JP2007187629A - 二次電池の状態検出装置、状態検出方法、及び状態検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池でのメモリ状態を高精度に、かつ簡単に判定することができる二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法を提供する。
【解決手段】二次電池４０の状態を検出する二次電池４０の状態検出装置において、所定期間における無負荷電圧または開放電圧の変化量を、二次電池４０のゼロ電流電圧の変化量として算出するゼロ電流電圧変化量算出部８と、ゼロ電流電圧の変化量を基に二次電池の推定充放電量を算出する推定充放電量算出部９と、所定期間における電流の電流値を積算することにより、二次電池４０の積算充放電量を算出する積算充放電量算出部１０とを備える。さらに、推定充放電量と積算充放電量とを比較することにより、二次電池４０でのメモリ状態を判定するメモリ状態判定部１３を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両などに搭載される二次電池の状態を検出する二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法に関する。

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）が実用化されており、注目を集めている。このようなＨＥＶには、ニッケル水素電池等の二次電池が電力源として搭載されており、当該二次電池を放電させることにてモータやエアコンなどのＨＥＶの各部に電力を供給するようになっている。また、このようなＨＥＶでは、上記モータが発電機としても機能するように構成されており、車両の制動時や減速時には、当該モータを回生動作させて、二次電池の充電が行われる。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電源装置の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、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge、以降「電池残量」と称す。）を推定しつつ、推定したＳＯＣを基に当該二次電池の充放電（入出力）制御を行うようになっている。また、上記ニッケル水素電池等の二次電池では、メモリ効果と呼ばれる現象が発生することがあり、当該二次電池の起電圧（放電電圧）が低下したり、見かけ上の電池容量が低下したりすることがある。このようなメモリ効果が発生すると、電池ＥＣＵは上記ＳＯＣを精度よく推定できなくなって、二次電池に対する充放電制御を適切に行えないおそれがある。

そこで、従来の二次電池の状態検出装置には、例えば下記特許文献１に記載されているように、二次電池の充放電時の電流や温度などの所定情報を常時監視して、それら情報のデータを記憶部に記憶させるものがある。さらに、この従来の二次電池の状態検出装置では、二次電池が放置されたときでの時間や温度などの所定情報のデータも記憶部に記憶させて、記憶部内に記憶されている全てのデータに基づき二次電池でのメモリ効果によるメモリ状態を判定して、ＳＯＣを補正することが提案されている。

また、従来の二次電池の状態検出装置には、例えば下記特許文献２に記載されているように、ＳＯＣが所定のレベル範囲から外れた場合に、ＳＯＣを一時的に、かつ強制的に変動させることが示されている。そして、この従来の二次電池の状態検出装置では、変動させたときの二次電池の電圧値及び電流値を基にＳＯＣ−起電圧特性を補正することにより、メモリ状態の影響を排除してＳＯＣを推定可能とされていた。
特開２００４−２２３２２号公報 特開２０００−３４８７８０号公報

ところが、上記のような従来の二次電池の状態検出装置では、二次電池でのメモリ状態を高精度に、かつ簡単に判定できないという問題点があった。

具体的には、上記特許文献１に記載された従来の二次電池の状態検出装置では、二次電池でのメモリ状態を判定するために、当該二次電池の過去全てにおける充放電状態や放置状態での上記所定情報を監視する必要があった。このため、この従来の二次電池の状態検出装置では、電池ＥＣＵでの処理負荷の増大を招いたり、処理回路が大型化や複雑化したりするのを防ぐことが難しく、メモリ状態の判定処理を簡単に行うことができなかった。さらには、メモリ状態の判定を高精度に行うために、多くの種類のデータを数多く収集して蓄積する必要があった。

また、上記特許文献２に記載された従来の二次電池の状態検出装置では、ＳＯＣが所定のレベル範囲内の場合には、二次電池でのメモリ状態を簡単に判定することができなかった。さらに、この従来の二次電池の状態検出装置では、ＳＯＣが所定のレベル範囲から外れた場合に、当該二次電池に接続された負荷、例えばモータを回転駆動させることで二次電池を強制的に放電させたり、モータを回生動作させることで二次電池を強制的に充電させたりする必要があった。それ故、上記特許文献１記載の従来例と同様に、二次電池での高精度なメモリ状態の判定を簡単に行うことは困難であった。

上記の課題を鑑み、本発明は、二次電池でのメモリ状態を高精度に、かつ簡単に判定することができる二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明にかかる二次電池の状態検出装置は、二次電池の状態を検出する状態検出装置であって、
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を測定する電圧測定部と、
前記電流値とそれに対応する前記電圧値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き無負荷電圧を算出する無負荷電圧算出部と、
特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出する開放電圧算出部と、
所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出するゼロ電流電圧変化量算出部と、
前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出する推定充放電量算出部と、
前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出する積算充放電量算出部と、
前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定するメモリ状態判定部とを備えたことを特徴とするものである。

上記のように構成された二次電池の状態検出装置では、所定期間における推定充放電量と積算充放電量とを比較することにより、本発明の発明者は、二次電池でのメモリ効果によるメモリ状態の発生の有無及びその程度を判定できることを見出した。すなわち、二次電池にメモリ状態が発生したときには、上記推定充放電量及び積算充放電量のうち、推定充放電量のみが、発生したメモリ状態の程度に応じて変動することを、実験等を繰り返し行うことにより取得した。本発明は、上述のような知見に基づき完成されたものであり、メモリ状態判定部が推定充放電量と積算充放電量とを比較することにより、二次電池でのメモリ状態の発生の有無及びその程度を高精度に、かつ簡単に判定することができる。

また、上記二次電池の状態検出装置において、前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定するＳＯＣ推定部を備えるとともに、
前記ＳＯＣ推定部は、前記メモリ状態判定部からの前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量を補正することが好ましい。

この場合、ＳＯＣ推定部はメモリ状態判定部によって判定された二次電池でのメモリ状態の程度に応じて電池残量（ＳＯＣ）を補正することができ、高精度な電池残量を簡単に推定して得ることができる。

また、上記二次電池の状態検出装置において、前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別するＳＯＣ範囲判別部を備えるとともに、
前記ＳＯＣ推定部は、前記ＳＯＣ範囲判別部からの判別結果に応じて、推定した電池残量を補正してもよい。

この場合、ＳＯＣ推定部は二次電池の使用状態に応じて電池残量をより適切に補正することが可能となり、当該二次電池の使用状態に応じた高精度な電池残量を簡単に推定して得ることができる。

また、本発明の二次電池の状態検出方法は、二次電池の状態を検出する状態検出方法であって、
前記二次電池の充放電時における電流の電流値と、前記電流値に対応した前記二次電池の端子電圧の電圧値との組データを複数個取得する工程と、
取得した前記組データに基づいて、無負荷電圧を算出する工程と、
特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出する工程と、
所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出する工程と、
前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出する工程と、
前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出する工程と、
前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定する工程とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の二次電池の状態検出プログラムは、二次電池の状態検出方法を、コンピュータに実行させるための状態検出プログラムであって、
前記状態検出プログラムは、前記二次電池の充放電時における電流の電流値と、前記電流値に対応した前記二次電池の端子電圧の電圧値との組データを複数個取得するステップと、
取得した前記組データに基づいて、無負荷電圧を算出するステップと、
特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出するステップと、
所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出するステップと、
前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出するステップと、
前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出するステップと、
前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定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ものである。

上記のように構成された本発明の二次電池の状態検出方法、及び状態検出プログラムでは、所定期間における二次電池の推定充放電量と積算充放電量とを算出して、算出した推定充放電量と積算充放電量とを比較することにより、二次電池でのメモリ状態が判定される。これにより、二次電池でのメモリ状態の発生の有無及びその程度を高精度に、かつ簡単に判定することができる。

また、上記二次電池の状態検出方法において、前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定する工程と、
前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量を補正する工程とを含むことが好ましい。

また、上記二次電池の状態検出プログラムにおいて、前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定するステップと、
前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量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が好ましい。

この場合、判定された二次電池でのメモリ状態の程度に応じて電池残量を補正することができ、高精度な電池残量を簡単に推定して得ることができる。

また、上記二次電池の状態検出方法において、前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別する工程と、
前記電池残量の判別結果に応じて、推定した電池残量を補正する工程とを含んでもよい。

また、上記二次電池の状態検出プログラムにおいて、前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別するステップと、
前記電池残量の判別結果に応じて、推定した電池残量を補正するステップとをコンピュータに実行させてもよい。

この場合、二次電池の使用状態に応じて電池残量をより適切に補正することが可能となり、当該二次電池の使用状態に応じた高精度な電池残量を簡単に推定して得ることができる。

本発明によれば、二次電池でのメモリ状態を高精度に、かつ簡単に判定することができる二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法を示す好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明をＨＥＶに搭載された二次電池に適用した場合を例示して説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１にかかる二次電池の状態検出装置及びこれを搭載した車両の要部構成を説明する図である。図１に示すように、本実施の形態１における二次電池の状態検出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（電池残量；State of Charge）の算出、劣化判定（メモリ状態の発生の有無及びその程度を含む。）を行ない、これらの結果を情報として車両ＥＣＵ２０に送信する。また、電池ＥＣＵ１は、後に詳述するように、本発明の二次電池の状態検出装置として機能するように構成されている。

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。

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、図２も参照して、電池ＥＣＵ１の構成について具体的に説明する。

図２は、図１に示した電池ＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、電池ＥＣＵ１は、主に、電流測定部２、温度測定部３、電圧測定部４、演算部５、及び記憶部６を備えている。

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。すなわち、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Ｉ（ｎ）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Ｉ（ｎ）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Ｉ（ｎ）の出力は、予め設定された周期で行われ、演算部５は電流データＩ（ｎ）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っている。すなわち、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Ｔ（ｎ）を生成し、これを演算部５に出力する。また、温度測定部３による演算部５への温度データＴ（ｎ）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Ｔ（ｎ）も記憶部６に格納する。

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。つまり、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Ｖ（ｎ）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Ｖ（ｎ）の出力も、予め設定された周期で行われ、演算部５は電圧データＶ（ｎ）を記憶部６に格納する。

演算部５は、ゼロ電流電圧算出部７、ゼロ電流電圧変化量算出部８、推定充放電量算出部９、積算充放電量算出部１０、起電力算出部１１、分極電圧算出部１２、メモリ状態判定部１３、及びＳＯＣ推定部１４を備えている。演算部５は、この構成により、二次電池４０でのメモリ状態の発生の有無及びその程度を判定し、その判定結果を反映して二次電池４０のＳＯＣを求めて、二次電池４０の充放電（入出力）制御を実質的に行う。

ゼロ電流電圧算出部７は、二次電池４０の電流０（ゼロ）に対応するゼロ電流電圧Ｖｂ（電圧値Ｖ−電流値Ｉ近似直線の切片）を算出して、記憶部６に格納する。また、このゼロ電流電圧算出部７には、無負荷電圧算出部７ａと開放電圧算出部７ｂとが設けられており、無負荷電圧算出部７ａが算出した無負荷電圧Ｖｓｅｐまたは開放電圧算出部７ｂが算出した開放電圧Ｖｏｃが上記ゼロ電流電圧Ｖｂとして記憶部６で記憶されるようになっている。

無負荷電圧算出部７ａ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Ｖｓｅｐを算出する。具体的には、無負荷電圧算出部７ａ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Ｖ（ｎ）と、電流測定部２から出力された電流データＩ（ｎ）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。尚、対応する端子電圧の電圧値Ｖ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。

また、無負荷電圧算出部７ａは、予め設定された特定の選別条件に基づいて、取得した組データが有効なデータか否かについて判断して、有効と判断した組データから無負荷電圧Ｖｓｅｐを算出する。すなわち、無負荷電圧算出部７ａは、充電方向（−）と放電方向（＋）における電流データＩ（ｎ）が所定の電流範囲（例えば、±５０Ａ）内にあり、かつ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（例えば、６０サンプル中の各１０個）以上であるか否かについて判別する。さらに、電流データＩ（ｎ）が上記電流範囲内及び所定数以上のときに、無負荷電圧算出部７ａは、その組データを取得したときの二次電池４０の充放電量が所定の電力範囲（例えば、０．３Ａｈ）内にあるか否かについて判別して、当該充放電量が所定の電力範囲内にあるときに、当該電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データが有効であると判断する。そして、無負荷電圧算出部７ａは、有効な組データから、最小二乗法などの手法を用いた回帰分析等の統計処理により、１次の電圧値Ｖ−電流値Ｉの近似直線を求め、電流がゼロの時の切片を無負荷電圧Ｖｓｅｐとして算出し、上記ゼロ電流電圧Ｖｂとして記憶部６に記憶させる。

開放電圧算出部７ｂは、特定の電流条件（例えば、電流データＩ（ｎ）の絶対値が１０Ａ未満である）または電圧条件（例えば、電圧データＶ（ｎ）の変化量が１Ｖ未満である）が所定時間（例えば、１０秒間）継続して満たされた場合に、電池ブロック毎に、開放電圧Ｖｏｃを算出する。つまり、開放電圧算出部７ｂは、記憶部６を参照して、各電池ブロックにおける電圧データＶ（ｎ）の平均値Ｖａｖｅ及び電流データＩ（ｎ）の平均値Ｉａｖｅを求める。そして、開放電圧算出部７ｂは、求めた電流データＩ（ｎ）の平均値Ｉａｖｅに、予め設定されている二次電池４０の部品抵抗値Ｒｃｏｍを乗算して、部品抵抗による電圧降下分を補正した開放電圧Ｖｏｃ（＝Ｖａｖｅ＋Ｒｃｏｍ×Ｉａｖｅ）を算出し、上記ゼロ電流電圧Ｖｂとして記憶部６に記憶させる。なお、無負荷電圧算出部７ａ及び開放電圧算出部７ｂの双方の算出部７ａ、７ｂがゼロ電流電圧Ｖｂを算出することができなかったときには、電圧データＶ（ｎ）と電流データＩ（ｎ）の組データが再度取得される。

ゼロ電流電圧変化量算出部８は、記憶部６を参照して、所定期間（例えば、１分間）におけるゼロ電流電圧Ｖｂ（無負荷電圧Ｖｓｅｐまたは開放電圧Ｖｏｃ）の変化量ΔＶｂを算出して、記憶部６に保持させる。

推定充放電量算出部９は、ゼロ電流電圧変化量算出部８が算出したゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂを基に、電池ブロック毎に、推定充放電量ΔＱｖを算出する。詳細には、推定充放電量算出部９は、下記（１）式を用いて、各電池ブロックでの電圧変化による推定充放電量ΔＱｖを求めて、記憶部６に保持させる。

ΔＱｖ＝ｋｂ×（ΔＶｂ＋ΔＶｂｃ）／（Ｋｋ＋Ｋｐｏｌ） （１）式
上記（１）式において、ｋｂ及びΔＶｂｃは、それぞれゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂに対する調整係数及び調整定数であり、二次電池４０の分極特性やその充放電（使用）状態により決定される電圧減衰特性などに依存して変動する。また、これらの調整係数ｋｂ及び調整定数ΔＶｂｃでは、例えば二次電池４０の温度をパラメータとした参照テーブルが各々予め記憶部６内に記憶されており、推定充放電量算出部９は、変化量ΔＶｂを算出したときの温度データＴ（ｎ）に応じた調整係数ｋｂ及び調整定数ΔＶｂｃを、対応する参照テーブルから取得して、（１）式に代入するようになっている。

また、上記（１）式において、Ｋｋ及びＫｐｏｌは、それぞれＳＯＣ使用領域（例えば、ＳＯＣが３０％から７０％までの範囲）での充電（または放電）量に対する起電力変化定数及び分極電圧発生定数であり、二次電池４０の分極特性やその充放電（使用）状態により決定される電圧減衰特性などに依存して変動する。また、これらの起電力変化定数Ｋｋ及び分極電圧発生定数Ｋｐｏｌでは、例えば二次電池４０の温度をパラメータとした二次元マップ（特性曲線）が各々予め記憶部６内に記憶されており、推定充放電量算出部９は、変化量ΔＶｂを算出したときの温度データＴ（ｎ）に応じた起電力変化定数Ｋｋ及び分極電圧発生定数Ｋｐｏｌを、対応する二次元マップから取得して、（１）式に代入するようになっている。

積算充放電量算出部１０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の積算充放電量ΔＱｉを算出する。本実施の形態１では、積算充放電量算出部１０は、推定充放電量算出部９が算出した推定充放電量ΔＱｖと同じ上記所定期間での電流データＩ（ｎ）を記憶部６から読み出して、下記（２）式を用いて、各電池ブロックでの電流積算による積算充放電量ΔＱｉを求めて、記憶部６に保持させる。但し、積算充放電量算出部１０は、電流データＩ（ｎ）が充電時のデータ（−）である場合には充電効率を求めて、当該電流データＩ（ｎ）に乗算した乗算値を積算するようになっている。

ΔＱｉ＝∫Ｉ（ｎ）ｄｔ （２）式
起電力算出部１１は、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉ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１１は、起電力Ｖｋと積算充放電量ΔＱｉとの関係を示す特性曲線、数式、またはマップ（テーブル）に、積算充放電量算出部１０からの積算充放電量ΔＱｉを当てはめて起電力Ｖｋを求めている。また、起電力Ｖｋと積算充放電量ΔＱｉとの関係を示す特性曲線、数式及びマップは、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）を積算充放電量ΔＱｉ、横軸（又は縦軸）を温度とし、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１１は、温度データＴ（ｎ）に基づいて、グループ毎の温度の中から最も低い温度（最低電池温度）を特定し、これと、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉ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。

分極電圧算出部１２は、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉに基づいて、二次電池の分極電圧Ｖｐｏｌを算出する。本実施の形態１では、分極電圧算出部１２は、分極電圧Ｖｐｏｌと積算充放電量ΔＱｉとの関係を示す特性曲線、数式、またはマップ（テーブル）に、積算充放電量算出部１０からの積算充放電量ΔＱｉを当てはめて分極電圧Ｖｐｏｌを求めている。また、分極電圧Ｖｐｏｌと積算充放電量ΔＱｉとの関係を示す特性曲線、数式及びマップは、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）を積算充放電量ΔＱｉ、横軸（又は縦軸）を温度とし、縦軸と横軸との交点に対応する分極電圧Ｖｐｏｌ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１１は、温度データＴ（ｎ）に基づいて、グループ毎の温度の中から最も低い温度（最低電池温度）を特定し、これと、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉとを二次元マップに当てはめて、分極電圧Ｖｐｏｌを算出（推定）している。

メモリ状態判定部１３は、記憶部６を参照して、推定充放電量ΔＱｖと積算充放電量ΔＱｉとを比較することにより、二次電池４０でのメモリ状態を電池ブロック毎に判定する。具体的には、メモリ状態判定部１３は、積算充放電量算出部１０にて算出された積算充放電量ΔＱｉと推定充放電量算出部９にて算出された推定充放電量ΔＱｖとの差を算出して、その差の絶対値Ａを求める。そして、メモリ状態判定部１３は、求めた絶対値Ａと記憶部６内に予め記憶されている所定値αとの比較を行い、当該絶対値Ａが所定値αよりも大きいことを判別したときには、メモリ状態判定部１３は、対応する電池ブロックにメモリ効果によるメモリ状態が発生していると判定する。さらに、メモリ状態判定部１３は、上記絶対値Ａを基にメモリ状態の程度を判別して、その判別したメモリ状態の程度に応じたＳＯＣ用の補正係数αｓを記憶部６から取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。

より具体的にいえば、本実施の形態１では、実験等を繰り返し行うことにより、各電池ブロックにおいてメモリ状態が発生して、そのメモリ状態によってＳＯＣを補正する必要があると判断された積算充放電量ΔＱｉと推定充放電量ΔＱｖとの差の絶対値が求められている。そして、その求められた絶対値よりも大きい値の所定値αが定められて、記憶部６内に予め記憶されている。また、各電池ブロックにおいて、メモリ状態が発生したときには、推定充放電量ΔＱｖ及び積算充放電量ΔＱｉのうち、推定充放電量ΔＱｖのみが、発生したメモリ状態の程度に応じて大きく変動することが実験等によって確かめられている。よって、上記補正係数αｓと推定充放電量ΔＱｖの変動値との関係、つまり積算充放電量ΔＱｉとの間の差の絶対値との関係を示す特性曲線、数式、またはマップ（テーブル）が記憶部６内に予め記憶されている。そして、メモリ状態判定部１３は、求めた上記絶対値Ａを基に補正係数αｓを取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。

ＳＯＣ推定部１４は、推定充放電量算出部９が算出した推定充放電量ΔＱｖまたは積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉを使用して、各電池ブロックでのＳＯＣを推定する。また、ＳＯＣ推定部１４は、メモリ状態判定部１３からの比較結果に応じて、推定したＳＯＣを補正するように構成されている。つまり、ＳＯＣ推定部１４は、メモリ状態判定部１３から補正係数αｓを入力したときには、ＳＯＣ推定部１４は、入力した補正係数αｓを用いて、推定したＳＯＣを補正する。これにより、電池ＥＣＵ１では、メモリ状態の程度を反映したＳＯＣが得られて、二次電池４０の各電池ブロックを高精度に入出力制御することができる。

記憶部６には、本発明の状態検出プログラムや電池ＥＣＵ１の各部を機能させるための各種プログラムが格納されている。また、この記憶部６には、電池ＥＣＵ１内の各部で測定された測定データなどが適宜保持されるようになっている。

続いて、上記のように構成された本実施の形態１の動作について、図３〜図４も参照して具体的に説明する。

図３は図１に示した電池ＥＣＵ１での推定充放電量の算出動作を示すフローチャートであり、図４は図１に示した電池ＥＣＵ１でのＳＯＣの算出動作、メモリ状態の判定動作、及びＳＯＣの補正動作を示すフローチャートである。

図３のステップＳ１に示すように、本実施の形態１では、電流測定部２及び電圧測定部４がそれぞれ測定した電流データＩ（ｎ）及び電圧データＶ（ｎ）の組データが演算部５に入力されると、演算部５では、無負荷電圧算出部７ａが当該組データについて上記特定の選別条件を満たすか否かについて調べる（ステップＳ２）。そして、組データが選別条件を満たしているときには、無負荷電圧算出部７ａは当該組データから電圧値Ｖ−電流値Ｉの近似直線を求め、その近似直線のＶ切片（電流ゼロの値）から無負荷電圧Ｖｓｅｐを算出し、ゼロ電流電圧Ｖｂとして記憶部６に記憶させる（ステップＳ３）。

一方、上記ステップＳ２において、組データが選別条件を満たさないことが判別されると、演算部５では、開放電圧算出部７ｂが組データに含まれた電流データＩ（ｎ）及び電圧データＶ（ｎ）がそれぞれ上記特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされているか否かについて判別し（ステップＳ４）、一方の条件が所定時間継続して満たされている場合には、開放電圧算出部７ｂは、部品抵抗による電圧降下分を補正した開放電圧Ｖｏｃを演算により求めて、ゼロ電流電圧Ｖｂとして記憶部６に記憶させる（ステップＳ５）。また、上記ステップＳ４において、特定の電流条件及び電圧条件の双方の条件が所定時間継続して満たされていない場合には、ステップＳ１に戻る。

次に、演算部５では、ゼロ電流電圧変化量算出部８が記憶部６からゼロ電流電圧Ｖｂを読み出して、所定期間でのゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂを算出する（ステップＳ６）。その後、演算部５では、推定充放電量算出部９がステップＳ６にて算出されたゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂを取得するとともに、上記所定期間での対応する温度データＴ（ｎ）を基に調整係数ｋｂ、調整定数ΔＶｂｃ、起電力変化定数Ｋｋ、及び分極電圧発生定数Ｋｐｏｌを記憶部６から取得し、取得した各値を上記（１）式に代入することにより、推定充放電量ΔＱｖを求め記憶部６に記憶させる（ステップＳ７）。

また、図４のステップＳ８に示すように、演算部５では、積算充放電量算出部１０が上記ステップＳ３またはＳ５でそれぞれ無負荷電圧Ｖｓｅｐまたは開放電圧Ｖｏｃの算出に用いられた電流データＩ（ｎ）を基に積算充放電量ΔＱｉを算出して、記憶部６に記憶させる（ステップＳ８）。その後、演算部５では、ＳＯＣ推定部１４が、記憶部６から推定充放電量ΔＱｖまたは積算充放電量ΔＱｉを読み出して、読み出した推定充放電量ΔＱｖまたは積算充放電量ΔＱｉに基づきＳＯＣを算出して、記憶部６に保持させる（ステップＳ９）。

続いて、演算部５では、メモリ状態判定部１３が記憶部６から積算充放電量ΔＱｉ及び推定充放電量ΔＱｖを読み出し、これらの差の絶対値Ａを算出し（ステップＳ１０）、算出した絶対値Ａが記憶部６に記憶されている所定値αよりも大きいか否かについて判別する（ステップＳ１１）。そして、絶対値Ａが所定値αよりも大きいときには、メモリ状態判定部１３はメモリ状態が生じていると判定し（ステップＳ１２）、絶対値Ａを基に補正係数αｓを記憶部６から取得してＳＯＣ推定部１４に出力する。その後、ＳＯＣ推定部１４は、推定したＳＯＣを補正係数αｓにて補正して、新たなＳＯＣとして記憶部６に格納する（ステップＳ１３）。

一方、上記ステップＳ１１において、絶対値Ａが所定値α以下であることが判別されると、メモリ状態判定部１３はメモリ状態が生じていないと判定して、その判定結果が記憶部６に保持される（ステップＳ１４）。

以上のように、本実施の形態１では、推定充放電量算出部９及び積算充放電量算出部１０が二次電池４０の各電池ブロックにおいて、所定期間における推定充放電量ΔＱｖ及び積算充放電量ΔＱｉをそれぞれ算出している。また、メモリ状態判定部１３が、推定充放電量ΔＱｖと積算充放電量ΔＱｉとの差の絶対値Ａを求め、所定値αと比較することにより、各電池ブロックでのメモリ状態の発生の有無を判定している。さらに、メモリ状態判定部１３は、メモリ状態が発生していると判定したときに、絶対値Ａに応じて当該メモリ状態の程度を判定し、ＳＯＣを補正するための補正係数αｓを求めている。これにより、本実施の形態１では、二次電池４０の各電池ブロックでのメモリ状態の発生の有無及びその程度を高精度に、かつ簡単に判定することができる。

また、本実施の形態１では、ＳＯＣ推定部１４がメモリ状態判定部１３からの補正係数αｓを用いて、推定したＳＯＣを補正しているので、本実施の形態１では、メモリ状態の発生の有無及びその程度を反映した高精度なＳＯＣを簡単に推定して得ることが可能となり、二次電池４０の各電池ブロックを高精度に入出力制御することができる。

また、本実施の形態１における電池ＥＣＵ１は、マイクロコンピュータに、図３及び図４に示す各種処理を具現化させる状態検出プログラムをインストールし、この状態検出プログラムを実行することによっても、本実施の形態１の状態検出方法を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４３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ＥＣＵ１は、車両ＥＣＵ２０を構成するマイクロコンピュータに、図３及び図４に示す各種処理を具現化させる状態検出プログラムをインストールし、この状態検出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］
図５は、本発明の実施の形態２にかかる電池ＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。図において、本実施の形態２と上記実施の形態１との主な相違点は、所定期間におけるＳＯＣが所定の範囲内にあるか否かについて判別するＳＯＣ範囲判別部を設けるとともに、ＳＯＣ推定部がＳＯＣ範囲判別部からの判別結果に応じて、推定したＳＯＣを補正する点である。なお、上記実施の形態１と共通する要素については、同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。

すなわち、図５に示すように、本実施の形態２では、電池ＥＣＵ１には、ＳＯＣ範囲判別部１５が設けられており、メモリ状態判定部１３がメモリ状態を判定した上記所定期間でのＳＯＣが所定の範囲内にあるか否かについて判別されるように構成されている。具体的には、ＳＯＣ範囲判別部１５は、ＳＯＣ推定部１４にて推定されたＳＯＣを記憶部６から読み出す。そして、ＳＯＣ範囲判別部１５は、読み出したＳＯＣが例えば５％≦ＳＯＣ≦３０％または７０％≦ＳＯＣ≦９５％の範囲内にあるか否かについて判別して、その判別結果をメモリ状態判定部１３及びＳＯＣ推定部１４に出力する。これにより、本実施の形態２では、メモリ状態判定部１３が二次電池４０の放電時に生じた放電メモリと呼ばれるメモリ状態と、二次電池４０の充電時に生じた充電メモリと呼ばれるメモリ状態とを判別することが可能となる。さらに、本実施の形態２では、ＳＯＣ推定部１４が、ＳＯＣ範囲判別部１５の判別結果を用いて推定したＳＯＣを補正することにより、ＳＯＣをより高精度に推定することができる（詳細は後述）。

また、本実施の形態２では、起電力算出部１１は、記憶部６を参照することにより、メモリ状態判定部１３がメモリ状態の判定を行う、上記所定期間での起電力Ｖｋの変化量ΔＶｋ（以下、「起電力変化量ΔＶｋ」という。）を算出するようになっている。つまり、起電力算出部１１は、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉを記憶部６内の二次元マップに適用することで今回求めた起電力Ｖｋと、記憶部６内に保持されている所定期間前の起電力Ｖｋ’との差を演算することにより、起電力変化量ΔＶｋを算出して、記憶部６に保持させる。

また、本実施の形態２では、分極電圧算出部１２は、記憶部６を参照することにより、メモリ状態判定部１３がメモリ状態の判定を行う、上記所定期間での分極電圧Ｖｐｏｌの変化量ΔＶｐｏｌ（以下、「分極電圧変化量ΔＶｐｏｌ」という。）を算出するようになっている。つまり、分極電圧算出部１２は、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉを記憶部６内の二次元マップに適用することで今回求めた分極電圧Ｖｐｏｌと、記憶部６内に保持されている所定期間前の分極電圧Ｖｐｏｌ’との差を演算することにより、分極電圧変化量ΔＶｐｏｌを算出して、記憶部６に保持させる。

また、本実施の形態２では、推定充放電量算出部９は、上記所定期間におけるゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂ、起電力変化量ΔＶｋ、及び分極電圧変化量ΔＶｐｏｌを用いて、積算充放電量ΔＱｉを補正して推定充放電量ΔＱｖ’を得るための補正係数Ｋを算出するように構成されている。つまり、推定充放電量算出部９は、下記（３）式を用いて、上記補正係数Ｋを算出する。さらに、推定充放電量算出部９は、積算充放電量算出部１０が算出した積算充放電量ΔＱｉに補正係数Ｋを乗算することにより、上記（１）式を用いることなく、推定充放電量ΔＱｖ’（＝ΔＱｉ×Ｋ）を求めて、記憶部６に保持させる。

Ｋ＝ΔＶｂ／（ΔＶｋ＋ΔＶｐｏｌ） （３）式
また、本実施の形態２では、メモリ状態判定部１３は、記憶部６を参照して、推定充放電量ΔＱｖ’と積算充放電量ΔＱｉとを比較することにより、二次電池４０でのメモリ状態を電池ブロック毎に判定する。具体的には、メモリ状態判定部１３は、積算充放電量算出部１０にて算出された積算充放電量ΔＱｉと推定充放電量算出部９にて算出された推定充放電量ΔＱｖ’との差を算出して、その差の絶対値Ｂを求める。そして、メモリ状態判定部１３は、求めた絶対値Ｂと記憶部６内に予め記憶されている所定値α’との比較を行い、当該絶対値Ｂが所定値α’よりも大きいことを判別したときには、メモリ状態判定部１３は、対応する電池ブロックにメモリ効果によるメモリ状態が発生していると判定する。また、メモリ状態判定部１３は、ＳＯＣ範囲判別部１５からＳＯＣが５％≦ＳＯＣ≦３０％の範囲内であることを通知されたときには、対応する電池ブロックに上記放電メモリが発生していると判定し、ＳＯＣが７０％≦ＳＯＣ≦９５％の範囲内であることを通知されたときには、同電池ブロックに上記充電メモリが発生していると判定する。そして、メモリ状態判定部１３は、ＳＯＣ範囲判別部１５からの判別結果（ＳＯＣ範囲）を反映しつつ、上記絶対値Ｂを基にメモリ状態の程度を判別して、その判別したメモリ状態の程度に応じたＳＯＣ用の補正係数αｓ’を記憶部６から取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。

より具体的にいえば、本実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に、実験等を繰り返し行うことにより、各電池ブロックにおいてメモリ状態が発生して、そのメモリ状態によってＳＯＣを補正する必要があると判断された積算充放電量ΔＱｉと推定充放電量ΔＱｖ’との差の絶対値が求められている。そして、その求められた絶対値よりも大きい値の所定値α’が定められて、記憶部６内に予め記憶されている。また、各電池ブロックにおいて、メモリ状態が発生したときには、推定充放電量ΔＱｖ’及び積算充放電量ΔＱｉのうち、推定充放電量ΔＱｖ’のみが、発生したメモリ状態の程度に応じて大きく変動することが実験等によって確かめられている。よって、上記補正係数αｓ’と推定充放電量ΔＱｖ’の変動値との関係、つまり積算充放電量ΔＱｉとの間の差の絶対値との関係を示す特性曲線、数式、またはマップ（テーブル）が記憶部６内に予め記憶されている。また、これら特性曲線等は、ＳＯＣ範囲が５％≦ＳＯＣ≦３０％の場合（放電メモリが生じている場合）と、ＳＯＣ範囲が７０％≦ＳＯＣ≦９５％の場合（充電メモリが生じている場合）との二つの場合が、求められて、記憶部６に予め記憶されている。そして、メモリ状態判定部１３は、求めた上記絶対値Ｂ及びＳＯＣ範囲判別部１５からの判別結果に従って補正係数αｓ’を取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。

尚、上記の説明では、一つの所定値α’を用いた場合について説明したが、放電メモリ及び充電メモリに対応した二つの所定値を予め定めて、絶対値Ｂとの判定基準に使用することもできる。

さらに、本実施の形態２では、ＳＯＣ推定部１４は、推定充放電量算出部９が算出した推定充放電量ΔＱｖ’を使用して、各電池ブロックでのＳＯＣを推定する。また、ＳＯＣ推定部１４は、メモリ状態判定部１３からの比較結果及びＳＯＣ範囲判別部１５からの判別結果に応じて、推定したＳＯＣを補正するように構成されている。すなわち、ＳＯＣ推定部１４は、メモリ状態判定部１３から補正係数αｓ’を入力し、かつ、ＳＯＣ範囲判別部１５にて判別されたＳＯＣ範囲が５％≦ＳＯＣ≦３０％または７０％≦ＳＯＣ≦９５％のときに、ＳＯＣ推定部１４は、入力した補正係数αｓ’を用いて、推定したＳＯＣを補正する。これにより、ＳＯＣ推定部１４は、上記放電メモリ及び充電メモリのメモリ状態の種類に応じたより適切なＳＯＣを推定することができる。

続いて、上記のように構成された本実施の形態２の動作について、図６〜図７も参照して具体的に説明する。

図６は図５に示した電池ＥＣＵ１での推定充放電量の算出動作及びＳＯＣの算出動作を示すフローチャートであり、図７は図５に示した電池ＥＣＵ１でのメモリ状態の判定動作及びＳＯＣの補正動作を示すフローチャートである。

図６において、本実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に、図３にステップＳ１〜Ｓ５に示した動作が行われた後、ゼロ電流電圧変化量算出部８が記憶部６からゼロ電流電圧Ｖｂを読み出して、所定期間でのゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂを算出する（ステップＳ６）。また、積算充放電量算出部１０が、実施の形態１と同様に、上記ステップＳ３またはＳ５でそれぞれ無負荷電圧Ｖｓｅｐまたは開放電圧Ｖｏｃの算出に用いられた電流データＩ（ｎ）を基に積算充放電量ΔＱｉを算出して、記憶部６に記憶させる（ステップＳ８）。その後、本実施の形態２では、起電力算出部１１及び分極電圧算出部１２が記憶部６から積算充放電量ΔＱｉを読み出すとともに、この積算充放電量ΔＱｉを記憶部６内の対応する二次元マップに適用することにより、起電力算出部１１及び分極電圧算出部１２は起電力Ｖｋ及び分極電圧Ｖｐｏｌを算出し、記憶部６に保持させる（ステップＳ１５）。

続いて、起電力算出部１１及び分極電圧算出部１２は、それぞれ前回算出した起電力Ｖｋ’及び分極電圧Ｖｐｏｌ’を記憶部６から読み出すとともに、ステップＳ１５で求めた起電力Ｖｋ及び分極電圧Ｖｐｏｌから起電力Ｖｋ’及び分極電圧Ｖｐｏｌ’を減算することにより、それぞれ起電力変化量ΔＶｋ及び分極電圧変化量ΔＶｐｏｌを算出し、記憶部６に保持させる（ステップＳ１６）。

次に、推定充放電量算出部９は、記憶部６からゼロ電流電圧Ｖｂの変化量ΔＶｂ、起電力変化量ΔＶｋ、及び分極電圧変化量ΔＶｐｏｌを読み出して、上記（３）式に代入することにより、補正係数Ｋを算出する（ステップＳ１７）。その後、推定充放電量算出部９は、算出した補正係数Ｋと記憶部６から読み出した積算充放電量ΔＱｉとを乗算することにより、推定充放電量ΔＱｖ’を算出して、記憶部６に保持させる（ステップＳ１８）。その後、ＳＯＣ推定部１４は、記憶部６から推定充放電量ΔＱｖ’を読み出して、この推定充放電量ΔＱｖ’を基にＳＯＣを算出して、記憶部６に保持させる（ステップＳ１９）。

続いて、図７のステップＳ２０に示すように、メモリ状態判定部１３は、記憶部６から推定充放電量ΔＱｖ’及び積算充放電量ΔＱｉを読み出し、これらの差の絶対値Ｂを算出して、算出した絶対値Ｂが記憶部６に記憶されている所定値α’よりも大きいか否かについて判別する（ステップＳ２１）。そして、絶対値Ｂが所定値α’よりも大きいときには、メモリ状態判定部１３はメモリ状態が生じていると判定し（ステップＳ１２）、さらには、メモリ状態判定部１３は、ＳＯＣ範囲判定部１５からの判別結果を基にＳＯＣがいずれの範囲にあるか否かについて把握する（ステップＳ２２）。

すなわち、ステップＳ２２において、ＳＯＣ範囲が５％≦ＳＯＣ≦３０％であることが判別されると、メモリ状態判定部１３は放電メモリが発生していると判定し、かつステップＳ２１で算出した絶対値Ｂを基に記憶部６を参照することにより、放電メモリに対応した補正係数αｓ’を取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。その後、ＳＯＣ推定部１４は、推定したＳＯＣを補正係数αｓ’で補正して、新たなＳＯＣとして記憶部６に格納する（ステップＳ２３）。

また、上記ステップＳ２２において、ＳＯＣ範囲が０％≦ＳＯＣ＜５％、３０％＜ＳＯＣ＜７０％、及び９５％＜ＳＯＣ≦１００％のいずれかであることが判別されると、メモリ状態判定部１３はメモリ状態がほとんど発生していないと判定し、その判定結果をＳＯＣ推定部１４に通知する。その後、ＳＯＣ推定部１４では、推定したＳＯＣを補正する必要なしと判断して、上記ステップＳ１９での当該推定したＳＯＣの補正を行わない（ステップＳ２４）。

また、上記ステップＳ２２において、ＳＯＣ範囲が７０％≦ＳＯＣ≦９５％であることが判別されると、メモリ状態判定部１３は充電メモリが発生していると判定し、かつステップＳ２１で算出した絶対値Ｂを基に記憶部６を参照することにより、充電メモリに対応した補正係数αｓ’を取得して、ＳＯＣ推定部１４に出力する。その後、ＳＯＣ推定部１４は、推定したＳＯＣを補正係数αｓ’で補正して、新たなＳＯＣとして記憶部６に格納する（ステップＳ２５）。

一方、上記ステップＳ２１において、絶対値Ｂが所定値α’以下であることが判別されると、メモリ状態判定部１３はメモリ状態が生じていないと判定して、その判定結果が記憶部６に保持される（ステップＳ１４）。

以上のように、本実施の形態２では、推定充放電量算出部９及び積算充放電量算出部１０が二次電池４０の各電池ブロックにおいて、所定期間における推定充放電量ΔＱｖ’及び積算充放電量ΔＱｉをそれぞれ算出している。また、メモリ状態判定部１３が、推定充放電量ΔＱｖ’と積算充放電量ΔＱｉとの差の絶対値Ｂを求め、所定値α’と比較することにより、各電池ブロックでのメモリ状態の発生の有無を判定している。さらに、メモリ状態判定部１３は、メモリ状態が発生していると判定したときに、絶対値Ｂに応じて当該メモリ状態の程度を判定し、ＳＯＣを補正するための補正係数αｓ’を求めている。これにより、本実施の形態２では、二次電池４０の各電池ブロックでのメモリ状態の発生の有無及びその程度を高精度に、かつ簡単に判定することができる。

また、本実施の形態２では、メモリ状態が判定された所定期間でのＳＯＣ範囲を判別するＳＯＣ範囲判別部１５を設けるとともに、メモリ状態判定部１３がＳＯＣ範囲に応じて上記補正係数αｓ’を求めている。さらに、ＳＯＣ推定部１４が補正係数αｓ’を用いて、推定したＳＯＣを補正しているので、ＳＯＣ推定部１４は対応する電池ブロックのＳＯＣ範囲（使用状態）に応じてＳＯＣをより適切に補正することが可能となり、当該電池ブロックの使用状態に応じた高精度なＳＯＣを簡単に推定して得ることができる。

具体的にいえば、二次電池４０の各電池ブロックでは、例えば図８に実線５０にて示すメモリ状態が生じていない場合と、同図８に点線５１にて示すメモリ状態が生じている場合とでは、ＳＯＣ範囲が５％≦ＳＯＣ≦３０％または７０％≦ＳＯＣ≦９５％であるときに、実線５０と点線５１との差が大きくなる。すなわち、これらのＳＯＣ範囲であるときに、メモリ状態判定部１３は、ＳＯＣを補正する必要があると判断して、補正係数αｓ’を取得し、ＳＯＣ推定部１４に出力している。

一方、実線５０と点線５１との差がほとんど生じていない０％≦ＳＯＣ＜５％、３０％＜ＳＯＣ＜７０％、及び９５％＜ＳＯＣ≦１００％のいずれかのＳＯＣ範囲では、メモリ状態判定部１３は、ＳＯＣを補正する必要がないと判断して、補正係数αｓ’を取得していない。このように、本実施の形態２では、電池ブロックの使用状態に応じた高精度なＳＯＣを簡単に推定して得ることができる。

また、本実施の形態２における電池ＥＣＵ１は、マイクロコンピュータに、図６及び図７に示す各種処理を具現化させる状態検出プログラムをインストールし、この状態検出プログラムを実行することによっても、本実施の形態２の状態検出方法を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４３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２における電池ＥＣＵ１は、車両ＥＣＵ２０を構成するマイクロコンピュータに、図６及び図７に示す各種処理を具現化させる状態検出プログラムをインストールし、この状態検出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。

尚、上記の各実施の形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の説明では、本発明をＨＥＶに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動力源がモータのみで構成された電気自動車や電動車椅子等の電動車両、コンピュータ等の電子機器のバックアップ電源、あるいは屋外等で使用される電気機器などの各種電力供給源として本発明を適用することができる。

また、上記の説明では、二次電池としてのニッケル水素電池を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル・カドミウム（ニッカド）電池等のメモリ効果によるメモリ状態が発生する二次電池に対して本発明を好適に適用することができる。

また、上記の説明では、電池ブロック毎にメモリ状態を判定した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池全体のメモリ状態を判定することもできる。但し、上記各実施の形態のように、各電池ブロック毎にメモリ状態を判定する場合の方が、メモリ状態を高精度に判定して、ＳＯＣを高精度に推定することができる点で好ましい。

本発明にかかる二次電池の状態検出装置、及びその状態検出方法は、二次電池でのメモリ状態を高精度に、かつ簡単に判定することができるため、車両などの電力源として用いられる二次電池に対して有効である。

本発明の実施の形態１にかかる二次電池の状態検出装置及びこれを搭載した車両の要部構成を説明する図である。 図１に示した電池ＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。 図１に示した電池ＥＣＵ１での推定充放電量の算出動作を示すフローチャートである。 図１に示した電池ＥＣＵ１でのＳＯＣの算出動作、メモリ状態の判定動作、及びＳＯＣの補正動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる電池ＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。 図５に示した電池ＥＣＵ１での推定充放電量の算出動作及びＳＯＣの算出動作を示すフローチャートである。 図５に示した電池ＥＣＵ１でのメモリ状態の判定動作及びＳＯＣの補正動作を示すフローチャートである。 メモリ状態、ＳＯＣ、及びゼロ電流電圧の関係の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 電池ＥＣＵ（状態検出装置）
２ 電流測定部
４ 電圧測定部
７ ゼロ電流電圧算出部
７ａ 無負荷電圧算出部
７ｂ 開放電圧算出部
８ ゼロ電流電圧変化量算出部
９ 推定充放電量算出部
１０ 積算充放電量算出部
１３ メモリ状態判定部
１４ ＳＯＣ推定部
１５ ＳＯＣ範囲判別部
４０ 二次電池

Claims (9)

1. 二次電池の状態を検出する状態検出装置であって、
   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を測定する電圧測定部と、
   前記電流値とそれに対応する前記電圧値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き無負荷電圧を算出する無負荷電圧算出部と、
   特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出する開放電圧算出部と、
   所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出するゼロ電流電圧変化量算出部と、
   前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出する推定充放電量算出部と、
   前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出する積算充放電量算出部と、
   前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定するメモリ状態判定部と
   を備えたことを特徴とする二次電池の状態検出装置。
2. 前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定するＳＯＣ推定部を備えるとともに、
   前記ＳＯＣ推定部は、前記メモリ状態判定部からの前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量を補正する請求項１に記載の二次電池の状態検出装置。
3. 前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別するＳＯＣ範囲判別部を備えるとともに、
   前記ＳＯＣ推定部は、前記ＳＯＣ範囲判別部からの判別結果に応じて、推定した電池残量を補正する請求項２に記載の二次電池の状態検出装置。
4. 二次電池の状態を検出する状態検出方法であって、
   前記二次電池の充放電時における電流の電流値と、前記電流値に対応した前記二次電池の端子電圧の電圧値との組データを複数個取得する工程と、
   取得した前記組データに基づいて、無負荷電圧を算出する工程と、
   特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出する工程と、
   所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出する工程と、
   前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出する工程と、
   前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出する工程と、
   前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定する工程と
   を備えたことを特徴とする二次電池の状態検出方法。
5. 前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定する工程と、
   前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量を補正する工程とを含んだ請求項４に記載の二次電池の状態検出方法。
6. 前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別する工程と、
   前記電池残量の判別結果に応じて、推定した電池残量を補正する工程とを含んだ請求項５に記載の二次電池の状態検出方法。
7. 二次電池の状態検出方法を、コンピュータに実行させるための状態検出プログラムであって、
   前記状態検出プログラムは、前記二次電池の充放電時における電流の電流値と、前記電流値に対応した前記二次電池の端子電圧の電圧値との組データを複数個取得するステップと、
   取得した前記組データに基づいて、無負荷電圧を算出するステップと、
   特定の電流条件または電圧条件が所定時間継続して満たされた場合に、前記二次電池の端子電圧から開放電圧を算出するステップと、
   所定期間における前記無負荷電圧または前記開放電圧の変化量を、前記二次電池のゼロ電流電圧の変化量として算出するステップと、
   前記ゼロ電流電圧の変化量を基に前記二次電池の推定充放電量を算出するステップと、
   前記所定期間における前記電流の電流値を積算することにより、前記二次電池の積算充放電量を算出するステップと、
   前記推定充放電量と前記積算充放電量とを比較することにより、前記二次電池でのメモリ状態を判定するステップと
   をコンピュータに実行させることを特徴とする二次電池の状態検出プログラム。
8. 前記推定充放電量または前記積算充放電量を使用して、前記二次電池の電池残量を推定するステップと、
   前記推定充放電量と前記積算充放電量との比較結果に応じて、推定した電池残量を補正するステップとをコンピュータに実行させる請求項７に記載の二次電池の状態検出プログラム。
9. 前記所定期間における前記電池残量が、所定の範囲内にあるか否かについて判別するステップと、
   前記電池残量の判別結果に応じて、推定した電池残量を補正するステップとをコンピュータに実行させる請求項８に記載の二次電池の状態検出プログラム。
   
   

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