JP2011047820A - 二次電池装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、セルの高精度な内部抵抗の値の特定を実現する。
【解決手段】電圧測定部１３及び電流測定部１４からの測定データを記憶する第１の記憶部１６aと、電池の電圧対残量特性を記憶する第２の記憶部１６bと、電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する第３の記憶部１６cを有する。制御部１５は、第1の処理（定周期で測定データを得、第１の記憶部への記憶制御）、第2の処理（第1の処理よりも低頻度で一定期間分の電流値データ（I(t)）を元に電流変動補正と電池残量変動補正を行った電圧値データ（V**(t)）を用いた補正電圧／電流特性の回帰直線を利用して内部抵抗の特定）、第3の処理（第2の処理よりも低頻度で該電池の等価回路モデルのパラメータの調整）を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は二次電池装置及び車両に関し、二次電池の内部抵抗を精度良く測定し、ひいては電池寿命を測定するのに有効な技術である。

電池寿命を診断する方法として、電池の内部抵抗値を測定する技術がある。電池の初期の内部抵抗値に対して内部抵抗値が大きくなると、電池は寿命に近づいたことになる。

内部抵抗を測定（測定値を推定（特定）値としている）する技術を公開した文献として特許文献１及び２がある。

特許文献１では、電圧及び電流値から内部抵抗を算出し、この値と放電電荷量から内部抵抗カーブを求める旨が説明されている。また、測定された電圧値に対して遅れキャンセル部なるものによる補正についても言及されている。

特許文献２では、では、電圧／電流特性を直線回帰して内部抵抗や最大放電電力を求めることが記載されている。しかし、具体的な回帰方法については述べられておらず、V/I特性データのサンプリング方法として電流変化率等からデータを取捨選択する方法が説明されている。

特開平８−２５４５７３号公報「バッテリー計測装置」 特開平９−２９７１６３号公報「電池の残存容量計」

特許文献１においては内部抵抗の具体的な算出方法としてオームの法則Ｒ＝Ｖ／Ｉにより行うと記載されている。しかしこの式では電流が０に近づく程、抵抗Rは増大し、正確性に問題がある。また電流変動に起因した過渡的変動を伴う電圧値を補正することが記載されている。この補正手段は、化学反応にともなう電圧変化遅れのキャンセル手段として記載されているが、遅れ時定数は一定としており等価回路の経時的変化に対する対応方法が全く存在しない。このため現実の電池劣化への対応として不十分である。更に、充放電による電池残量変化に伴う電圧変動分は補正の対象外（当該文献図１３の補正後の電圧波形でも電流一定値に対して傾きを持っている）としており、特定の電池残量値に対する内部抵抗の特定を行うには不十分と言わざるを得ない。

一方、特許文献２においては、電圧／電流特性を直線回帰してその傾きから内部抵抗を特定している。しかし具体的な方法としてはサンプリングした電圧値と電流値をそのまま用いるとしており、やはり電流変動による過渡的電圧変動について考慮されていない。またサンプリングした電圧値を過去一定時間における平均電流値で補正しているが、当該一定時間内の細かな電流変動パターンによる影響は無視しているうえ、電池残量の変化による電圧変動の影響も無視している。即ち、内部抵抗の特定精度の面ではやはり不十分と言わざるを得ない。

そこで本発明は、内部抵抗の特定を行うのに誤差要因となる過去の電流変化の影響及び電池残容量の影響を補正し、かつ経時的な特性変化にも対応した、高精度な内部抵抗の特定を実現することができる二次電池装置及び車両を提供することを第一の目的とする。また更に、値の特定を行う過程で計算負荷を極力削減すること、特定値を決める時点での有効性を高めることも合わせて実現することを第二の目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、電池を一定の周期で測定し電圧値データ及び電流値データを得る電圧測定手段及び電流測定手段と、前記電圧値データと電流値データを一時的に記憶すると共に、前記電池について予め測定しておいた電圧対残量特性、及び前記電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する記憶手段と、前記一定の周期より低頻度で、前記記憶手段に一定期間分記憶された前記電圧値データと前記電流値データを用いて、電流変動補正を行った第1の電圧値データ（V*(t))を求め、この第1の電圧データからさらに前記電圧対残量特性を用いて電池残量変動補正を行った第２の電圧値データ（V**(t)）を求め、この第２の電圧値データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線を得て、この回帰直線を利用して前記電池の内部抵抗を測定するまたは電池残量の測定を行う制御手段を具備したことを特徴とする。

本発明は高精度で内部抵抗の測定を実現することを可能とする。

本発明の一実施例に係る電池状態を測定する二次電池装置を示す構成図である。 電池の等価回路の例を示す図である。 図２（A)の電池の等価回路のステップ応答波形を示す図である。 図２（A)の電池の等価回路のインパルス応答波形を示す図である。 本発明で利用した電流変動補正の原理を説明する説明図である。 電池の充電特性の例を示す図である。 本発明で利用した残量変動補正の原理を説明する説明図である。 本発明の実施例における第１の処理のフロー例を示す図である。 本発明の実施例における第２の処理のフロー例を示す図である。 本発明の実施例における第３の処理のフロー例を示す図である。 本発明の実施例におけるパラメータ調整例の説明図である。 本発明の実施例の補正効果例を示す説明図である。 本発明において利用された補正電圧/電流特性の回帰方法の原理説明図である。 本発明において利用された補正電圧/電流特性の回帰方法を実行するための処理のフローの例を示す図である。 本発明の二次電池装置が電気自動車、あるいはハイブリッド車に搭載された場合の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず図１に、本発明の一実施例の構成を示す。

直列に接続された複数の二次電池の単位セル１１（a）〜１１（ｘ）は、組電池１１を構成している。各単位セル１１（a）〜１１（ｘ）の正極端子と負極端子は、電圧測定部１３に接続されている。電圧測定部１３は、各単位セルの正極端子と負極端子間の端子間電圧を個別に測定可能に設けられる。

直列接続された単位セル１１（a）〜１１（ｘ）の電流系路には、充放電電流を測定する電流検出部１４が挿入されている。また各単位セル１１（a）〜１１（ｘ）の近傍には、温度測定部T(a)〜T(x)が配置され温度を測定する。

電圧測定部１３、電流測定部１４、温度測定部T(a)〜T(x)は、制御部１５に接続されている。制御部１５には、さらに電圧、電流、温度等の測定値等を記憶する記憶部１６が接続されている。また制御部１５には、電池パック外部と通信を行うとき利用される通信インターフェース１７が接続されている。

なお記憶部１６内には、後述するが電圧測定手段及び電流測定手段によって測定した測定値を一時的に記憶する第１の記憶部１６aと、電池について予め測定しておいた電圧対残量特性を記憶する第２の記憶部１６bと、電池の等価回路モデルの部品定数を記憶する第３の記憶部１６cが含まれていてもよい。

インターフェース１７は、例えば後述するデータ処理のアプリケーションを制御部１５に格納するとき、記憶部１６に対して前記電池について予め測定しておいた開路電圧対残量特性のデータを格納するとき、前記部品定数の初期値を書き込むときなどに用いられる。したがって、制御部には通信手段も含まれる。また、後述する各セルの特定された内部抵抗のデータ、電池残量のデータを出力する場合にも利用される。

次に図１に示した実施例における電池の内部抵抗を特定する原理について説明する。図２は一般的な電池の等価回路モデルである。図２（A)の等価回路モデルは、内部抵抗ゼロ、電圧Ｖの理想的電池２１に抵抗Ｒｓが直列接続され、更に抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１が並列接続された回路が直列接続されている。図２（B)では図２（A)の等価回路に更に、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２の並列回路がさらに直列接続されている。

一般にＲｓはセル内部の電解液の溶液抵抗や電極から端子までの金属抵抗に相当し、抵抗とコンデンサの並列回路部は電極表面の電荷移動抵抗等を意味する。図２（A)の等価回路の場合の当該単位セルの内部インピーダンス（複素インピーダンス）は次の式（１）となる

この等価回路の、立上がりI（A）のステップ状充電電流に対するステップ応答は次の式（２）となる。入力波形と応答波形を図３に示す。ここにOCV（Open circuit voltage(開路電圧））は理想電池部の電圧である。

また、同様に積分面積I（A・s）のインパルス状充電電流に対するインパルス応答は次の式（３）となる。入力波形と応答波形を図４に示す。ここにδ（ｔ）はディラックのデルタ関数である。

即ち、電流変化に対する電圧応答としては時間遅れ要素がある為に、電圧／電流特性は単純な比例関係ではない。電圧測定値と電流測定値をそのまま使用して電圧−電流特性グラフ上での回帰直線に基づいて内部抵抗の特定を行った場合、過渡変動分が誤差要因となる。そこで、この要因に対する補正をまず考える。

電池の電圧特性には厳密には非線形要素もあるが、電圧、電流、温度にある程度の条件を設けることを前提とすればほぼ線形とみなすことは可能である。またインパルス応答がゼロでない期間も一般に有限時間T_IRとみなすことができる。

そこで、特定の時刻t_nにおける電圧値に影響を与える電流信号を２つの部分に分けて考える（図５参照）。ひとつは、時刻t_nよりT_IR相当時間分前であるt_n-mにステップ状に立ち上って時刻t_nまで一定値を継続している電流I_S(t)である。もうひとつは実際の電流I(t)からI_S(t)を引いた差分I_ｆ(t)である。

実際の電流I(t)が変化しているのは、実使用中であり、例えば車両走行に応じた放電・回生により充放電が繰り替えされていることを示している。この実際の電流I(t)は、［I_S(t)＋I_ｆ(t)］であり、線形回路の場合の重ね合わせの原理より、応答としての電圧V(t)は、I_S(t)に対する応答とI_ｆ(t)に対する応答を加算したものとなる。逆にみれば、I_S(t)に対する応答は、実際の電圧V(t)からI_ｆ(t)に対する応答分を減算すれば求まることになる。そして、I_S(t)に対する応答とは即ち時刻t_nにおける実測電流I(t_n)に対する（ステップの立ち上がりからT_IR時間以上経過しているので電流変化による過渡的影響を受けない）応答であり、I_ｆ(t)に対する応答は、インパルス応答期間T_IR、即ち時刻t_n-mから時刻t_n-1までの期間のI_ｆ(t)とインパルス応答との畳み込み積分によって得られる。即ち、過渡的影響を補正した補正電圧計算式が式（４）のように得られる。

次に電池残量変動補正の考え方について説明する。電池の特性として電圧は残量変化とともに変動する。残量が低下すると電圧も低下する。

図６に一般的な充放電による特性カーブを示す。横軸は時間であるが、定電流充電の場合には時間と電池残量（SOC：State of Charge）は比例するので横軸は残量ともみなすことができる。図６のように一般には残量が増すに従い単調に電池電圧は増加する。

残量変動補正を行わない場合、刻々の充放電によって電池電圧（等価回路における理想電池部の電圧V）は変動する。そして電池の内部抵抗は一般に電池残量の影響を受けるため、ある特定期間の内部抵抗の特定を前記の電流変動補正のみで行った場合、特定された内部抵抗の値は特定の電池残量に対応した値ではなく該特定期間内の言わば平均的な電池残量に対応した値となってしまう。そして該特定期間内の電池残量変動が大きければ、特定の電池残量値に対応した値としての内部抵抗の特定値は誤差が大きくなる。

そこで、図７に上記の残量変動による影響を補正する残量変動補正方式を示す。基準となる時刻をt0とし、t0以降の任意の時刻をtnとし、時刻t0における残量はSOC(t0)、時刻tnにおける残量はSOC(tn)とする。

電池残量は充電電流I(t)の積算分だけ増加するため、SOC(tn)はSOC(t0)にt0〜tnの期間の充電電流積算値を電池容量で除算した値を加えたものに相当する。

ここで、時刻t0と時刻tnにおける電池の開路電圧（等価回路における理想電池部の電圧に相当する）の差ΔOCVを得る方法を考える。

当該単位セルの開路電圧（OCV）／残量（SOC）特性をあらかじめ測定して、図７に示すSOC(t0)の特性カーブのデータを取得しておけば、この特性カーブの傾きから差ΔOCVを算出可能である。そのために単位セルの開路電圧（OCV）／残量（SOC）特性をあらかじめ測定し、記憶手段に格納しておけばよい。

この結果、任意の時刻tnにおけるセル電圧V(tn)からその時点のΔOCVを減算したものを補正電圧値V^*(tn)とすると、V^*(tn)と電流I(tn)を用いて電圧−電流特性グラフを描いたとき、等価回路における理想電池部の（残量変化による）電圧変動の影響を受けずに、純粋に理想電池部以外の部分の内部抵抗値の特定が可能となる。

以上、説明した電流変動補正と電池残量変動補正とを併せて行った補正電圧値を用いて電圧−電流特性を元に内部抵抗の特定（推定）を行うことで、高精度な内部抵抗の特定（推定）が可能となる。以下、具体的な処理について説明する。

処理は大きく以下の３つに分かれる。

［１］測定のサンプリング処理・・・0.2s程度の比較的短い周期で実行される。

［２］内部抵抗の特定処理・・・1時間〜数日に１回程度の頻度で実行される。

［３］等価回路パラメータ最適化（調整）処理・・・１週間〜数か月程度に1回の頻度で実行される。上記の［１］、［２］、［３］の各処理について順次説明する。

図８は、第１の処理［１］のフローチャートを示す。ステップS8-1では、各単位セルの電圧V(t)、電流I(t)及び温度T(t)の測定を行う。またこの測定された電圧V(t)、電流I(t)及び温度T(t)の記憶部への記憶も行う。また、ステップS8-2では、電流値の積算も行う。この積算値ΣI(t)は式（４）の中の

に対応する。

図９は、第２の処理［２］のフローチャートを示す。畳込み積分による電流変動補正（ステップS9-1;式（４）の説明に対応）と残量変動補正（ステップS9-2；図７の説明に対応）を行った後、補正後電圧を用いた電圧／電流特性の回帰直線の傾きから内部直流抵抗を特定する（ステップS9-3）。

ステップS9-1の処理について説明する。ここでは、式（４）の考え方が利用される。式（４）では、ステップS9-1の(ti)が(tn)と表記され、ステップS9-1の(tj)が(ti)と表記されている。書き直すと

となる。

ここでiはN-NaからNまでのサンプルが用いられ、
i＝N-Naのときは、jとしてはN-Na-NcからN-Na-1までのΔt_A期間のサンプルが用いられ、
i＝Nのときは、jとしてはN-NcからN-1までのサンプルが用いられた様子を示している。

上記のiの変化は、図５に示したIs(t)波形が時間とともに変化したことであり、jの変化は、あるIs(t)波形のときに図５に示すように、時間を細かく区分しサンプルしたたことを表す。

この計算により各サンプルに対応してそれぞれのV*(ti)が得られる。

ステップS9-2の処理について説明する。この処理では、ステップS9-1で求めたV*(ti)が利用される。そして、残量変動補正を行ったV**(tj)が求められる。その計算式は、図７で説明したように

で表される。

ここでは、図7に示したように、時刻t0と時刻tnにおける電池の開路電圧の差ΔOCVが、当該単位セルの開路電圧（OCV）／残量（SOC）特性としてあらかじめ測定されているのでこのデータが利用される。

OCV|_{SOC(tN-Ne),Tave} は、平均温度_Tave、の中で時間がｔＮからｔＮｅに変化したときの残量に対応する開路電圧（OCV）を表し、
OCV| _SOC(tN),Taveは、平均温度_Tave、の中で時間ｔＮのときの残量に対応する開路電圧（OCV）を表す。

したがって、OCV|_{SOC(tN-Ne),Tave} から OCV| _SOC(tN),Tave を引き算すれば、開路電圧の変化、つまり先の差ΔOCVを求めることができ、この分をV*(tj)（図７では、一般的な形態で説明したためにV(tn)と記述している）から差し引けば、正しい残量変動補正を行ったセルの電圧V**(tj)が求められる。この電圧V**(tj)はある電圧V*(ti)のもとでの電圧である。

ステップS9-3の処理について説明する。ここでは回帰直線を得るための処理が行われる。回帰には通常は最小二乗法を用いるが、図９のステップS9-3では電圧/電流特性グラフ上における充電データ群の重心と放電データ群の重心とを結ぶ直線を利用する以下の処理が行われる。

充電データ群の平均電圧Vc_ave = AVERAGE(V**(tj) |I(tj>0)
充電データ群の平均電流Ic_ave = AVERAGE(I(tj) |I(tj>0)
放電データ群の平均電圧Vc_ave = AVERAGE(V**(tj) |I(tj<0)
放電データ圧群の平均電流Ic_ave = AVERAGE(I(tj) |I(tj<0)
AVERAGE(V**(tj) |I(tj>0)は、図５或いは図７に示した電流変化の中で、電流が設定値以上の際に測定された電圧V**(tj)の平均を取ったものである。

またIc_ave = AVERAGE(I(tj) |I(tj>0) は、図５或いは図７に示した電流変化の中で、電流が設定値以上の際に測定された電流I(tj)の平均を取ったものである。

これに対して、Vc_ave = AVERAGE(V**(tj) |I(tj<0)は、図５或いは図７に示した電流変化の中で、電流が設定値より低い際に測定された電圧V**(tj)の平均を取ったものである。

またIc_ave = AVERAGE(I(tj) |I(tj<0) は、図５或いは図７に示した電流変化の中で、電流が設定値より低い際に測定された電流I(tj)の平均を取ったものである。

次に充電データ群平均電圧をy1、充電データ群平均電流をx1 , 放電データ群平均電圧をy2、放電データ群平均電流をx2とし、このデータ群に対応するセルの内部抵抗DCRが以下のように計算される。

DCR = (y1-y2)/(x1-x2)
このときの内部抵抗は、電流補正変動及び残量変動補正を行った、精度の高い測定結果となる。

また、図９のステップS9-4においては電池残量の特定に対応する開路電圧（OCV）の特定（推定）処理も示している。開路電圧（OCV）は、上記y1,y2,x1,x2が利用される。

開路電圧OCVは（x1、y1）と（x2、y2）を結ぶ線分のｙ軸切片に相当する為、これをｙ座標に関する分割比から求めると
OCV = (x1・y2 - x2・y1)/ (x1 - x2)
で計算される。

なお、電池の等価回路として図２（A)を採用した場合、第２の処理において特定すべき未知のパラメータはRs、R1、C1と３つ存在する。一方、電圧／電流特性の回帰直線の傾きから特定できる値は１つのみである。そこで、第２の処理ではR1とC1は固定値とし、真の直流抵抗である（Rs＋R1）を回帰直線の傾きから特定し、その結果からR1を減算することによって内部抵抗Rsを特定（推定）する。

図１０は、上記の第３の処理［３］のフローチャートを示す。つまり等価回路パラメータ最適化（調整）処理（１週間〜数か月程度に1回の頻度で実行）を示している。この処理においては、第２の処理では固定値として計算したが、このR1、C1の値の組の最適値探索処理を行う。

まず、ステップS10-1では、(C1R1, R1)の値の組を前回の特定値（推定値）として設定する。初回の場合は、任意の初期値(C1R1, R1)の値の組を設定しておく。

次にステップS10-2では、(C1R1, R1)の座標（図１１参照）からなる２次元平面上で、現状の値の組を中心(0,0)にして隣接する８点（縦軸、横軸それぞれの方向に各座標値を例えば±３％ずつ変異した点）に対応した条件のそれぞれについて第２の処理相当の回帰を行う。

第２の処理相当の回帰処理は、図１０のステップS9-1〜S9-4で示される。図９の処理の場合、(C1R1, R1) が固定であり、
V*(ti)=V(ti)+(Δts/C1)・Σ[I(tj)-I(ti)]・exp[-(ti-tj)/C1R1)] で計算したが、
図１０の処理では(R1、C1R1)が座標値を例えば±３％ずつ変異されて計算されるので、
例えばC1 = (a/b), C1R1 = a とし、
V*(ti)=V(ti)+(Δts/(a/b))・Σ[I(tj)-I(ti)]・exp[-(ti-tj)/a)]と示している。以下、図１０の処理ステップS9-1からS9-4までは、先に説明した図９の処理と同様な処理である。ステップS9-4では、各変異点の(R1、C1R1)に基づくOCV = (x1・y2 - x2・y1)/ (x1 - x2)が得られる。

次にステップS10-3においては、各変異点の(R1, C1R1)に対して求められた電圧と図９で求められた変異なし時の電圧V**(tj)との残差S(a,b)が求められる。

各変異点の(R1, C1R1)は、図１０のメインルーチンのステップS10-3では、
S(C1R1, R1), S(C1R1, R1×k), S(C1R1, R1/k), S(C1R1×k, R1), S(C1R1×k, R1×k), S(C1R1×k, R1/k), S(C1R1/k, R1), S(C1R1/k, R1×k), S(C1R1/k, R1/k)の9種類が示されている。

まず、各変異点における電圧は、それぞれセル内部抵抗DCRと時間ｔにおける電流I(t)とを掛けた電圧値と、時間ｔにおける開路電圧OCV(t)とを加算することで得られる、
つまりDCR・I(t) ＋ OCV(t)により得られる。この値を電圧V**(t)(図９ではV**(tj)と示したがここでは、電圧V**(t)として示している）から引き算すれば、時間ｔにおける変異点の電圧と、図９説明した変異無し時の電圧との差異を求めることができる。さらにその各サンプル点の差異の集合が求められかつ絶対値が取られる、

このような残差が各変異点で求まる。次に、図１０のステップS10-4に移行し、複数（この実施例では9個）の残差のうち最も小さい残差が検出され、この残差を得るときに対応した(a, b)に基づいて新たなパラメータ(R1, C1R1)が生成され、記憶部に格納される。

これは回帰の残差を望小特性とした山登り法のアプローチであり、複雑な特性でなければ最適解へ漸近すると期待される。

ここで、明細書で用いた各種パラメータを表1から表2に示し説明しておく。小文字のｔは時間、太文字のTは温度を意味する。ｔ＊は、ある時刻、Δｔ＊は、ある期間を意味する。またCFCはCurrent Fluctuation Compensation(電流変動補償）の意味である。（・・）は、セル毎にもつ必要のあるパラメータである。

以上説明したように、本実施例によれば、電池の等価回路における時間遅れ要素による電流変動時の電圧過渡変化の影響を電流変動補正によって補正し、また電池の等価回路における理想電池の電圧の充放電による残量変動に伴う電圧変動を残量変動補正によって補正することで、各残量における電池の内部抵抗を精度よく特定することが可能となる。また、等価回路の時間遅れ要素の時定数等が電池の劣化等によって変化した場合にも、第３の処理に示した回帰直線との残差最小を目指したパラメータ調整によって、対応していくことが可能となる。

図１２（A)、図１２（B)、図１２（C)は、実際の充放電試験結果データを用いて、３つのケースにおける電圧／電流補正の直線回帰を行った結果例を示す。図１２（A)の電圧補正なしのケースに比較して、図１２（B)の電流変動補正のみを実施したケースでは回帰直線との相関が改善され、図１２（C)の電流変動補正と残量変動補正の両者を実施したケースでは図１２（B)より更に相関が改善されている様子がわかる。

＜他の実施例＞
上記の第１の実施例においては特定対象を内部抵抗としたが、電圧／電流特性をもとにした回帰直線を利用すると電圧軸切片から開路電圧（OCV）も特定することが可能である。

図１３に回帰直線とその傾き及び縦軸切片の求め方を示す。ここでは、補正電圧／電流特性の回帰方法として、第１の電流値範囲のデータ群の重心と、第2の電流値範囲のデータ群の重心とを結ぶ直線を利用している。

一般に比例関係にある２変数をグラフの横軸、縦軸としてプロットし、プロットされた点の回帰直線を求めるには最小二乗法を利用する。しかし最小二乗法の場合は計算量が比較的多くなる。即ち、プロットした点がＮ個の場合、式（５）に示すようなＮ個の二乗和からなる残差を最小とする直線ｙ＝ｆ（ｘ）を求める必要があり、Ｎ回の乗算を複数回実施する必要がある。

しかるに、本発明で採用する方式の実施例としては、充電側のデータ群の重心（図１３の（x1、y1））と放電側のデータ群の重心（同（x2、y2））を結んだ直線を利用する。具体的な計算内容は図１４に示すごとく、重心を求めるための平均値計算と、抵抗値を算出するための傾き計算である式（６）（ステップS15-1）、開路電圧を算出（ステップS15-2）するための縦軸切片を算出する式（７）（ステップS15-1）のみであり、乗除算回数は（６）、（７）合計しても４回のみとなる。

本方式によれば、プロットした点の直線性がある程度よい状態であることが前提となるが、一般的な最小二乗法に比較して極めて少ない計算の負荷で回帰直線算出とそこからの内部抵抗および開路電圧の特定が実現できる。

次に、電流積算値がほぼゼロとなる期間に、補正電圧／電流特性の回帰を行う方法について説明する。特定対象である内部抵抗や開路電圧には残量（SOC）が影響する。ここで、特定には過去の一定期間内の電圧、電流データを使用する為、特定の基準となる残量（一般に特定対象期間の始まり時点）は一般に現在の残量ではなく過去のある特定時点の残量ということになってしまう。

そこで、本発明では、特定対象期間に関する条件として当該期間の電流積算値（言わば電流収支）がほぼゼロとなる条件を課すものである。この期間は電流測定部１４の出力に基づいて判断される。この結果として、特定の基準となる当該期間最初の時点の残量は、そのまま現時点の残量とみなすことが可能となる。即ち、特定結果の有効性を高めることが可能となる。

＜実施例の効果＞
以上説明したように、本発明の実施例によれば、第１の記憶手段に記憶された一定期間分の電流値データを元に電流変動補正と電池残量変動補正を行った電圧データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線を利用して内部抵抗の測定または電池残量の測定を行っている。このため内部抵抗の測定または電池残量の測定の誤差要因となる過去の電流変化の影響及び電池残容量変動の影響を補正し、かつ経時的な特性変化に対してもパラメータを追従して適性値に調整することで対応し、高精度で内部抵抗の測定を実現することができる。

このように上記したように電流変動補正に加えて残量変動補正も行うことで、高精度な内部抵抗、開路電圧の特定(推定)が可能となった。また、等価回路における時間遅れ要素に関係するパラメータの最適化（調整）を第３の処理として行うことにより、長期的な電池特性変化にも対応が可能となった。更に、回帰直線の算出に関わる計算量を大幅に削減して処理負荷を軽減するとともに、特定対象期間の電流積算値に制約条件を課することで、特定結果の有効性を高めることも可能となった。

例えばハイブリッド車に搭載する電池装置であると、常に電池装置からの出力性能を基準以上維持していることが必要である。即ち、規定条件での内部抵抗値が基準値以下であることが必要である。内部抵抗値が基準値を上回った場合は、警告を出すなどして、利用者が交換する必要がある。ハイブリッド車の場合、アクセルを操作し加速を行う場合には、たとえば電池で駆動するモータがエンジンをアシストするタイプがあるが、内部抵抗が上昇し、出力性能が低下していると十分なアシストが得られない場合がある。

しかし本発明の装置を用いると、電池の寿命推定が正確となり、電池交換の時期を正確に把握でき、上記したような不具合を防止するのに適正な時期に電池交換を促すことができる。

またハイブリッド車の場合は、常に電流を流し続けている為、本来のOCVを直接測定するチャンスがない。本発明の場合は上記したように、実使用状態、つまり充放電中に推定を行い、正確な電池残量特定を行うことができる。

なおこの発明は上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また電池の種類としてもリチウム電池、ニッケル水素電池など適用可能である。

またこの発明の特徴として種々の記載形態が可能であり、例えば以下のような記述を行っても良い。

電圧測定手段及び電流測定手段が電池を一定の周期で測定し電圧値データ及び電流値データを得る。記憶手段が、前記電圧値データと電流値データを一時的に記憶すると共に、前記電池について予め測定しておいた開路電圧対残量特性、及び前記電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する。制御手段が、前記一定の周期よりも低頻度で、前記記憶手段に一定期間分記憶された前記電圧値データと前記電流値データを用いて、電流変動補正を行った第1の電圧値データ（V*(t))を求め、この第1の電圧データからさらに前記開路電圧対残量特性を用いて電池残量変動補正を行った第２の電圧値データ（V**(t)）を求め、この第２の電圧値データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線を利用して前記電池の内部抵抗を測定するか、又は前記補正電圧／電流特性の回帰直線の切片の値（OCV)と前記開路電圧対残量特性から前記電池の電池残量（SOC）を測定するか、又は前記内部抵抗の測定及び前記電池残量の測定の両方を行う。

また上記に加えて、前記制御手段が、前記内部抵抗を測定する周期よりも低頻度で、前記電池の等価回路モデルの前記パラメータ（C1R1, R1）を補正する。

また方法として、電池の電圧測定手段、前記電池の電流測定手段、測定した電圧値データ及び電流値データ、前記電池について予め測定しておいた開路電圧対残量特性及び前記電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する記憶手段、前記電圧測定手段、前記電流測定手段、及び前記記憶手段を制御部が制御して前記電池の内部抵抗又は電池残量の測定方法を記述してもよい。

この場合、例えば前記電池を一定の周期で測定した前記電圧値データ及び電流値データを一時的に記憶し、前記一定の周期よりも低頻度で、一定期間分記憶された前記電圧値データと前記電流値データを用いて、電流変動補正を行った第1の電圧値データ（V*(t))を求め、この第1の電圧データからさらに前記開路電圧対残量特性を用いて電池残量変動補正を行った第２の電圧値データ（V**(t)）を求め、この第２の電圧値データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線を利用して前記電池の内部抵抗を測定するか、又は前記補正電圧／電流特性の回帰直線の切片の値（OCV)と前記開路電圧対残量特性から前記電池の電池残量（SOC）を測定するか、又は前記内部抵抗の測定及び前記電池残量の測定の両方を行う。

図１５には本発明の二次電池装置が電気自動車、あるいはハイブリッド車に搭載された場合の系統例を示している。１０００は自動車のシャーシである。

組電池パック４００内に図１で示した複数のセルあるいは複数のモジュールが組み込まれている。この電池パック４００のプラス、マイナス電極は、インバータを含み電圧を変換するとともに、運転指令を受けて出力電流・電圧のレベル制御及び位相制御などを行う電圧変換及び運転制御部５００に接続されている。この電圧変換及び運転制御部５００の出力は、モータ６００に駆動電力として供給される。モータ６００の回転は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪WR,WLに伝達される。

電池管理基板３００には、本発明の要部である図１で示した測定系統（電圧測定部、電流測定部、制御部、通信インターフェース、記憶部など）を含む回路が構築されている。通信インターフェースからの警告信号などは、例えば運転室の計器配列領域のディスプレイ７００に供給される。ディスプレイ７００は、例えば電池寿命が近づいている場合は警告信号を優先して表示する。通常は、ディスプレイ７００はナビゲータとして機能する。警告表示の方法は、種々のタイプが可能である。例えば、寿命に近づいたセルの数を表示してもよい。また残量をバー表示してもよい。また、内部抵抗、残量に基づいて、出力能力をグラフ表示するようにしても良い。なお、図１５において、７１１はハンドル、７１２はフロントガラス、７１３、７１４は、シートである。

実施例の車両においては、ＳＯＣ残量が精度良く把握されるので、過充電、過放電とならないように電池容量を幅広く利用することが可能となり、セルの数を減らすことができるので、軽快な動作を行うことが可能となる。

１１・・・電池パック、１１（a）〜１１（ｘ）・・・・単位セル、１３・・・電圧測定部、１４・・・電流測定部、１５・・・制御部、１６・・・記憶部、１７・・・通信インターフェース。

Claims (6)

1. 電池の電圧値データと電流値データを記憶する第１の記憶手段と、
   前記電池について予め測定しておいた開路電圧対残量特性を記憶する第２の記憶手段と、
   前記電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する第３の記憶手段と、
   第1の周期で測定した、前記電池の前記電圧値データと前記電流値データを前記第１の記憶手段へ供給する第1の制御手段と、
   前記第1の周期より低頻度の第２の周期で、一定期間分記憶された前記電圧値データと前記電流値データを用いて、電流変動補正を行った第1の電圧値データを求め、この第1の電圧データからさらに前記開路電圧対残量特性を用いて電池残量変動補正を行った第２の電圧値データを求め、この第２の電圧値データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線に基づいて前記電池の内部抵抗を測定する第２の制御手段と、
   前記第２の周期より低頻度の第3の周期で、前記電池の等価回路モデルの前記パラメータを補正する第3の制御手段を有したことを特徴とした二次電池装置。
2. 電池の電圧値データと電流値データを記憶する第１の記憶手段と、
   前記電池について予め測定しておいた開路電圧対残量特性を記憶する第２の記憶手段と、
   前記電池の等価回路モデルのパラメータを記憶する第３の記憶手段と、
   第1の周期で測定した、前記電池の前記電圧値データと前記電流値データを前記第１の記憶手段へ供給する第1の制御手段と、
   前記第1の周期より低頻度の第２の周期で、一定期間分記憶された前記電圧値データと前記電流値データを用いて、電流変動補正を行った第1の電圧値データを求め、この第1の電圧データからさらに前記開路電圧対残量特性を用いて電池残量変動補正を行った第２の電圧値データを求め、この第２の電圧値データを用いた補正電圧／電流特性の回帰直線の切片の値と前記開路電圧対残量特性から前記電池の電池残量を測定する第２の制御手段と、
   前記第２の周期より低頻度の第3の周期で、前記電池の等価回路モデルの前記パラメータを補正する第3の制御手段を有したことを特徴とした二次電池装置。
3. 前記第２の制御手段は、前記補正電圧／電流特性の回帰直線を得るために、前記第２の電圧値データの第1の電流値範囲のデータ群の重心と、第2の電流値範囲のデータ群の重心とを結ぶ直線を利用することを特徴とした請求項1又は2記載の二次電池装置。
4. 前記第1乃至第3の制御手段は、それぞれ前記電流測定手段で測定した電流の電流積算値がほぼゼロとなる期間を検出して、この期間に処理を行うことを特徴とした、請求項１又は２又は３記載の二次電池装置。
5. さらに前記内部抵抗に関する情報又は前記電池残量に関する情報を外部に出力するとともに、外部からの前記パラメータを取り込む通信インターフェースが設けられていることを特徴とする請求項1乃至４のいずれかに記載の二次電池装置
6. 請求項1乃至５のいずれかに記載の二次電池装置を搭載した車両。

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