＯＣ値であるＳＯＣａｖｅとを取得する（ステップＳ１０、Ｓ２０）。仮ＳＯＣ演算部１１３は、対象セルの閉回路電圧ＣＣＶｎと、基準セルの閉回路電圧ＣＣＶａｖｅおよび開回路電圧ＯＣＶａｖｅとに基づいて、対象セルの仮の充電状態を表す仮ＳＯＣ値であるＳＯＣｎｘを求める（ステップＳ４０〜Ｓ６０）。ＳＯＣ演算部１１４は、ＳＯＣｎｘとＳＯＣａｖｅの差分ΔＳＯＣｎｘを平滑化処理した結果を用いて、対象セルの充電状態を表すＳＯＣ値であるＳＯＣｎを求める（ステップＳ７０〜Ｓ９０）。このようにしたので、低コストで高精度に組電池４００の各セル４０１の充電状態を推定可能な電池状態推定装置１１０を提供することができる。
【００４９】
（２）ステップＳ８０で実施される平滑化処理は、移動平均処理および所定のデジタルフィルタを用いたフィルタ処理の少なくともいずれかを含むことができる。このようにすれば、ＳＯＣｎｘとＳＯＣａｖｅの差分ΔＳＯＣｎｘにおける時間変化量を確実に低減し、ＳＯＣｎを求める際に必要な平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎを適切かつ容易に算出することが可能となる。
【００５０】
（３）基準セル情報取得部１１２は、ステップＳ１０、Ｓ２０において、複数のセル４０１の閉回路電圧および充電状態の平均値であるＣＣＶａｖｅおよびＳＯＣａｖｅを、基準セルの閉回路電圧および基準ＳＯＣ値としてそれぞれ取得するとともに、取得したＳＯＣａｖｅに基づいて、基準セルの開回路電圧としてのＯＣＶａｖｅを求める。このようにしたので、各セル４０１の個体差や、各セル４０１においてランダムに生じる測定誤差等を相殺しつつ、基準セルの閉回路電圧、開回路電圧および基準ＳＯＣ値を容易に取得することができる。
【００５１】
（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、電池状態推定装置１１０において、第１の実施形態とは異なる方法で平滑化処理を行い、対象セルのＳＯＣを算出する例を説明する。なお、本実施形態に係る電池システム１０００の構成や、計測部２００および組電池４００の構成は、図１、図２でそれぞれ説明したものと同様であるため、以下では説明を省略する。
【００５２】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、第１の実施形態で説明したセル電圧取得部１１１、基準セル情報取得部１１２、仮ＳＯＣ演算部１１３、ＳＯＣ演算部１１４の各機能ブロックに加えて、さらに重み係数演算部１１５を有している。
【００５３】
重み係数演算部１１５は、組電池４００が通電状態であるときに計測部２００が計測した電池電流Ｉおよび電池温度Ｔに基づいて、重み係数Ｗを算出する。この重み係数Ｗは、重み係数演算部１１５からＳＯＣ演算部１１４に出力され、ＳＯＣ演算部１１４において平滑化処理を行う際に利用される。なお、重み係数演算部１１５による重み係数Ｗの算出方法については後述する。
【００５４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の処理フローを示す図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、組電池４００が通電状態であるときに、所定の処理周期ごとに図７に示す処理フローを実行することで、各セル４０１の充電状態を推定する。
【００５５】
ステップＳ１０〜Ｓ６０では、第１の実施形態で説明したのと同様の処理をそれぞれ実施する。
【００５６】
ステップＳ６１では、重み係数演算部１１５により、重み係数Ｗを算出する。重み係数演算部１１５は、対象セルに流れる電流を表す電池電流Ｉの絶対値と、対象セルの内部抵抗値とに基づいて、例えば以下の式（６）により重み係数Ｗを算出する。式（６）において、Ｒは対象セルの内部抵抗値を表し、Ｇ１、Ｇ２は重み係数Ｗを用いた平滑化処理の挙動を特徴付けるための挙動係数をそれぞれ表す。なお、挙動係数Ｇ１、Ｇ２と平滑化処理の挙動との関係については後述する。
Ｗ＝１／｛（１＋｜Ｉ｜×Ｒ×Ｇ２）×Ｇ１｝    ・・・（６）
【００５７】
対象セルの内部抵抗Ｒは、記憶部１２０に予め特性情報として格納されている。内部抵抗Ｒは、対象セルの充電状態や電池温度Ｔなどに応じて異なるので、これらの組合せ毎に個別の値が記憶部１２０に格納されている。本実施形態では、内部抵抗Ｒと電池温度Ｔとの対応関係を定義する特性情報が抵抗テーブルとして格納されている。重み係数演算部１１５は、電池温度Ｔに基づいて、抵抗テーブルから内部抵抗Ｒを取得し、式（６）を用いて重み係数Ｗを算出する。
【００５８】
ステップＳ６１で重み係数演算部１１５により重み係数Ｗが算出されると、ステップＳ７０では、ＳＯＣ演算部１１４により、第１の実施形態で説明したのと同様に、基準セルに対する対象セルのＳＯＣの仮の差分値ΔＳＯＣｎｘを算出する。
【００５９】
ステップＳ８０では、ＳＯＣ演算部１１４により、ステップＳ７０で算出した仮の差分値ΔＳＯＣｎｘを平滑化処理することで、基準セルに対する対象セルのＳＯＣの実差分値ΔＳＯＣｎを算出する。ここで、本実施形態におけるＳＯＣ演算部１１４は、ステップＳ６１で重み係数演算部１１５により算出された重み係数Ｗを用いて、今回の処理で得られた平滑化処理前の仮の差分値ΔＳＯＣｎｘと、前回の処理で得られて対象セルのＳＯＣ値の演算に用いられた平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎとを重み付け加算することで、平滑化処理を行う。具体的には、今回の処理における平滑化処理後の実差分値をΔＳＯＣｎ（ｔ）、前回の処理における平滑化処理後の実差分値をΔＳＯＣｎ（ｔ−１）とそれぞれ表すと、以下の式（７）によりΔＳＯＣｎ（ｔ）を算出する。
ΔＳＯＣｎ（ｔ）＝Ｗ×ΔＳＯＣｎｘ＋（１−Ｗ）×ΔＳＯＣｎ（ｔ−１）    ・・・（７）
【００６０】
ステップＳ８０で重み係数Ｗを用いた平滑化処理を行うことにより実差分値ΔＳＯＣｎを算出したら、ステップＳ９０ではその結果を用いて、前述の式（５）により、対象セルのＳＯＣ値であるＳＯＣｎを算出する。ステップＳ９０で対象セルに対するＳＯＣｎを算出したら、第１の実施形態と同様にステップＳ３０に戻り、Ｓ３０〜Ｓ９０の処理を繰り返す。全てのセル４０１を対象セルとしてＳ３０〜Ｓ９０の処理を実施できたら、電池状態推定装置１１０は図７の処理フローを終了する。
【００６１】
ここで、重み係数Ｗにおける挙動係数Ｇ１、Ｇ２と平滑化処理の挙動との関係について以下に説明する。挙動係数Ｇ１は、前述の式（６）の全体に係る係数であり、平滑化処理の安定性と更新頻度に関係する。具体的には、挙動係数Ｇ１の値が小さいと、式（７）で計算される実差分値ΔＳＯＣｎ（ｔ）の安定性が低下する一方で、更新頻度が向上する。その結果、処理周期ごとに算出される対象セルのＳＯＣｎの変動幅が大きくなる代わりに、実際のＳＯＣの変化に対する追従性が高くなる。反対に、挙動係数Ｇ１の値が大きいと、式（７）で計算される実差分値ΔＳＯＣｎの安定性が向上する一方で、更新頻度が低下する。その結果、処理周期ごとに算出される対象セルのＳＯＣｎの変動幅が小さくなる代わりに、実際のＳＯＣの変化に対する追従性が低くなる。本実施形態では、例えば１以上の値であり、かつ１００などの所定値以下の値が挙動係数Ｇ１として設定される。
【００６２】
また、挙動係数Ｇ２は、前述の式（６）のうち電池電流Ｉの絶対値に係る係数であり、平滑化処理に対する電池電流Ｉの影響度に関係する。具体的には、挙動係数Ｇ２の値が小さいと、式（７）で計算される実差分値ΔＳＯＣｎ（ｔ）が電池電流Ｉから受ける影響度が低くなる。その結果、処理周期ごとに算出される対象セルのＳＯＣｎの挙動は、電池電流Ｉの影響を受けにくくなる。反対に、挙動係数Ｇ２の値が大きいと、式（７）で計算される実差分値ΔＳＯＣｎ（ｔ）が電池電流Ｉから受ける影響度が高くなる。その結果、処理周期ごとに算出される対象セルのＳＯＣｎは、電池電流Ｉの絶対値が大きければ安定性が高くなり、電池電流Ｉの絶対値が小さければ更新頻度が高くなる。ただし、通常であれば電池電流Ｉの絶対値が大きい期間が長期にわたって連続することはないため、挙動係数Ｇ２の値をある程度大きくしても、対象セルのＳＯＣｎについて適切な更新頻度を確保することができる。本実施形態では、例えば０以上の値が挙動係数Ｇ２として設定される。
【００６３】
本実施形態の電池状態推定装置１１０では、上記の挙動係数Ｇ１、Ｇ２の値として、例えば組電池４００の各セル４０１の特性に応じた値を予め記憶部１２０に記憶している。なお、電池温度Ｔや電池電流Ｉ、各セル４０１の劣化度合いなどに応じて変化する挙動係数Ｇ１、Ｇ２の値をマップ情報として記憶部１２０に記憶しておき、このマップ情報を参照して挙動係数Ｇ１、Ｇ２の値を決定してもよい。
【００６４】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）〜（３）に加えて、さらに以下（４）の作用効果を奏する。
【００６５】
（４）電池状態推定装置１１０は、対象セルに流れる電池電流Ｉの絶対値と、対象セルの内部抵抗値Ｒとに基づいて、重み係数Ｗを算出する重み係数演算部１１５を備える。ステップＳ８０で実施される平滑化処理に含まれる移動平均処理は、今回のＳＯＣｎｘとＳＯＣａｖｅの仮の差分ΔＳＯＣｎｘと、対象セルの前回のＳＯＣ値の演算に用いた平滑化処理後の実差分ΔＳＯＣｎ（ｔ−１）とを、式（７）により重み係数Ｗを用いて重み付け加算する処理である。このようにしたので、対象セルのＳＯＣ値の演算精度を向上することができる。
【００６６】
（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、電池状態推定装置１１０において、平滑化処理の実施に対する電池電流Ｉの許容値を設定し、この許容値を超える電流が組電池４００に流れている場合は、平滑化処理を実施しないようにする例を説明する。なお、本実施形態に係る電池システム１０００の構成や、計測部２００および組電池４００の構成は、図１、図２でそれぞれ説明したものと同様であるため、以下では説明を省略する。
【００６７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、第１の実施形態で説明したセル電圧取得部１１１、基準セル情報取得部１１２、仮ＳＯＣ演算部１１３、ＳＯＣ演算部１１４の各機能ブロックを有しており、電池電流ＩがＳＯＣ演算部１１４にも入力される。これ以外の点では、第１の実施形態における図３の機能ブロックと同様である。
【００６８】
本実施形態において、ＳＯＣ演算部１１４は、電池電流Ｉに基づいて平滑化処理を実施するか否かを判断する。平滑化処理を実施しないと判断した場合、ＳＯＣ演算部１１４は、各セル４０１に対して前回の処理で求められたＳＯＣの値をそのまま保持し、今回の処理結果として用いる。
【００６９】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の処理フローを示す図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、組電池４００が通電状態であるときに、所定の処理周期ごとに図９に示す処理フローを実行することで、各セル４０１の充電状態を推定する。
【００７０】
ステップＳ１０〜Ｓ２０では、第１の実施形態で説明したのと同様の処理をそれぞれ実施する。
【００７１】
ステップＳ２１では、ＳＯＣ演算部１１４により、電池電流Ｉの絶対値が所定の電流閾値Ｉｔｈより大きいか否かを判定する。電池電流Ｉの絶対値が電流閾値Ｉｔｈを超えていればステップＳ２２へ進み、そうでなければステップＳ３０に進む。
【００７２】
ステップＳ２１からステップＳ３０に進んだ場合、ステップＳ３０〜Ｓ９０では、組電池４００の各セル４０１を対象セルとして、第１の実施形態で説明したのと同様の処理をそれぞれ実施する。全てのセル４０１を対象セルとしてＳ３０〜Ｓ９０の処理を実施できたら、電池状態推定装置１１０は図９の処理フローを終了する。
【００７３】
一方、ステップＳ２１からステップＳ２２に進んだ場合、ステップＳ２２では、ＳＯＣ演算部１１４により、前回の処理で求められた各セルのＳＯＣの値を保持する。この場合、ＳＯＣ演算部１１４は平滑化処理を行わない。ステップＳ２２の処理を実行したら、電池状態推定装置１１０は図９の処理フローを終了する。
【００７４】
以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）〜（３）に加えて、さらに以下（５）の作用効果を奏する。
【００７５】
（５）ＳＯＣ演算部１１４は、対象セルに流れる電池電流Ｉの絶対値が所定値を超えるときには、平滑化処理を行わずに前回のＳＯＣ値を保持する。このようにしたので、対象セルに大きな電流が流れており、そのため対象セルの内部抵抗の誤差に応じてセル電圧取得部１１１により取得されるセル電圧ＣＣＶｎの誤差が大きくなるときには、平滑化処理を実施しないようにして、対象セルのＳＯＣ値の演算精度を向上することができる。
【００７６】
なお、以上説明した第３の実施形態では、対象セルに流れる電池電流Ｉの絶対値が所定値を超えるときに、平滑化処理を行わずに前回のＳＯＣ値を保持するようにしたが、これ以外の条件を用いて平滑化処理の有無を判断することも可能である。例えば、対象セルに流れる電池電流Ｉの時間変化量を測定し、その絶対値が所定値を超えるときに、平滑化処理を行わずに前回のＳＯＣ値を保持してもよい。このようにしても、上記（５）と同様の作用効果を奏することができる。さらに別の条件を用いて平滑化処理の有無を判断してもよい。
【００７７】
（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、電池状態推定装置１１０において、ＳＯＣ演算部１１４で求められた平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎが急変したか否かを判断し、急変したと判断した場合にはその変化量を制限する変化量制限処理を実施する例を説明する。なお、本実施形態に係る電池システム１０００の構成や、計測部２００および組電池４００の構成や、電池状態推定装置１１０の機能ブロックは、図１〜図３でそれぞれ説明したものと同様であるため、以下では説明を省略する。
【００７８】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の処理フローを示す図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、組電池４００が通電状態であるときに、所定の処理周期ごとに図１０に示す処理フローを実行することで、各セル４０１の充電状態を推定する。
【００７９】
ステップＳ１０〜Ｓ８０では、第１の実施形態で説明したのと同様の処理をそれぞれ実施する。
【００８０】
ステップＳ８１では、ＳＯＣ演算部１１４により、ステップＳ８０で算出した平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎが所定の差分閾値Ｓｔｈより大きいか否かを判定する。実差分値ΔＳＯＣｎが差分閾値Ｓｔｈを超えていればステップＳ８２へ進み、そうでなければステップＳ９０に進む。
【００８１】
ステップＳ８１からステップＳ８２に進んだ場合、ステップＳ８２では、ステップＳ８０で算出した平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎを差分閾値Ｓｔｈに置き換える。これにより、平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎが差分閾値Ｓｔｈ以下となるように制限する。ステップＳ８２の処理を実施したら、ＳＯＣ演算部１１４は、差分閾値Ｓｔｈで置き換えられた制限後の実差分値ΔＳＯＣｎを用いてステップＳ９０の処理を実行することで、対象セルのＳＯＣ値であるＳＯＣｎを算出する。
【００８２】
全てのセル４０１を対象セルとしてＳ３０〜Ｓ９０の処理を実施できたら、電池状態推定装置１１０は図１０の処理フローを終了する。
【００８３】
以上説明した本発明の第４の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）〜（３）に加えて、さらに以下（６）の作用効果を奏する。
【００８４】
（６）ＳＯＣ演算部１１４は、平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎを所定値以下に制限する変化量制限処理を行う。このようにしたので、複数のセル４０１が直列に接続された組電池４００において実際には生じることがないΔＳＯＣｎの急変が測定誤差等により誤って算出されたときには、これを制限して、対象セルのＳＯＣ値の演算精度を向上することができる。
【００８５】
（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。前述の第１の実施形態では、電池状態推定装置１１０において、組電池４００全体での各セル４０１のＣＣＶ、ＯＣＶおよびＳＯＣの平均値を、基準セルのＣＣＶ、ＯＣＶおよびＳＯＣ値として取得する例を説明した。これに対して、以下に説明する第５の実施形態では、特定のセル４０１を基準セルとして設定し、その基準セルのＣＣＶ、ＯＣＶおよびＳＯＣ値を取得する例を説明する。なお、本実施形態に係る電池システム１０００の構成や、計測部２００および組電池４００の構成は、図１、図２でそれぞれ説明したものと同様であるため、以下では説明を省略する。
【００８６】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、第１の実施形態で説明したセル電圧取得部１１１、基準セル情報取得部１１２、仮ＳＯＣ演算部１１３、ＳＯＣ演算部１１４の各機能ブロックを有している。
【００８７】
本実施形態において、基準セル情報取得部１１２は、組電池４００に含まれる複数のセル４０１のうち特定のセル４０１を基準セルに設定し、組電池４００が通電状態であるときに計測部２００が計測した当該基準セルのセル電圧Ｖｒｅｆと、電池電流Ｉおよび電池温度Ｔとを取得する。そして、取得したセル電圧Ｖｒｅｆを基準セルの閉回路電圧（ＣＣＶ）を表す基準セル電圧ＣＣＶｒｅｆとして出力する。さらに、取得したセル電圧Ｖｒｅｆ、電池電流Ｉおよび電池温度Ｔに基づいて、当該セル基準セルの開回路電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣ値を算出し、これらの算出結果を、基準セルの開回路電圧ＯＣＶｒｅｆおよび基準セル充電状態ＳＯＣｒｅｆとしてそれぞれ出力する。
【００８８】
なお、基準セル情報取得部１１２では、ＯＣＶやＳＯＣの値をなるべく高精度に取得可能なセル４０１を基準セルとすることが好ましい。例えば、温度測定部２１３における温度センサの設置位置に対応するセル４０１を基準セルとすることで、当該セル４０１の温度を正確に測定できるため、当該セル４０１のＯＣＶを高精度に算出できる。また、そのＯＣＶからＳＯＣを高精度に算出できる。
【００８９】
あるいは、セル電圧取得部１１１によって所定の周期ごとにＣＣＶが順次測定される組電池４００の複数のセル４０１のうち、電池電流Ｉの測定タイミングに最も近いタイミングでＣＣＶが測定されたセル４０１を、基準セルとしてもよい。このようにすれば、電池電流Ｉの測定タイミングと、当該セル４０１のＣＣＶの測定タイミングとが略同期するため、下記の等価回路式（８）を用いて、当該セル４０１のＣＣＶからＯＣＶを高精度に算出できる。また、そのＯＣＶからＳＯＣを高精度に算出できる。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ×Ｉ×Ｒ    ・・・（８）
【００９０】
なお、上記で説明した例以外にも、基準セル情報取得部１１２は任意のセル４０１を基準セルに設定し、その基準セルに対してＣＣＶｒｅｆ、ＯＣＶｒｅｆおよびＳＯＣｒｅｆを取得することができる。
【００９１】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る電池状態推定装置１１０の処理フローを示す図である。本実施形態の電池状態推定装置１１０は、組電池４００が通電状態であるときに、所定の処理周期ごとに図１２に示す処理フローを実行することで、各セル４０１の充電状態を推定する。
【００９２】
ステップＳ１０Ａでは、基準セル情報取得部１１２により、基準セル電圧ＣＣＶｒｅｆを取得する。ここでは基準セル情報取得部１１２は、前述のような観点に基づいて組電池４００の複数のセル４０１の中から予め設定された基準セルを選択し、その基準セルのセル電圧の測定結果を計測部２００から取得する。そして、取得したセル電圧の値を基準セル電圧ＣＣＶｒｅｆとして仮ＳＯＣ演算部１１３に出力する。
【００９３】
ステップＳ２０Ａでは、基準セル情報取得部１１２により、基準セル充電状態ＳＯＣｒｅｆと、基準セルの非通電時のセル電圧ＯＣＶｒｅｆとを算出する。ここでは基準セル情報取得部１１２は、例えば、計測部２００から取得した電池温度Ｔに基づいて基準セルの抵抗値Ｒを推定し、前述の等価回路式（８）を用いて、ステップＳ１０Ａで取得したＣＣＶｒｅｆに対応するＯＣＶｒｅｆを求める。そして、記憶部１２０に記憶されている特性情報に含まれる基準セルのＯＣＶとＳＯＣの関係を用いて、ＯＣＶｒｅｆの算出結果からＳＯＣｒｅｆを算出することができる。なお、他の方法でＳＯＣｒｅｆとＯＣＶｒｅｆをそれぞれ算出してもよい。いずれかの方法でＳＯＣｒｅｆとＯＣＶｒｅｆを算出できたら、基準セル情報取得部１１２は、算出したＯＣＶｒｅｆとＳＯＣｒｅｆの値を、仮ＳＯＣ演算部１１３とＳＯＣ演算部１１４にそれぞれ出力する。
【００９４】
ステップＳ３０において第１の実施形態で説明したのと同様の処理を実施した後、ステップＳ４０Ａでは、仮ＳＯＣ演算部１１３により、対象セルと基準セルとのセル電圧差ΔＶｎを算出する。ここでは仮ＳＯＣ演算部１１３は、ステップＳ３０でセル電圧取得部１１１より入力された対象セルのセル電圧ＣＣＶｎから、ステップＳ１０Ａで基準セル情報取得部１１２より入力された基準セル電圧ＣＣＶｒｅｆを減算することにより、セル電圧差ΔＶｎを算出する。すなわち、ステップＳ４０Ａにおいてセル電圧差ΔＶｎは以下の式（１Ａ）で求められる。
ΔＶｎ＝ＣＣＶｎ−ＣＣＶｒｅｆ    ・・・（１Ａ）
【００９５】
ステップＳ５０Ａでは、仮ＳＯＣ演算部１１３により、対象セルの仮のＯＣＶの値であるＯＣＶｎｘを算出する。ここでは仮ＳＯＣ演算部１１３は、ステップＳ４０Ａで算出したセル電圧差ΔＶｎにステップＳ２０Ａで算出したＯＣＶｒｅｆを加算することにより、ＯＣＶｎｘを算出する。すなわち、ステップＳ５０ＡにおいてＯＣＶｎｘは以下の式（２Ａ）で求められる。
ＯＣＶｎｘ＝ΔＶｎ＋ＯＣＶｒｅｆ    ・・・（２Ａ）
【００９６】
ステップＳ６０において第１の実施形態で説明したのと同様の処理を実施した後、ステップＳ７０Ａでは、ＳＯＣ演算部１１４により、基準セルに対する対象セルのＳＯＣの仮の差分値ΔＳＯＣｎｘを算出する。ここではＳＯＣ演算部１１４は、ステップＳ６０で仮ＳＯＣ演算部１１３から入力されたＳＯＣｎｘの値から、ステップＳ２０Ａで基準セル情報取得部１１２から入力されたＳＯＣｒｅｆの値を減算することにより、ΔＳＯＣｎｘを算出する。すなわち、ステップＳ７０ＡにおいてΔＳＯＣｎｘは以下の式（３Ａ）で求められる。
ΔＳＯＣｎｘ＝ＳＯＣｎｘ−ＳＯＣｒｅｆ    ・・・（３Ａ）
【００９７】
ステップＳ８０において第１の実施形態で説明したのと同様の処理を実施した後、ステップＳ９０Ａでは、ＳＯＣ演算部１１４により、ステップＳ８０の平滑化処理の結果を用いて、対象セルのＳＯＣ値を算出する。ここではＳＯＣ演算部１１４は、ステップＳ２０Ａで基準セル情報取得部１１２から入力されたＳＯＣｒｅｆの値に、ステップＳ８０で求められた平滑化処理後の実差分値ΔＳＯＣｎを加算することで、対象セルのＳＯＣ値であるＳＯＣｎを算出する。すなわち、ステップＳ９０ＡにおいてＳＯＣｎは以下の式（５Ａ）で求められる。
ＳＯＣｎ＝ＳＯＣｒｅｆ＋ΔＳＯＣｎ    ・・・（５Ａ）
【００９８】
ステップＳ９０Ａで対象セルに対するＳＯＣｎを算出したら、ステップＳ３０に戻り、Ｓ３０〜Ｓ９０Ａの処理を繰り返す。全てのセル４０１を対象セルとしてＳ３０〜Ｓ９０Ａの処理を実施できたら、電池状態推定装置１１０は図１２の処理フローを終了する。
【００９９】
以上説明した本発明の第５の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）〜（３）に加えて、さらに以下（７）の作用効果を奏する。
【０１００】
（７）組電池４００には、複数のセル４０１の少なくともいずれか一つに対応する位置に温度センサが設置されている。基準セル情報取得部１１２は、温度センサの設置位置に対応するセル４０１を基準セルとする。あるいは、セル電圧取得部１１１は、所定の周期ごとに順次測定された組電池４００の各セル４０１の閉回路電圧を対象セルの閉回路電圧ＣＣＶｎとして取得する。このとき、基準セル情報取得部１１２は、組電池４００の複数のセル４０１のうち、電池電流Ｉの測定タイミングに最も近いタイミングで閉回路電圧が測定されたセル４０１を、基準セルとする。このようにしたので、基準セルの閉回路電圧ＣＣＶｒｅｆ、開回路電圧ＯＣＶｒｅｆおよび基準セル充電状態ＳＯＣｒｅｆを正確に取得することができる。
【０１０１】
（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、電池状態推定装置１１０による各セルのＳＯＣの算出結果に基づいて、組電池４００の各セルのバランシングを実施する電池システムの例を説明する。
【０１０２】
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る電池システム１０００Ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の電池システム１０００Ａは、電池制御装置１００Ａ、計測部２００、出力部３００、組電池４００、バランシング部５００を備えている。なお、計測部２００、出力部３００および組電池４００については、第１の実施形態で説明した電池システム１０００のものとそれぞれ同じであるため、以下では説明を省略する。
【０１０３】
電池制御装置１００Ａは、組電池４００の動作を制御する装置であり、電池状態推定装置１１０、記憶部１２０およびバランシング制御装置１３０を備える。電池状態推定装置１１０は、組電池４００の各セルのＳＯＣを算出する装置であり、第１〜第５の各実施形態で説明したもののいずれかとすることができる。記憶部１２０は、第１の実施形態で説明したように、組電池４００の各セルの内部抵抗Ｒ、分極電圧Ｖｐ、充電効率、許容電流、全容量などの、あらかじめ知ることができる特性情報を記憶している。
【０１０４】
バランシング制御装置１３０は、電池状態推定装置１１０が求めた各セルのＳＯＣ値に基づいて、各セルの放電時間を制御するための信号をバランシング部５００に出力する。バランシング部５００は、組電池４００の各セルに対応してそれぞれ設けられた複数のバランシングスイッチ（不図示）を有している。各バランシングスイッチの動作は、バランシング制御装置１３０からの入力信号に応じて制御される。これにより、組電池４００のバランシング制御が行われ、各セルのＳＯＣのバラツキが抑制される。
【０１０５】
以上説明した本発明の第６の実施形態によれば、第１〜第５の各実施形態で説明した（１）〜（７）に加えて、さらに以下（８）の作用効果を奏する。
【０１０６】
（８）電池制御装置１００Ａは、電池状態推定装置１１０と、電池状態推定装置１１０が求めた各セルのＳＯＣ値に基づいて、組電池４００のバランシングを制御するバランシング制御装置１３０とを備える。このようにしたので、電池状態推定装置１１０による各セルのＳＯＣの算出結果を利用して、組電池４００における各セルのバラツキを確実に低減することができる。
【０１０７】
なお、以上説明した第１〜第６の各実施形態は、任意に組み合わせてもよい。
【０１０８】
以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容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。
【０１０９】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１８−１４２４７１（２０１８年７月３０日出願）
【符号の説明】
【０１１０】
１００…電池制御装置、
１１０…電池状態推定装置、
１１１…セル電圧取得部、
１１２…基準セル情報取得部、
１１３…仮ＳＯＣ演算部、
１１４…ＳＯＣ演算部、
１１５…重み係数演算部、
１２０…記憶部、
１３０…バランシング制御装置、
２００…計測部、
２１０…セル電圧測定部、
２１１…総電圧測定部、
２１２…電流測定部、
２１３…温度測定部、
３００…出力部、
４００…組電池、
４０１…セル、
５００…バランシング部、
１０００…電池システム
【図１】
0006947937.tif 000002
【図２】
0006947937.tif 000003
【図３】
0006947937.tif 000004
【図４】
0006947937.tif 000005
【図５】
0006947937.tif 000006
【図６】
0006947937.tif 000007
【図７】
0006947937.tif 000008
【図８】
0006947937.tif 000009
【図９】
0006947937.tif 000010
【図１０】
0006947937.tif 000011
【図１１】
0006947937.tif 000012
【図１２】
0006947937.tif 000013
【図１３】
0006947937.tif 000014