JP2007171045A - 電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法 - Google Patents

電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】車両の運行中において二次電池の分極電圧に対して補正を行なうことができ、二次電池の分極電圧を正確に推定し得る電池用制御装置、及び二次電池の分極電圧推定方法を提供する。
【解決手段】二次電池４０の電流値Ｉを測定する電流測定部２と、端子電圧の電圧を測定する電圧測定部４と、電流値Ｉから積算容量Ｑを算出する積算容量算出部７と、積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑから第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する第１の分極電圧推定部９と、積算容量Ｑから起電力Ｖｋを算出する起電力算出部８と、無負荷電圧Ｖ0を算出する無負荷電圧算出部１３と、無負荷電圧Ｖ0から起電力Ｖｋを減算して第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する第２の分極電圧推定部１０と、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する分極電圧補正部１１とで、電池用制御装置１を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池を制御するための電池用制御装置、及び二次電池の分極電圧推定方法に関する。
近年、二次電池は、燃料電池や太陽電池、更には発電機と組み合わされ、電源システムとして利用されることがある。発電機は、風力や水力といった自然による力や、内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような二次電池を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を二次電池によって蓄積しておくことによって、エネルギー効率の向上を図っている。
このようなシステムの一例としては、近年、動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド自動車（「ＨＥＶ」：Hybrid Electric Vehicle）が挙げられる。ＨＥＶ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、二次電池の充電を行なう。また、ＨＥＶは、車両の制動時や減速時には、車輪によってモータを駆動し、モータを発電機として利用することによっても、二次電池の充電を行なう。逆に、エンジンからの出力が小さい場合には、ＨＥＶは、不足の動力を補うため、二次電池を放電してモータを駆動する。
このように、ＨＥＶにおいては、従来の自動車では熱として大気中に放出されていたエネルギーを二次電池に蓄積できるため、従来の自動車に比べて、エネルギー効率を高めることができ、燃費の飛躍的な向上を図ることができる。
また、二次電池には、過放電や過充電が行われると、電池性能が劣化してしまうという問題がある。このため、ＨＥＶにおいては、電池用制御装置（以下「電池ＥＣＵ：Electric Control Unit」という。）が、二次電池の電池残量（ＳＯＣ：State of Charge）を推定し、推定されたＳＯＣに基づいて二次電池の充放電（入出力）を制御している。一般的には、電池ＥＣＵは、ＳＯＣが４０％〜７０％の範囲内に収まるように充放電を制御するが、このとき、ＳＯＣを正確に推定することが重要となる。
電池ＥＣＵは、例えば、以下に示すように、充放電履歴を用いてＳＯＣの推定を行なっている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、先ず、電池ＥＣＵは、二次電池の充放電時の電流の電流値Ｉと、それに対応する二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとのペアデータを複数個取得し、これらを充放電履歴として記憶する。次に、電池ＥＣＵは、充放電履歴（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）を求める。次に、電池ＥＣＵは、電流値０（ゼロ）に対応する電圧値（電圧Ｖ−電流Ｉ近似直線の切片）を無負荷電圧ＯＣＶとして推定する。
更に、分極電圧Ｖｂｕｎを推定するため、電池ＥＣＵは、充放電された電流Ｉから積算容量Ｑを算出する。次に、電池ＥＣＵは、単位時間当たりの積算容量の変化量△Ｑを求める。次に、電池ＥＣＵは、変化量△Ｑに対して時間遅延処理及び平均化処理を行なって、△Ｑ´を算出する。次いで、電池ＥＣＵは、電池温度を縦軸、△Ｑ´を横軸とし、縦軸と横軸との交点に対応する分極電圧が特定されたマップに、測定された二次電池の温度と算出した変化量△Ｑ´とを当てはめて、対応する分極電圧を特定し、これを分極電圧Ｖｂｕｎとする。
次に、電池ＥＣＵは、推定した無負荷電圧ＯＣＶから、推定した分極電圧Ｖｂｕｎを減算することによって起電力Ｅを求める。その後、電池ＥＣＵは、算出した起電力Ｅを、起電力とＳＯＣとの関係を示すマップ（起電力マップ）に当てはめ、算出した起電力Ｅに対応するＳＯＣを求め、これを二次電池のＳＯＣとする。
このように、ＳＯＣを正確に推定するためには、無負荷電圧ＯＣＶや分極電圧Ｖｂｕｎを正確に推定することが重要となる。但し、分極電圧Ｖｂｕｎには、二次電池が開放端状態で放置されると、時間の経過と共に徐々に低下し、やがて０（ゼロ）になるという性質がある。この場合、電池ＥＣＵが推定した分極電圧Ｖｂｕｎと実際の分極電圧との間の誤差が大きくなり、正確な分極電圧Ｖｂｕｎを取得するためには、推定された分極電圧Ｖｂｕｎに対して補正を行なう必要性がある。
このため、例えば、特許文献２に開示の電池ＥＣＵは、以下に示すように、分極電圧に対して補正を行なっている。先ず、電池ＥＣＵは、車両のイグニッションスイッチがＯＮされると、その時の二次電池の端子電圧と前回イグニッションスイッチがＯＦＦされた時の二次電池の端子電圧との差を求め、これと判定値とを比較する。
次に、電圧差が判定値よりも小さい場合は、電池ＥＣＵは、前回イグニッションスイッチがＯＦＦされるまでに推定され、且つ、記憶された分極電圧を初期値に設定する。一方、電圧差が判定値よりも大きい場合は、電池ＥＣＵは、分極電圧の初期値を０（ゼロ）に設定する。
このような補正が行なわれるため、特許文献２に開示の電池ＥＣＵにおいては、車両が長期間放置された場合であっても、正確な分極電圧が推定され、結果、正確なＳＯＣが推定される。
特開２００３−１９７２７５号公報 特開２００４−２７１４３４号公報
しかしながら、特許文献２に開示の電池ＥＣＵでは、車両が放置された場合にしか、分極電圧Ｖｂｕｎに対して補正は行われない。また、分極電圧Ｖｂｕｎは、充放電時の電流の大きさ、電池温度、車両の状況に応じて変動し、車両の運行中においても、電池ＥＣＵが推定した分極電圧Ｖｂｕｎと実際の分極電圧との間の誤差は大きくなる。このため、電池ＥＣＵに対しては、車両の運行中においても、分極電圧Ｖｂｕｎの誤差を補正することが求められている。
本発明の目的は、上記問題を解消し、二次電池を使用する機器が起動している間において二次電池の分極電圧に対して補正を行なうことができ、二次電池の分極電圧を正確に推定し得る電池用制御装置、及び二次電池の分極電圧推定方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明における電池用制御装置は、二次電池の分極電圧を推定する電池用制御装置であって、前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉを測定する電流測定部と、前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖを測定する電圧測定部と、前記電流測定部が測定した電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する積算容量算出部と、前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する第１の分極電圧推定部と、前記積算容量算出部が算出した前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する起電力算出部と、前記電流値Ｉとそれに対応する前記電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する無負荷電圧算出部と、前記無負荷電圧算出部が算出した無負荷電圧Ｖ0と、前記起電力算出部が算出した前記起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する第２の分極電圧推定部と、前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する分極電圧補正部とを備えることを特徴とする。
（数７）
Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
また、上記目的を達成するために、本発明における二次電池の分極電圧推定方法は、二次電池の分極電圧を推定するための方法であって、（ａ）前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する工程と、（ｂ）前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出された前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する工程と、（ｄ）前記電流値Ｉとそれに対応する前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する工程と、（ｅ）前記（ｄ）の工程で算出された無負荷電圧Ｖ0と、前記（ｃ）の工程で算出された前記起電力Ｖｋとを上記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する工程と、（ｆ）前記（ｂ）の工程で推定された前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記（ｅ）の工程で推定された前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
更に、上記目的を達成するために、本発明におけるプログラムは、二次電池の分極電圧をコンピュータに推定させるためのプログラムであって、（ａ）前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出するステップと、
（ｂ）前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定するステップと、（ｃ）前記（ａ）のステップで算出された前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出するステップと、（ｄ）前記電流値Ｉとそれに対応する前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出するステップと、（ｅ）前記（ｄ）のステップで算出された無負荷電圧Ｖ0と、前記（ｃ）のステップで算出された前記起電力Ｖｋとを上記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定するステップと、（ｆ）前記（ｂ）のステップで推定された前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記（ｅ）のステップで推定された前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
以上のように本発明においては、機器の起動中に測定された積算容量Ｑに基づいて、２種類の推定方法によって二次電池の分極電圧が推定される。更に、本発明においては、それぞれの方法で推定された分極電圧から補正値が求められ、これを用いて分極電圧の補正が行なわれる。このため、本発明によれば、機器の起動中において、二次電池の分極電圧に対して補正を行うことができ、二次電池の分極電圧を正確に推定することが可能となる。
本発明における電池用制御装置は、二次電池の分極電圧を推定する電池用制御装置であって、前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉを測定する電流測定部と、前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖを測定する電圧測定部と、前記電流測定部が測定した電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する積算容量算出部と、前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する第１の分極電圧推定部と、前記積算容量算出部が算出した前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する起電力算出部と、前記電流値Ｉとそれに対応する前記電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する無負荷電圧算出部と、前記無負荷電圧算出部が算出した無負荷電圧Ｖ0と、前記起電力算出部が算出した前記起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する第２の分極電圧推定部と、前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する分極電圧補正部とを備えることを特徴とする。
（数８）
Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
上記本発明における電池用制御装置においては、前記二次電池を使用する機器の起動時から設定単位時間がｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とし、前記設定単位時間の毎経過時に、前記積算容量算出部が、前記時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出し、前記第１の分極電圧推定部が、前記積算容量Ｑ（ｎ）の単位時間あたりの変化量△Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を推定し、前記起電力算出部が、前記積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における前記二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）を算出し、前記無負荷電圧算出部が、前記時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出し、前記第２の分極電圧推定部が、上記式（１）の代わりに下記式（２）を用いて、前記時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定し、前記分極電圧補正部が、前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を補正する態様とすることができる。
（数９）
Ｖｂｕｎ２（ｎ）＝Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）＋｛Ｖ0（ｎ）−Ｖｋ（ｎ）｝
−｛Ｖ0（ｎ−１）−Ｖｋ（ｎ−１）｝ ・・・（２）
上記態様においては、過去の分極電圧を考慮して、現在の分極電圧の補正が行なわれる。このため、上記態様によれば、分極電圧の推定精度を高めることができ、よりいっそう、二次電池の性能劣化を抑制することができる。
更に、上記本発明における電池用制御装置においては、前記分極電圧補正部が、前記差が基準値を超えた場合に補正を行なう態様とすることもできる。
また、本発明における二次電池の分極電圧推定方法は、二次電池の分極電圧を推定するための方法であって、（ａ）前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する工程と、（ｂ）前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する工程と、（ｃ）前記（ａ）の工程で算出された前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する工程と、（ｄ）前記電流値Ｉとそれに対応する前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する工程と、（ｅ）前記（ｄ）の工程で算出された無負荷電圧Ｖ0と、前記（ｃ）の工程で算出された前記起電力Ｖｋとを上記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する工程と、（ｆ）前記（ｂ）の工程で推定された前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記（ｅ）の工程で推定された前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
上記本発明における二次電池の分極電圧推定方法においては、前記二次電池を使用する機器の起動時から設定単位時間がｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とし、前記設定単位時間の毎経過時に、前記（ａ）の工程において、前記時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出し、前記（ｂ）の工程において、前記積算容量Ｑ（ｎ）の単位時間あたりの変化量△Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を推定し、前記（ｃ）の工程において、前記積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における前記二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）を算出し、前記（ｄ）の工程において、前記時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出し、前記（ｅ）の工程において、上記式（１）の代わりに上記式（２）を用いて、前記時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定し、前記（ｆ）の工程において、前記（ｂ）の工程で推定した前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と、前記（ｅ）の工程で推定した前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を補正する態様とすることができる。
上記態様においては、過去の分極電圧を考慮して、現在の分極電圧の補正が行なわれる。このため、上記態様によれば、分極電圧の推定精度を高めることができ、よりいっそう、二次電池の性能劣化を抑制することができる。
また、上記本発明における分極電圧推定方法においては、前記（ｆ）の工程において、前記差が基準値を超えた場合に補正を行なう態様とすることもできる。
また、本発明は、上記の本発明における二次電池の分極電圧推定方法を具現化するためのプログラムであっても良い。このプログラムをコンピュータにインストールして実行することにより、本発明における二次電池の分極電圧推定方法を実行できる。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。最初に、図１を用いて、本実施の形態１における電池用制御装置を搭載した電動車両の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電池用制御装置を搭載した電動車両の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施の形態１における電池用制御装置を搭載した電動車両は、ＨＥＶである。電動車両は、ドライブシャフト２８に動力を伝達する動力源として、エンジン２４と、モータ２６とを備えている。ドライブシャフト２８は、車輪（図示せず）に接続されている。また、電動車両は、モータ２６への電力供給源として二次電池４０を備えている。二次電池４０の電力は、リレーユニット２９及びインバータ２２を介してモータ２６に供給される。インバータ２２は、二次電池４０からの直流をモータ駆動用の交流に変換する。
エンジン２４は、動力分割機構２５、減速機２７及びドライブシャフト２８を介して車輪に動力を伝達している。モータ２６は、減速機２７及びドライブシャフト２８を介して車輪に動力を伝達している。二次電池４０に充電が必要な場合は、エンジン２４の動力の一部が、動力分割機構２５を介して、発電機２３に伝達される。
発電機２３によって発生した電力は、インバータ２２及びリレーユニット２９を介して二次電池４０に供給され、充電に利用される。また、電動車両の減速時や制動時においては、モータ２６が発電機として利用される。モータ２６によって発生した電力も、インバータ２２及びリレーユニット２９を介して二次電池４０に供給され、充電に利用される。
リレーユニット２９は、リレー３０〜３２と、抵抗３３とを備えている。リレー３１は、二次電池４０の正極端子とインバータ２２の高電位入力端子との間に接続されている。リレー３２は、二次電池４０の負極端子とインバータ２２の低電位入力端子との間に接続されている。リレー３０は、抵抗３３に対して直列に接続され、リレー３１に対して並列に接続されている。リレー３０は、抵抗３３と共に、車両の起動時にインバータ２２の平滑用コンデンサ（図示せず）をプリチャージするのに用いられる。
また、電動車両は、制御装置として、電池用制御装置（電池ＥＣＵ）１と、車両用制御装置（車両ＥＣＵ）２０と、エンジン用制御装置（エンジンＥＣＵ）２１とを備えている。エンジンＥＣＵ２１は、主に、エンジン２４の点火時期や燃料噴射量等を制御している。電池ＥＣＵ１は、二次電池４０の電圧の測定、ＳＯＣの算出、劣化判定を行ない、これらの結果を情報として車両ＥＣＵ２０に送信する。なお、電池ＥＣＵ１については、図２を用いて後述する。
車両ＥＣＵ２０は、電池ＥＣＵ１やエンジンＥＣＵ２１等から入力される情報に基づいて、インバータ２２を制御し、これによって、モータ２６の駆動を制御している。エンジンＥＣＵ２１から入力される情報としては、エンジン２４の運転状態やクランクシャフトの回転角等が挙げられる。電池ＥＣＵ１からの情報としては、上述した二次電池４０のＳＯＣ等の情報の他に、二次電池４０の放電電力の上限値（出力制限値）等も挙げられる。また、アクセルペダル３７の操作量、ブレーキペダル３６の操作量、シフトレバー３５で選択されているシフトレンジ等も、車両ＥＣＵ２０に入力されており、これらの情報もインバータ２２の制御に利用される。
また、車両ＥＣＵ２０は、起動電圧（最小動作電圧）のリレー３０〜３２への供給により、リレー３０〜３２を閉状態とし、起動電圧の供給の停止により、リレー３０〜３２を開状態とする。具体的には、車両ＥＣＵ２０は、イグニッション（ＩＧ）３４のオンを検出すると、先ず、リレー３０及びリレー３２を閉状態にする。これにより、インバータ２２の平滑用コンデンサへのプリチャージが行われる。プリチャージが終了すると、車両ＥＣＵ２０は、リレー３１を閉状態にして、二次電池４０からインバータ２２を介してモータ２６へと電力が供給されるようにする。また、車両ＥＣＵ２０は、イグニッション（ＩＧ）３４のオフを検出すると起動電圧の供給を停止する。
また、車両ＥＣＵ２０は、イグニッション３４のオンを検出すると、起動電圧を供給する前に、そのことを通知する信号を電池ＥＣＵ１に送信する。一方、車両ＥＣＵ２０は、イグニッション３４のオフを検出すると、起動電圧の供給を停止すると同時に、そのことを通知する信号を電池ＥＣＵ１に送信する。
本実施の形態において、二次電池４０は、電池ブロックＢ1〜Ｂ20を直列に接続して構成されている。電池ブロックＢ1〜Ｂ20は、電池ケース４２に収容されている。また、電池ブロックＢ1〜Ｂ20それぞれは、２個の電池モジュールを電気的に直列に接続して構成されており、更に、各電池モジュールは、６個の単電池１１を電気的に直列に接続して構成されている。各単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等を用いることができる。なお、電池ブロック、電池モジュール、単電池１１の数は特に限定されるものではない。二次電池４０の構成も上記した例に限定されるものではない。
また、電池ケース４２内には、複数の温度センサ４３が配置されている。複数の温度センサ４３の配置は、比較的温度が近い複数の電池ブロックを１つのグループとして、或いはいずれの電池ブロックとも比較的温度差がある１つの電池ブロックを１つのグループとして、グループ毎に１つの温度センサ４３を配置することによって行なわれている。また、グループ分けは、事前の実験等によって、各電池ブロックの温度を計測することによって行なわれている。
次に、本実施の形態における電池用制御装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における電池用制御装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、電池ＥＣＵ１（電池用制御装置）は、主に、電流測定部２と、電圧測定部４と、温度測定部３と、演算部５と、記憶部（メモリ）６とを備えている。
電圧測定部４は、二次電池４０の端子電圧の電圧値Ｖを測定している。本実施の形態では、電圧測定部４は、電池ブロックＢ1〜Ｂ20それぞれの端子電圧Ｖｕ1〜Ｖｕ20を測定する。また、電圧測定部４は、端子電圧Ｖｕ1〜Ｖｕ20を特定する電圧データを生成し、これを演算部５に出力している。電圧測定部４による演算部５への電圧データの出力は、予め設定された周期で行われ、演算部５は電圧データを記憶部６に格納する。
電流測定部２は、二次電池４０の充放電時における電流の電流値Ｉを測定している。本実施の形態では、電流測定部２は、電流センサ４４が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいて、充電時に二次電池４０に入力された電流の電流値Ｉと、放電時に二次電池４０から出力された電流の電流値Ｉとを特定する電流データを生成し、これを演算部５に出力する。また、電流測定部２は、充電時をマイナス、放電時をプラスとして電流データを生成する。電流測定部２による演算部５への電流データの出力も、予め設定された周期で行われ、演算部５は電流データも記憶部６に格納する。
温度測定部３は、二次電池４０の電池温度の測定を行なっている。本実施の形態では、温度測定部３は、グループ毎に設置された各温度センサ４３が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換し、これに基づいてグループ毎の電池温度を特定する温度データを生成し、これを演算部５に出力する。温度測定部３による演算部５への温度データの出力も、予め設定された周期で行われ、演算部５は温度データも記憶部６に格納する。
演算部５は、積算容量算出部７、起電力算出部８、第１の分極電圧推定部９、第２の分極電圧推定部１０、分極電圧補正部１１、ＳＯＣ算出部１２及び無負荷電圧算出部１３を備えている。演算部５は、この構成により、分極電圧の推定及び補正を行い、更に、得られた分極電圧を用いて、二次電池４０のＳＯＣの推定も行なう。以下、各部について具体的に説明する。
積算容量算出部７は、電流測定部２が測定した電流値Ｉに基づいて、二次電池４０の積算容量Ｑを算出する。本実施の形態１では、積算容量算出部７は、記憶部６に格納された電流データを読み出して電流値Ｉを取得し、取得された電流値Ｉが充電時の電流（−）の場合は充電効率を乗算する。
更に、積算容量算出部７は、得られた電流値（充電時の場合は乗算値）を設定された時間にわたって積算して、積算容量Ｑを算出する。また、積算容量算出部７は、得られた積算容量Ｑを設定された時間で除算し、単位時間（例えば、１分間）当たりの変化量△Ｑも算出する。積算容量Ｑ及び変化量△Ｑは記憶部６に格納される。
起電力算出部８は、積算容量算出部７が算出した積算容量Ｑに基づいて、二次電池の起電力Ｖｋを算出する。本実施の形態１では、起電力算出部８は、起電力と積算容量との関係を示す特性曲線、数式、またはマップ（テーブル）に積算容量Ｑを当てはめて起電力Ｖｋを求めている。また、起電力と積算容量との関係を示す特性曲線、数式及びマップは、電池温度をパラメータとするものである。
具体的には、本実施の形態１では、縦軸（又は横軸）を積算容量Ｑ、横軸（又は縦軸）を電池温度とし、縦軸と横軸との交点に対応する起電力Ｖｋが記録された二次元マップが、予め作成され、記憶部６に格納されている。起電力算出部８は、温度データに基づいて、グループ毎の電池温度の中から最も低い電池温度（最低電池温度）を特定し、これと、積算容量算出部７が算出した積算容量Ｑとを二次元マップに当てはめて、起電力Ｖｋを算出（推定）している。
第１の分極電圧推定部９は、積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する。本実施の形態１では、第１の分極電圧推定部９は、ローパスフィルタを備えており、これを用いて変化量△Ｑに対して時間遅延処理及び平均化処理を行なって、△Ｑ´を算出する。
具体的には、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１が、変化量△Ｑに対して遅れて変動するため、時間遅延処理により、この遅れに対応するローパスフィルタの時定数が決定される。また、ローパスフィルタを用いた平均化処理により、△Ｑの不要な高周波成分に相当する変動成分が除去され、△Ｑ´が算出される。なお、本実施の形態１では、ローパスフィルタは１次遅れ要素で構成されている。
また、第１の分極電圧推定部９は、△Ｑ´と分極電圧との関係を示す特性曲線、数式、またはマップに、算出した変化量△Ｑ´とを当てはめて、対応する分極電圧を特定し、これを第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１として推定する。また、△Ｑ´と分極電圧との関係を示す特性曲線、数式、またはマップは、電池温度をパラメータとするものである。
具体的には、本実施の形態１では、変化量△Ｑ´を縦軸（又は横軸）、電池温度を横軸（又は縦軸）とし、縦軸と横軸との交点に対応する第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１が記録された二次元マップが、予め作成され、記憶部６に格納されている。第１の分極電圧推定部９は、温度データから最低電池温度を特定し、これと、算出した変化量△Ｑ´とを二次元マップに当てはめて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定している。
無負荷電圧算出部１３は、電流値Ｉとそれに対応する電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する。具体的には、無負荷電圧算出部１３は、設定期間内において、電圧測定部４から出力された電圧データと、電流測定部２から出力された電流データとから、電池ブロック毎に、充放電時の電流の電流値Ｉとそれに対応する端子電圧の電圧値との組データを複数個取得する。取得された組データは、充放電履歴として、記憶部６に格納される。なお、対応する端子電圧の電圧値とは、電流値Ｉが測定されたときの端子電圧の電圧値をいう。
次に、無負荷電圧算出部１３は、記憶部６に格納された電池ブロック毎の組データの中から、代表となる電池ブロックの、上限及び下限を除いた平均的な組データを選択する。更に、無負荷電圧算出部１３は、この選択された代表となるペアデータから、回帰分析法を用いて、１次の近似直線（Ｖ−Ｉ近似直線）を求める。更に、無負荷電圧算出部１３は、Ｖ−Ｉ近似直線のＶ切片を求め、これを代表となる電池ブロックの無負荷電圧Ｖ0とする。なお、本実施の形態１では、代表となる電池ブロックを選択してＶ0の算出を行なっているが、これに限定されるものではない。たとえば、二次電池全体の無負荷電圧を算出しても良い。
第２の分極電圧推定部１０は、無負荷電圧算出部が算出した無負荷電圧Ｖ0と、起電力算出部８が算出した起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する。
（数１０）
Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
分極電圧補正部１１は、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する。本実施の形態１では、分極電圧補正部１１は、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１から第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を減算して得られた差に応じて補正係数を選択し、選択した補正係数を第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１に乗算することによって補正を行なっている。なお、この補正係数は、予め充放電実験等を行うことによって求めることができる。
ＳＯＣ算出部１２は、二次電池４０のＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣを車両ＥＣＵ２０へと出力している。本実施の形態１においては、ＳＯＣ算出部１２は、積算容量算出部７が算出した積算容量Ｑと予め設定された満充電時の二次電池４０の容量とから第１のＳＯＣを推定する。
また、ＳＯＣ算出部１２は、無負荷電圧算出部１３が算出した無負荷電圧Ｖ0を用いて第２のＳＯＣも推定する。具体的には、先ず、ＳＯＣ算出部１２は、無負荷電圧Ｖ0から、分極電圧補正部１１によって補正された後の第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を減算する。このとき得られた値は、起電力Ｖｋに相当する。
次に、ＳＯＣ算出部１２は、起電力を縦軸（又は横軸）、電池温度を横軸（又は縦軸）とし、縦軸と横軸との交点に対応するＳＯＣが記録された二次元マップに、算出された起電力と最低電池温度とを当てはめてＳＯＣを特定し、これを第２のＳＯＣとして推定する。なお、この二次元マップも記憶部６に格納されている。
更に、ＳＯＣ算出部１２は、第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとの差を求め、求めた差に基づいて第１のＳＯＣを補正し、補正後の第１のＳＯＣを車両ＥＣＵ２０に出力する。また、第１のＳＯＣの補正は、第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとの差に応じて、補正係数を第１の推定ＳＯＣに乗算することによって、又は所定値を第１のＳＯＣに加算することによって行うことができる。なお、この場合の補正係数及び所定値も、予め充放電実験等を行うことによって求めることができる。
次に、本発明の実施の形態１における二次電池の分極電圧推定方法について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。本実施の形態１における二次電池の分極電圧推定方法は、図１及び図２に示した本実施の形態１における電池ＥＣＵ（電池用制御装置）１を動作させることによって実施される。よって、以下においては、適宜図１及び図２を参酌しながら、図１及び図２に示す電池ＥＣＵ１の動作に基づいて説明する。
図３に示すように、最初に、積算容量算出部７によって、記憶部６に格納された電流データが読み出され、積算容量Ｑ及び変化量△Ｑの算出が行なわれる（ステップＳ１）。次に、第１の分極電圧推定部９によって、変化量△Ｑに対して時間遅延処理及び平均化処理が行なわれて△Ｑ´が算出され、更に、△Ｑ´を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１が推定される（ステップＳ２）。
次に、起電力算出部８によって、積算容量Ｑに基づいて二次電池４０の起電力Ｖｋが算出される（ステップＳ３）。次いで、無負荷電圧算出部１３によって、複数個の組データの取得が行われ、取得された組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0が算出される（ステップＳ４））。次に、第２の分極電圧推定部１０によって、ステップＳ４で得られた無負荷電圧Ｖ0とステップＳ３で得られた起電力Ｖｋとから、上記式（１）を用いて、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２が推定される（ステップＳ５）。
次に、分極電圧補正部１１によって、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差に応じた補正係数が求められ、これを用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１が補正される（ステップＳ６）。ステップＳ５により、補正された分極電圧が得られる。
次に、ＳＯＣ算出部１２によって、二次電池４０のＳＯＣが推定され、推定されたＳＯＣが車両ＥＣＵ２０へと送信され、処理が終了する（ステップＳ７）。本実施の形態１では、ＳＯＣ算出部１２は、ステップＳ１で得られた積算容量Ｑを用いて、第１のＳＯＣを推定し、更に、ステップＳ６で得られた分極電圧を用いて、第２のＳＯＣを推定する。また、ＳＯＣ算出部１２は、第１のＳＯＣと第２のＳＯＣとの差を求め、求めた差を用いて、第１のＳＯＣを補正した後、補正後の第１のＳＯＣを車両ＥＣＵ２０に送信する。なお、車両の起動後に最初に実施されるステップＳ７においては、ＳＯＣ算出部１２は、第２のＳＯＣを車両ＥＣＵに送信する。
なお、本実施の形態１において、図３に示したステップＳ１〜ステップＳ６は、車両の起動時から、設定された単位時間（例えば、１分間）が経過する度に行なわれているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、車両の起動時とは、本実施の形態１においては、イグニッションがオンされ、リレー３０〜３１が閉状態となる直前であるが、本発明はこれに限定されるものでもない。
以上のように本実施の形態１によれば、車両の運行中において二次電池４０の分極電圧に対して補正が行われるので、二次電池４０の分極電圧は従来に比べて正確に推定される。また、これにより、二次電池４０のＳＯＣの推定精度の向上も図られるため、従来に比べて、二次電池４０の性能劣化を抑制することもできる。
また、本実施の形態１における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）１は、マイクロコンピュータに、図３に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによっても、実現することができる。この場合、マイクロコンピュータのＣＰＵ（central processing unit）が演算部５として機能する。また、電圧センサの接続回路とＣＰＵとが電圧測定部４として機能し、電流センサの接続回路とＣＰＵとが電流測定部２として機能し、更に、温度センサ９の接続回路とＣＰＵとが温度測定部３として機能する。更に、マイクロコンピュータが備える各種メモリが記憶部６として機能する。
更に、ＨＥＶの分野においては、車両ＥＣＵが電池ＥＣＵとしても機能する態様が考えられる。この態様においては、本実施の形態１における電池用制御装置１は、車両ＥＣＵ２０を構成するマイクロコンピュータに、図３に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態２における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。本実施の形態２においても、二次電池の分極電圧推定方法は、本実施の形態２における電池ＥＣＵを動作させることによって実施される。
本実施の形態２における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）は、実施の形態１における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）と同様に、図１及び図２に示された構成を備えている。但し、本実施の形態２における電池用制御装置は、分極電圧補正部が行なう処理において、実施の形態１における電池用制御装置と異なっている。この点について、図４を用いて説明する。
図４に示すように、最初に、ステップＳ１１〜ステップＳ１５が実施される。但し、ステップＳ１１〜ステップＳ１５は、実施の形態１において図３に示したステップＳ１〜ステップＳ５と同様のステップであり、これらと同様に実施される。ステップＳ１１〜ステップＳ１５の実施により、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２とが得られる。
次に、実施の形態１と異なり、分極電圧補正部によって、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差が基準値α以上となっているかどうかの判定が行なわれる（ステップＳ１６）。
但し、本実施の形態１において、基準値αは、ＳＯＣの許容誤差量に基づいて設定される。基準値αは、許容誤差量が大きいほど大きな値に設定され、許容誤差量が小さいほど小さい値に設定される。例えば、ＳＯＣの許容誤差量が±１０％の場合であれば、基準値αは±０．１［Ｖ］以内に設定される。
第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差が基準値α未満の場合は、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１における誤差は看過できるため、分極電圧補正部は、第１の分極電圧の補正を行なわず、ステップＳ１９が実行される。
この場合、ステップＳ１９では、ＳＯＣ算出部は、ステップＳ１２で得られ、補正が行なわれていない第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を用いて第２のＳＯＣを推定する。また、ＳＯＣ算出部は、実施の形態１において図３に示したステップＳ７と同様に、第１のＳＯＣを推定し、これを第２のＳＯＣを用いて補正した後、車両ＥＣＵに、補正後の第１のＳＯＣを送信する。なお、車両の起動後に最初に実施されるステップＳ１９においては、ＳＯＣ算出部は、第２のＳＯＣを車両ＥＣＵに送信する。
一方、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差が基準値α以上となっている場合は、分極電圧補正部によって、実施の形態１において図３に示したステップＳ６と同様に、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差が求められ、求められた得られた差に応じた補正係数を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１が補正される（ステップＳ１７）。
更に、この場合は、実際の二次電池のＳＯＣと、ＳＯＣ算出部によって推定されたＳＯＣとの間に、大きな誤差が生じている可能性があり、この状態を改善する必要性がある。このため、分極電圧補正部によって、車両ＥＣＵに対して、ＳＯＣの変動幅を通常の場合よりも増加させるモータの駆動が指示される（ステップＳ１８）。
この結果、二次電池のＳＯＣは大きく変動し、充放電履歴として記憶されている組データの分布がそれまでよりも広がるため、無負荷電圧Ｖ0の算出精度が向上する。このため、第２のＳＯＣの算出精度も向上し、上記の誤差は小さくなる。
なお、本実施の形態２において「ＳＯＣの変動幅」とは、設定された時間内でのＳＯＣの最大値と最小値との差をいう。この時間は、例えば、５分以内に設定するのが好ましい。また、「通常の場合」とは、ＳＯＣが制御中心（例えば６０％）に対して±１０％前後で変動するように、車両ＥＣＵがモータの駆動を制御している状態をいう。具体的には、ＳＯＣが５０％〜７０％の範囲で変動するように、車両ＥＣＵがモータを駆動している状態をいう。
その後、ＳＯＣ算出部によって、実施の形態１において図３に示したステップＳ７と同様に、二次電池のＳＯＣが推定され、推定されたＳＯＣが車両ＥＣＵへと送信され、処理が終了する（ステップＳ１９）。なお、この場合においては、ステップＳ１７によって補正された第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を用いて第２のＳＯＣが算出される。
以上のように本実施の形態２によれば、分極電圧の誤差が大きく、それによって、推定されたＳＯＣにも誤差が生じている可能性が高い場合において、ＳＯＣの誤差を縮小することができる。よって、例えば、車両が長期間放置された場合のように、分極電圧がリセットされた場合において、ＳＯＣの誤差を縮小することができる。また、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、車両の運行中において二次電池の分極電圧に対して補正が行われ、二次電池の分極電圧は従来に比べて正確に推定される。
また、本実施の形態２における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）も、実施の形態１と同様に、マイクロコンピュータに、図４に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態３における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。
本実施の形態３における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）は、実施の形態１における電池用制御装置と同様に、図１及び図２に示された構成を備えている。但し、本実施の形態３における電池用制御装置は、第２の分極電圧補正部が行なう処理において、実施の形態１における電池用制御装置と異なっている。
また、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、以下の図５に示すステップは、車両の起動時から、設定された単位時間の毎経過時に実行される。本実施の形態３では、車両の起動時から設定単位時間△Ｔがｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とする。但し、ｎは１以上の整数である。
また、時間Ｔ（ｎ）における積算容量をＱ（ｎ）、時間Ｔ（ｎ）における二次電池の起電力をＶｋ（ｎ）、時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧をＶ0（ｎ）、時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧をＶｂｕｎ１（ｎ）、時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧をＶｂｕｎ２（ｎ）とする。積算容量Ｑ（ｎ）、起電力Ｖｋ（ｎ）、無負荷電圧をＶ0（ｎ）、第１の分極電圧をＶｂｕｎ１（ｎ）、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）は、算出または推定された後、記憶部６に時系列で格納される。
更に、本実施の形態３においては、時間Ｔ（ｎ）における電流値をＩ（ｎ）、時間Ｔ（ｎ）における電圧値をＶ（ｎ）とする。また、本実施の形態３において、設定単位時間の経過時には、設定単位時間が経過した時点のみならず、設定単位時間が経過する直前や経過した直後も含まれる。
以下、実施の形態１との相違点について説明する。図５に示すように、最初に、演算部は、設定単位時間の経過時に、現時点の設定単位時間の経過回数ｎを特定する（ステップＳ２１）。本実施の形態３においては、経過回数ｎは記憶部にパラメータｎとして格納されている。演算部は、記憶部に格納されたパラメータｎの数値を読み取ることで、経過回数ｎを特定している。
次に、演算部によって、記憶部から、時間Ｔ（ｎ−１）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ−１）、起電力Ｖｋ（ｎ−１）、及び第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）の読み出しが行なわれる（ステップＳ２２）。
次いで、積算容量算出部によって、時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）及び変化量△Ｑ（ｎ）の算出が行なわれる（ステップＳ２３）。本実施の形態では、積算容量算出部は、時間Ｔ（ｎ−１）から時間Ｔ（ｎ）までの間に測定された電流値Ｉを記憶部から読み出し、これらを積算して、時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出する。更に、積算容量算出部は、算出した積算容量Ｑ（ｎ）を設定単位時間△Ｔで除して変化量△Ｑ（ｎ）を算出する。
次に、第１の分極電圧推定部によって、変化量△Ｑ（ｎ）に対して時間遅延処理及び平均化処理が行なわれて△Ｑ´（ｎ）が算出され、更に、△Ｑ´（ｎ）を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）が推定される（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２４は、実施の形態１において図３に示したステップＳ２と同様に行なわれる。
次に、起電力算出部によって、積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）が算出される（ステップＳ２５）。なお、ステップＳ２５は、実施の形態１において図３に示したステップＳ３と同様に行なわれる。
次いで、無負荷電圧算出部によって、時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）の算出が行われる（ステップＳ２６）。本実施の形態では、無負荷電圧算出部は、時間Ｔ（ｎ−１）から時間Ｔ（ｎ）までの間に測定された電流値Ｉと端子電圧とから、組データを複数個取得し、更に、この中から代表となる電池ブロックの組みデータを選択して、無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出する。
次に、第２の分極電圧推定部によって、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）が推定される（ステップＳ２７）。但し、ステップＳ２７は、実施の形態１において図３に示したステップＳ５とは異なっている。本実施の形態３においては、第２の分極電圧推定部は、上記式（１）の代わりに下記式（２）を用いて、時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定する。
（数１１）
Ｖｂｕｎ２（ｎ）＝Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）＋｛Ｖ0（ｎ）−Ｖｋ（ｎ）｝
−｛Ｖ0（ｎ−１）−Ｖｋ（ｎ−１）｝ ・・・（２）
次に、分極電圧補正部によって、ステップＳ２４で推定された第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と、ステップＳ２７で推定された第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差に応じた補正係数が求められ、求められた補正係数が第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）に乗算される（ステップＳ２８）。ステップＳ２８により、補正後の時間Ｔ（ｎ）における分極電圧が得られる。なお、ステップＳ２８は、実施の形態１において図３に示したステップＳ６と同様に行われる。
次に、ＳＯＣ算出部によって、時間Ｔ（ｎ）におけるＳＯＣが推定され、推定されたＳＯＣが車両ＥＣＵ２０へと送信される（ステップＳ２９）。なお、ステップＳ２９は、実施の形態１において図３に示したステップＳ７と同様に行なわれる。
ステップＳ２９が終了すると、演算部は、記憶部に格納されたパラメータｎに「１」を加算し（ステップＳ３０）、処理を終了する。なお、車両のイグニッションがオフにされた場合は、演算部は、記憶部に格納されたパラメータｎを初期値（ｎ＝１）に書き換える。
また、設定単位時間の経過回数ｎが「１」のときは、上記式（２）を利用するためには、Ｖｂｕｎ２（０）、Ｖ0（０）、Ｖｋ（０）が必要となる。本実施の形態３において、Ｖ0（０）としては、イグニッションがオンにされた直後の全リレーが開状態となったときに電圧測定部によって測定された各電池ブロックの端子電圧であって、最も値が小さい端子電圧が用いられる。Ｖｋ（０）としては、前回車両が起動していたときに最後に算出されたＶｋ（ｎ）が用いられる。同様に、Ｖｂｕｎ２（０）としても、前回車両が起動していたときに最後に推定されたＶｂｕｎ２（ｎ）が用いられる。
また、車両が長期間放置されると、二次電池の分極電圧の減少や自己放電によって、最後に算出されたＶｋ（ｎ）や最後に推定されたＶｂｕｎ２（ｎ）と実際の値との間に大きな誤差が生じている可能性がある。
このため、このような場合においては、分極電圧が解消したと仮定し、Ｖｂｕｎ２（１）＝０に設定する。また、Ｖｂｕｎ２（１）＝０より、Ｖ0（１）＝Ｖｋ（１）と見なすことができるため、ＳＯＣ算出部は、Ｖ0（１）と電池最低温度とを二次元マップに当てはめて、第２のＳＯＣを推定する。
以上のように、本実施の形態３では、過去の分極電圧を考慮して、現在の分極電圧の補正が行なわれる。このため、本実施の形態３によれば、実施の形態１に比べて更に分極電圧の推定精度を高めることができ、よりいっそう、二次電池の性能劣化を抑制することができる。
また、本実施の形態３における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）も、実施の形態１と同様に、マイクロコンピュータに、図５に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態４における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。本実施の形態４においても、二次電池の分極電圧推定方法は、本実施の形態４における電池ＥＣＵを動作させることによって実施される。
本実施の形態４における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）も、実施の形態３における電池用制御装置と同様に、図１及び図２に示された構成を備えている。また、本実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、第２の分極電圧推定部は、上記式（２）を用いて第２の分極電圧を推定する。
但し、本実施の形態４においては、実施の形態２と同様に、第１の分極電圧と第２の分極電圧との差が基準値以上となっている場合に、分極電圧補正部が、車両ＥＣＵに対して、ＳＯＣの変動幅を通常の場合よりも増加させるモータの駆動を指示する。本実施の形態４における電池用制御装置は、この点において、実施の形態３における電池用制御装置と異なっている。なお、この点以外においては、実施の形態４における電池用制御装置は、実施の形態３における電池用制御装置と同様である。以下に、実施の形態３との相違点について説明する。
図６に示すように、ステップＳ３１〜ステップＳ３７が実施される。但し、ステップＳ３１〜ステップＳ３７は、実施の形態３において図５に示したステップＳ２１〜ステップＳ２７と同様のステップであり、これらと同様に実施される。ステップＳ３１〜ステップＳ３７の実施により、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）とが得られる。
次に、実施の形態３と異なり、分極電圧補正部によって、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差が基準値β以上となっているかどうかの判定が行なわれる（ステップＳ３８）。ステップＳ３８は、実施の形態２において図４に示したステップＳ１６と同様に行なわれる。
なお、基準値βも、実施の形態２と同様に、ＳＯＣの許容誤差量に基づいて設定される。また、基準値βも、許容誤差量が大きいほど大きな値に設定され、許容誤差量が小さいほど小さい値に設定される。例えば、ＳＯＣの許容誤差量が±１０％の場合であれば、基準値βも、実施の形態２で示した基準値αと同様に、±０．１［Ｖ］以内に設定される。
第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差が基準値β未満の場合は、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）における誤差は看過できるため、分極電圧補正部は、第１の分極電圧の補正を行なわず、ステップＳ４１が実行される。
この場合、ステップＳ４１では、ＳＯＣ算出部は、ステップＳ３４で得られ、補正が行なわれていない第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を用いて第２のＳＯＣを推定する。また、ＳＯＣ算出部は、実施の形態１において図３に示したステップＳ７と同様に、第１のＳＯＣを推定し、これを第２のＳＯＣを用いて補正した後、車両ＥＣＵに、補正後の第１のＳＯＣを送信する。なお、車両の起動後に最初に実施されるステップＳ４１においては、ＳＯＣ算出部は、第２のＳＯＣを車両ＥＣＵに送信する。
一方、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差が基準値β以上となっている場合は、分極電圧補正部によって、実施の形態１において図３に示したステップＳ６と同様に、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差が求められ、求められた得られた差に応じた補正係数を用いて第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）が補正される（ステップＳ３９）。
更に、この場合は、実際の二次電池のＳＯＣとＳＯＣ算出部によって推定されるＳＯＣとの間に、大きな誤差が生じている可能性があり、この状態を改善する必要性がある。このため、本実施の形態４においても、分極電圧補正部によって、車両ＥＣＵに対して、ＳＯＣの変動幅を通常の場合よりも増加させるモータの駆動が指示される（ステップＳ４０）。ステップＳ４０は、実施の形態２において図４に示したステップＳ１８と同様に行なわれ、ステップＳ４０の実行によっても、二次電池のＳＯＣは大きく変動し、上記の誤差は０（ゼロ）へと収束する。
その後、ＳＯＣ算出部によって、実施の形態１において図３に示したステップＳ７と同様に、二次電池のＳＯＣが推定され、推定されたＳＯＣが車両ＥＣＵへと送信される（ステップＳ４１）。
ステップＳ４１が終了すると、演算部は、記憶部に格納されたパラメータｎに「１」を加算し（ステップＳ４２）、処理を終了する。なお、車両のイグニッションがオフにされた場合は、演算部は、記憶部に格納されたパラメータｎを初期値（ｎ＝１）に書き換える。
以上のように本実施の形態４によれば、分極電圧の誤差が大きく、それによって、推定されたＳＯＣにも誤差が生じている可能性が高い場合に、ＳＯＣの誤差を縮小することができる。また、本実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、過去の分極電圧を考慮して、現在の分極電圧の補正が行なわれる。このため、本実施の形態４によっても、実施の形態１に比べて更に分極電圧の推定精度を高めることができ、よりいっそう、二次電池の性能劣化を抑制することができる。
また、本実施の形態４における電池用制御装置（電池ＥＣＵ）も、実施の形態１と同様に、マイクロコンピュータに、図６に示す各種処理を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。
なお、上記の実施の形態１〜４は、本発明の電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法をＨＥＶに適用した例について説明しているが、本発明はこの例に限定されるものではない。本発明の電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法は、燃料電池や、太陽電池、更には、自動車のエンジン以外の人工的な動力や、風力及び水力といった自然の力によって駆動される発電機と、二次電池とを組み合わせた電源システムにも適用することもできる。
本発明における電池用制御装置及び二次電池の分極電圧推定方法は、モータを動力源として備えた車両、更には、燃料電池、太陽電池又は発電機といった独立型電源と、二次電池とを組み合わせた電源システムにも有効である。本発明における電池用制御装置、及び二次電池の分極電圧推定方法は、産業上の利用可能性を有するものである。
本発明の実施の形態１における電池用制御装置を搭載した電動車両の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における電池用制御装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。 本発明の実施の形態２における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。 本発明の実施の形態３における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。 本発明の実施の形態４における二次電池の分極電圧推定方法を示す流れ図である。
符号の説明
１ 電池用制御装置（電池ＥＣＵ）
２ 電流測定部
３ 温度測定部
４ 電圧測定部
５ 演算部
６ 記憶部
７ 積算容量算出部
８ 起電力算出部
９ 第１の分極電圧推定部
１０ 第２の分極電圧推定部
１１ 分極電圧補正部
１２ ＳＯＣ算出部
１３ 無負荷電圧算出部
２０ 車両ＥＣＵ
２１ エンジンＥＣＵ
２２ インバータ
２３ 発電機
２４ エンジン
２５ 動力分割機構
２６ モータ
２７ 減速機
２８ ドライブシャフト
２９ リレーユニット
３０、３１、３２ リレー
３３ 抵抗
３４ イグニッション
３５ シフトレバー
３６ ブレーキペダル
３７ アクセルペダル
４０ 二次電池
４１ 単電池
４２ 電池ケース
４３ 温度センサ
４４ 電流センサ

Claims (9)

  1. 二次電池の分極電圧を推定する電池用制御装置であって、
    前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉを測定する電流測定部と、
    前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖを測定する電圧測定部と、
    前記電流測定部が測定した電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する積算容量算出部と、
    前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する第１の分極電圧推定部と、
    前記積算容量算出部が算出した前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する起電力算出部と、
    前記電流値Ｉとそれに対応する前記電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する無負荷電圧算出部と、
    前記無負荷電圧算出部が算出した無負荷電圧Ｖ0と、前記起電力算出部が算出した前記起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する第２の分極電圧推定部と、
    前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する分極電圧補正部とを備えることを特徴とする電池用制御装置。
    （数１）
    Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
  2. 前記二次電池を使用する機器の起動時から設定単位時間がｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とし、
    前記設定単位時間の毎経過時に、
    前記積算容量算出部が、前記時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出し、
    前記第１の分極電圧推定部が、前記積算容量Ｑ（ｎ）の単位時間あたりの変化量△Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を推定し、
    前記起電力算出部が、前記積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における前記二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）を算出し、
    前記無負荷電圧算出部が、前記時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出し、
    前記第２の分極電圧推定部が、上記式（１）の代わりに下記式（２）を用いて、前記時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定し、
    前記分極電圧補正部が、前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を補正する請求項１に記載の電池用制御装置。
    （数２）
    Ｖｂｕｎ２（ｎ）＝Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）＋｛Ｖ0（ｎ）−Ｖｋ（ｎ）｝
    −｛Ｖ0（ｎ−１）−Ｖｋ（ｎ−１）｝ ・・・（２）
  3. 前記分極電圧補正部が、前記差が基準値を超えた場合に補正を行なう請求項１または２に記載の電池用制御装置。
  4. 二次電池の分極電圧を推定するための方法であって、
    （ａ）前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出する工程と、
    （ｂ）前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定する工程と、
    （ｃ）前記（ａ）の工程で算出された前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出する工程と、
    （ｄ）前記電流値Ｉとそれに対応する前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出する工程と、
    （ｅ）前記（ｄ）の工程で算出された無負荷電圧Ｖ0と、前記（ｃ）の工程で算出された前記起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定する工程と、
    （ｆ）前記（ｂ）の工程で推定された前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記（ｅ）の工程で推定された前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正する工程とを少なくとも有することを特徴とする二次電池の分極電圧推定方法。
    （数３）
    Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
  5. 前記二次電池を使用する機器の起動時から設定単位時間がｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とし、
    前記設定単位時間の毎経過時に、
    前記（ａ）の工程において、前記時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出し、
    前記（ｂ）の工程において、前記積算容量Ｑ（ｎ）の単位時間あたりの変化量△Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を推定し、
    前記（ｃ）の工程において、前記積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における前記二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）を算出し、
    前記（ｄ）の工程において、前記時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出し、
    前記（ｅ）の工程において、上記式（１）の代わりに下記式（２）を用いて、前記時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定し、
    前記（ｆ）の工程において、前記（ｂ）の工程で推定した前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と、前記（ｅ）の工程で推定した前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を補正する請求項４に記載の分極電圧推定方法。
    （数４）
    Ｖｂｕｎ２（ｎ）＝Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）＋｛Ｖ0（ｎ）−Ｖｋ（ｎ）｝
    −｛Ｖ0（ｎ−１）−Ｖｋ（ｎ−１）｝ ・・・（２）
  6. 前記（ｆ）の工程において、前記差が基準値を超えた場合に補正を行なう請求項４または５に記載の分極電圧推定方法。
  7. 二次電池の分極電圧をコンピュータに推定させるためのプログラムであって、
    前記プログラムは、
    （ａ）前記二次電池の充放電時における電流の電流値Ｉに基づいて、前記二次電池の積算容量Ｑを算出するステップと、
    （ｂ）前記積算容量Ｑの単位時間あたりの変化量△Ｑに基づいて、第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を推定するステップと、
    （ｃ）前記（ａ）のステップで算出された前記積算容量Ｑに基づいて、前記二次電池の起電力Ｖｋを算出するステップと、
    （ｄ）前記電流値Ｉとそれに対応する前記二次電池の端子電圧の電圧値Ｖとの組データを複数個取得し、取得した前記組データに基づいて無負荷電圧Ｖ0を算出するステップと、
    （ｅ）前記（ｄ）のステップで算出された無負荷電圧Ｖ0と、前記（ｃ）のステップで算出された前記起電力Ｖｋとを下記式（１）に代入して、第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２を推定するステップと、
    （ｆ）前記（ｂ）のステップで推定された前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１と前記（ｅ）のステップで推定された前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１を補正するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
    （数５）
    Ｖｂｕｎ２＝Ｖ0−Ｖｋ ・・・（１）
  8. 前記二次電池を使用する機器の起動時から設定単位時間がｎ回経過したときの時間をＴ（ｎ）とし、
    前記設定単位時間の毎経過時に、
    前記（ａ）のステップにおいて、前記時間Ｔ（ｎ）における積算容量Ｑ（ｎ）を算出し、
    前記（ｂ）のステップにおいて、前記積算容量Ｑ（ｎ）の単位時間あたりの変化量△Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を推定し、
    前記（ｃ）のステップにおいて、前記積算容量Ｑ（ｎ）に基づいて、前記時間Ｔ（ｎ）における前記二次電池の起電力Ｖｋ（ｎ）を算出し、
    前記（ｄ）のステップにおいて、前記時間Ｔ（ｎ）における無負荷電圧Ｖ0（ｎ）を算出し、
    前記（ｅ）のステップにおいて、上記式（１）の代わりに下記式（２）を用いて、前記時間Ｔ（ｎ）における第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）を推定し、
    前記（ｆ）のステップにおいて、前記（ｂ）のステップで推定した前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）と、前記（ｅ）のステップで推定した前記第２の分極電圧Ｖｂｕｎ２（ｎ）との差を求め、得られた差を用いて前記第１の分極電圧Ｖｂｕｎ１（ｎ）を補正する請求項７に記載のプログラム。
    （数６）
    Ｖｂｕｎ２（ｎ）＝Ｖｂｕｎ２（ｎ−１）＋｛Ｖ0（ｎ）−Ｖｋ（ｎ）｝
    −｛Ｖ0（ｎ−１）−Ｖｋ（ｎ−１）｝ ・・・（２）
  9. 前記（ｆ）のステップにおいて、前記差が基準値を超えた場合に補正を行なう請求項７または８に記載のプログラム。
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