JP2011106952A - 電池の残容量推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確なＳＯＣ推定値を得ることができる電池容量検出方法を提供する。
【解決手段】等価回路モデル方式によって推定されたＳＯＣ推定値と、電流積算によって推定されたＳＯＣ推定値とを所定のタイミングで切り替えるＳＯＣ推定装置１において、前記所定のタイミングは、等価回路モデルによる電圧推定値と、電圧センサ６０から取得される実電圧値との誤差が所定値以下であり、電流センサ７０から取得される実電流値が所定値以下であり、所定期間内の実電流変動値が所定値以下であり、所定期間内の実電圧変動値が所定値以下であり、温度センサ８０から取得される電池温度が所定値以上であることが成立したときであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池の残容量推定方法の技術に関する。

バッテリ（電池）を模擬した等価回路モデルの各変数を適応パラメータ同定を用いて逐次推定することにより、バッテリの充電状態（電池の残容量：以下、ＳＯＣ（State Of Charge）と称する）を推定する等価回路モデルを使用したＳＯＣ推定（以下、等価回路モデル方式と称する）に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、等価回路モデル方式は、バッテリに大電流が流れているときや、急激な電流変動が生じたときには、等価回路モデルのモデル化誤差が大きくなるため、実際のＳＯＣの値と、等価回路モデルによるＳＯＣの推定値とが大きく乖離してしまう。

そこで、電流センサから得られる実電流値を積算することによって算出されるＳＯＣ推定値と、等価回路モデル方式によって算出されるＳＯＣ推定値とを、切り替えることによってＳＯＣを推定する方法が行われている。

特開２００９−１０３４７１号公報

しかしながら、これら２つのＳＯＣ推定値を切り替える手法は明らかになっておらず、多くはイグニッションの操作と関連したタイミングで切り替えたり、一定時間ごとに切り替えたりしている。このようなタイミングでは、バッテリに大電流が流れているときや、急激な電流変動が生じたときなど、等価回路モデル方式の使用には好ましくない条件において切り替えられてしまう可能性もあり、ＳＯＣ推定値の誤差が大きくなってしまうことがある。

そこで、本発明の課題は、正確なＳＯＣ推定値を得ることができる電池の残容量推定方法を提供することにある。

前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、等価回路モデル方式によって推定された電池の残容量と、電流積算によって推定された電池の残容量とを所定のタイミングで切り替える残容量算出装置による電池の残容量推定方法であって、前記所定のタイミングは、等価回路モデルによる電圧推定値と、電圧センサから取得される実電圧値との誤差が所定の誤差以下であり、電流センサから取得される実電流値が所定の電流値以下であり、所定期間内の実電流変動値が所定の電流変動値以下であり、所定期間内の実電圧変動値が所定の電圧変動値以下であり、温度センサから取得される電池温度が所定の電池温度以上であることが成立したときであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、等価回路モデルによるモデル化誤差が大きくなる条件を考慮して、等価回路モデルによるＳＯＣ推定値と、電流積算によるＳＯＣ推定値とを切り替えることができるため、ＳＯＣ検出精度を良好に保つことが可能となる。

また、請求項２に係る発明は、前記所定の電流値が、前記所定の電流値以下、かつ、前記所定の電流値よりも低い第２の所定の電流値以上であることを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、電流値を所定の範囲内に収めることができるため、より精度の高い電池の満充電容量を検出することが可能となる。

また、請求項３に係る発明において、前記残容量算出装置は、前記電池温度において、安定している電流値である安定電流値の情報である安定電流値情報を記憶部に有しており、前記残容量算出装置が、前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電流値情報から安定電流値を算出し、当該安定電流値を前記所定の電流値とすることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、温度センサから取得される電池温度での、安定電流値を所定の電流値とすることができるため、より精度の高い電池の満充電容量を検出することが可能となる。

また、請求項４に係る発明において、前記残容量算出装置は、前記電池温度において、安定している電流の変動値である安定電流変動値の情報である安定電流変動値情報を記憶部に有しており、前記残容量算出装置が、前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電流変動値情報から安定電流変動値を算出し、当該安定電流変動値を前記所定の電流変動値とすることを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、温度センサから取得される電池温度での、安定電流変動値を所定の電流変動値とすることができるため、より精度の高い電池の満充電容量を検出することが可能となる。

さらに、請求項５に係る発明において、前記残容量算出装置は、前記電池温度において、安定している電圧の変動値である安定電圧変動値の情報である安定電圧変動値情報を記憶部に有しており、前記残容量算出装置が、前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電圧変動値情報から安定電圧変動値を算出し、当該安定電圧変動値を前記所定の電圧変動値とすることを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、温度センサから取得される電池温度での、安定電圧変動値を所定の電圧変動値とすることができるため、より精度の高い電池の満充電容量を検出することが可能となる。

そして、請求項６に係る発明において、前記残容量算出装置は、前記電池温度における、基準となる内部抵抗値である基準抵抗値の情報である基準抵抗値情報を記憶部に有しており、前記残容量算出装置が、前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記基準抵抗値情報から基準抵抗値を算出し、前記等価回路モデル方式によって算出された推定内部抵抗値と、前記算出した基準抵抗値と、を基に、前記所定の電圧変動値を補正することを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、例えば、新しい電池における内部抵抗値である基準抵抗値と、推定内部抵抗値とから、電池の劣化を考慮することができるため、より精度の高い電池の満充電容量を検出することが可能となる。

本発明によれば、正確なＳＯＣ推定値を得ることができる電池の残容量推定方法を提供することができる。

本実施形態に係るＳＯＣ推定装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る条件Ｚ１および条件Ｚ２を判定するためのブロック線図である。 本実施形態に係る条件Ｚ３を判定するためのブロック線図である。 本実施形態に係る条件Ｚ４を判定するためのブロック線図である。 本実施形態に係る条件Ｚ５を判定するためのブロック線図である。 等価回路モデル演算処理の流れを示すフローチャートである。 電流積算処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係るＳＯＣ切替判定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係るＳＯＣ切替処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態と比較例との比較を示す図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（ＳＯＣ推定装置）
図１は、本実施形態に係るＳＯＣ推定装置の構成例を示すブロック図である。
ＳＯＣ推定装置（残容量算出装置）１は、等価回路モデル演算部１０と、電流積算部５０と、ＳＯＣ切替判定部２０と、ＳＯＣ切替部３０と、記憶部４０とを有している。
等価回路モデル演算部１０は、車両に搭載される図示しないバッテリ（電池）に設置されている電圧センサ６０、電流センサ７０、温度センサ８０から得られる実電圧値、実電流値、バッテリ温度の各センサ値が入力され、これらの値から等価回路モデル方式によるＳＯＣ推定値（適宜、Ｅ（Estimated）−ＳＯＣと称する）を算出し、算出したＥ−ＳＯＣをＳＯＣ切替部３０へ出力する機能を有する。
電流積算部５０は、電流センサ７０から入力される実電流値を積算することによってＳＯＣ推定値（適宜、Ｉ（Integrated）−ＳＯＣと称する）を算出し、算出したＩ−ＳＯＣをＳＯＣ切替部３０へ出力する機能を有する。

ＳＯＣ切替判定部２０は、各センサ６０，７０，８０から入力される実電圧値、実電流値、バッテリ温度や、記憶部４０に記憶されている安定電流値マップ４１、安定電流変動値マップ４２、安定電圧変動値マップ４３、基準抵抗値マップ４４を用いて、以下の５つの条件のすべてが満たされているか否かを判定し、判定の結果にしたがってＳＯＣ切替フラグをＳＯＣ切替部３０と、電流積算部５０へ出力する機能を有する。

条件Ｚ１：等価回路モデル方式で推定された電圧変動値の推定値と、電圧センサ６０から入力された実電圧変動値の差分値が閾値（所定の誤差）以下
条件Ｚ２：電流センサ７０から入力された実電流値が所定上限値（所定の電流値）以下、もしくは実電流値が所定範囲（所定の上限電流値以上、所定の上限電流値以下）内
条件Ｚ３：所定期間内における実電流変動値が所定値（所定の電流変動値）以下
条件Ｚ４：所定期間内における実電圧変動値が所定値（所定の電圧変動値）以下
条件Ｚ５：温度センサ８０から入力されたバッテリ温度が所定値（所定の電池温度）以上

ＳＯＣ切替部３０は、ＳＯＣ切替判定部２０から送られたＳＯＣ切替フラグに従って、上記条件Ｚ１〜Ｚ５が成立したとき（所定のタイミング）に、Ｉ−ＳＯＣからＥ−ＳＯＣへ切り替える機能を有する。

等価回路モデル演算部１０は、電圧・電流変動値演算部１１、ＲＬＳ（Recursive Least Square：逐次最小二乗法）同定部１２、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）推定部１３およびＳＯＣ変換部１４を有する。
電圧・電流変動値演算部１１は、入力された実電圧値、実電流値と、記憶部４０に一時記憶している前回実電圧値、前回実電流値から、実電圧変動値および実電流変動値を算出する機能を有する。
ＲＬＳ同定部１２は、電圧・電流変動値演算部１１から入力された実電圧変動値および実電流変動値と、温度センサ８０から入力されたバッテリ温度を基に、逐次最小二乗法によってバッテリの内部抵抗値を推定する機能を有する。
ＯＣＶ推定部１３は、ＲＬＳ同定部１２から入力された内部抵抗値の推定値を基に、ＯＣＶを推定する機能を有する。
そして、ＳＯＣ変換部１４は、図示しないＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いて、ＯＣＶから等価回路モデル方式によるＳＯＣを推定する機能を有する。
なお、等価回路モデル演算部１０は、公知の技術（例えば、特許文献１参照）である。

記憶部４０には、後記して説明する安定電流値マップ（安定電流値情報）４１、安定電流変動値マップ（安定電流変動値情報）４２、安定電圧変動値マップ（安定電圧変動値情報）４３、基準抵抗値マップ（基準抵抗値情報）４４が格納されている。なお、安定電流値マップ４１、安定電流変動値マップ４２、安定電圧変動値マップ４３、基準抵抗値マップ４４の代わりに、各マップ４１〜４４に相当する関数が格納されていてもよい。
なお、ＳＯＣ推定装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などに搭載されるものであり、等価回路モデル演算部１０、電流積算部５０、ＳＯＣ切替判定部２０、ＳＯＣ切替部３０および等価回路モデル演算部１０における各部１１〜１４はＲＯＭ（Read Only Memory）などに格納されたプログラムが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることによって具現化する。

次に、図２〜図５を参照して、Ｉ−ＳＯＣとＥ−ＳＯＣとを切り替える条件Ｚ１〜Ｚ５を判定する処理を説明する。

（条件Ｚ１：推定電圧値と実電圧値の差分値が所定値以下）
図２（ａ）は、本実施形態に係る条件Ｚ１を判定するためのブロック線図である。
条件Ｚ１は、実電圧変動値と、等価回路モデルを使用して推定された電圧変動値の誤差が大きいときは、等価回路モデル方式のモデル化誤差が大きいため、Ｅ−ＳＯＣを使用しないための条件である。
まず、ＳＯＣ切替判定部２０は、電圧センサ６０、電流センサ７０から入力された実電圧値、実電流値から、記憶部４０に一時記憶していた実電圧値、実電流値の前回値を減算することによって、実電圧変動値、実電流変動値を算出する。そして、ＳＯＣ切替判定部２０は、実電流変動値に等価回路モデル演算部１０によって算出された内部抵抗値の推定値を乗算することによって（Ｓ１０１）、電圧変動値の推定値を算出する。

次に、ＳＯＣ切替判定部２０は、実電圧変動値から電圧変動値の推定値を減算することによって（Ｓ１０２）、電圧変動値の差分値を算出する。
そして、ＳＯＣ切替判定部２０は、予め設定してある閾値（所定の誤差）と、ステップＳ１０２で算出した差分値とを比較し（Ｓ１０３）、比較結果を出力する。ＳＯＣ切替判定部２０は、例えば、差分値が閾値以下であれば比較結果として「１」、差分値が閾値より大きければ「０」を出力する。
なお、閾値の値は、例えば１ｍＶなどが考えられる。

（条件Ｚ２：電流センサ７０から入力された実電流値が所定値以下、もしくは実電流値が所定範囲内）
図２（ｂ）は、本実施形態に係る条件Ｚ２を判定するためのブロック線図である。
条件Ｚ２は、大電流が流れているときや、実電流値が小さいときは、等価回路モデル方式のモデル化誤差が大きいため、Ｅ−ＳＯＣを使用しないための条件である。大電流が流れるときとは、車両加速時にバッテリからモータへの供給電力が大きいときや、車両減速時にモータからバッテリへの回生電力量が大きいときなどである。
まず、ＳＯＣ切替判定部２０は、温度センサ８０から入力されたバッテリ温度を基に、記憶部４０に記憶されている安定電流値マップ４１から、入力されたバッテリ温度における安定電流値を算出する（Ｓ２０１）。図２（ｂ）に示すように安定電流値マップ４１は、バッテリ温度（Ｔ［℃］）と、安定電流値（Ｉ［Ａ］）とが対応付けられているマップである。
そして、ＳＯＣ切替判定部２０は、実電流値の絶対値を算出すると（Ｓ２０２）、この絶対値と、ステップＳ２０１で算出した安定電流値（所定の電流値）を比較し（Ｓ２０３）、比較結果を出力する。ステップＳ２０２で絶対値を算出したのは、充電方向と放電方向で電流の符号が変わることを考慮するためである。ＳＯＣ切替判定部２０は、例えば、絶対値が安定電流値以下であれば、比較結果として「１」を出力し、絶対値が安定電流値より大きければ「０」を出力する。

なお、図２（ｂ）では、ステップＳ２０２の絶対値が安定電流値以下であれば「１」を出力するとしたが、ＳＯＣ切替判定部２０は以下の手順で実電流値の絶対値が所定範囲内にあることを判定してもよい。すなわち、ＳＯＣ推定装置１は最高安定電流値マップ、最低安定電流値マップを記憶部４０に格納しており、ＳＯＣ切替判定部２０はバッテリ温度を基に、最高安定電流値マップ、最低安定電流値マップから最高安定電流値（所定の上限電流値）および最低安定電流値（所定の下限電流値）を算出する。そして、ＳＯＣ切替判定部２０は、実電流値の絶対値が最高安定電流値および最低安定電流値の範囲内であれば「１」を出力し、絶対値が最高安定電流値および最低安定電流値の範囲外であれば「０」を出力する。
さらに、ＳＯＣ切替判定部２０は、絶対値が３０［Ａ］以下であれば「１」を出力したり、絶対値が３［Ａ］以上３０［Ａ］以下であれば「１」を出力したりするなど、マップを用いずに定数値で判定を行ってもよい。
なお、急な充放電を行うハイレート充放電後において、ＳＯＣ切替判定部２０は電圧値が安定するまでのディレイ時間後に図２（ｂ）の処理を行ってもよい。

（条件Ｚ３：所定期間内における実電流変動値が所定値以下）
図３は、本実施形態に係る条件Ｚ３を判定するためのブロック線図である。
条件Ｚ３は、実電流値の変動が大きいときは、等価回路モデル方式のモデル化誤差が大きいため、Ｅ−ＳＯＣを使用しないための条件である。
まず、ＳＯＣ切替判定部２０は、予め設定されており、記憶部４０に一時記憶されている所定時間ΔＴ１前の実電流値を取得し（Ｓ３０１）、実電流値の現在値から、所定時間前の実電流値を減算して（Ｓ３０２）、所定期間内実電流変動値ΔＩ０を算出する。なお、所定時間ΔＴ１は、例えば１秒間が設定される。
一方、ＳＯＣ切替判定部２０は、温度センサ８０から入力されたバッテリ温度と、記憶部４０に格納されている安定電流変動値マップ４２から、このバッテリ温度における安定電流変動値を算出する（Ｓ３０３）。図３に示すように、安定電流変動値マップ４２は、バッテリ温度（Ｔ［℃］）と、安定電流変動値（ΔＩ［Ａ］）とが対応付けられているマップである。

そして、ＳＯＣ切替判定部２０は、所定期間内実電流変動値（ΔＩ０）と、安定電流変動値（ΔＩ：所定の電流変動値）とを比較し（Ｓ３０４）、比較結果を出力する。ＳＯＣ切替判定部２０は、例えば、実電流変動値が安定電流変動値以下であれば、比較結果として「１」を出力し、実電流変動値が安定電流変動値より大きければ、比較結果として「０」を出力する。
なお、実電流変動値が１０［Ａ］以下であれば、ＳＯＣ切替判定部２０は比較結果として「１」を出力するなど、マップを用いずに定数で比較を行ってもよい。

（条件Ｚ４：所定期間内における実電圧変動値が所定値以下）
図４は、本実施形態に係る条件Ｚ４を判定するためのブロック線図である。
条件Ｚ４は、実電圧値の変動が大きいときは、等価回路モデル方式のモデル化誤差が大きいため、Ｅ−ＳＯＣを使用しないための条件である。
まず、ＳＯＣ切替判定部２０は、予め設定されており、記憶部４０に一時記憶されている所定時間ΔＴ２前の実電圧値を取得し（Ｓ４０１）、実電圧値の現在値から所定時間前の実電圧値を減算して（Ｓ４０２）、所定期間内実電圧変動値ΔＶ０を算出する。なお、所定時間ΔＴ２は、例えば１秒間が設定される。
一方、ＳＯＣ切替判定部２０は、温度センサ８０から入力されたバッテリ温度と、記憶部４０に格納されている安定電圧変動値マップ４３から安定電圧値変動値を取得する（Ｓ４０３）。図４に示すように安定電圧変動値マップ４３は、バッテリ温度（Ｔ［℃］）と、安定電圧変動値（ΔＶ［Ｖ］）とが対応付けられているマップである。

また、ＳＯＣ切替判定部２０は、入力されたバッテリ温度と、記憶部４０に記憶されている基準抵抗値マップ４４から基準抵抗値Ｒ０を算出する（Ｓ４０４）。基準抵抗値とは、例えば、新品のバッテリにおいて、該当するバッテリ温度下の内部抵抗値などである。図４に示すように、基準抵抗値マップ４４はバッテリ温度（Ｔ［℃］）と、基準抵抗値（Ｒ０［ｍΩ］）とが対応付けられているマップである。
そして、ＳＯＣ切替判定部２０は等価回路モデルで算出した推定内部抵抗値Ｒを、ステップＳ４０４で算出したＲ０で除算し（Ｓ４０５）、算出したＲ／Ｒ０をステップＳ４０３で算出した安定電圧変動値に乗算する（Ｓ４０６）。これは、バッテリの劣化に伴う内部抵抗値の影響を考慮するために行われる処理である。ステップＳ４０６の乗算は、バッテリの抵抗値が大きいほど、電圧変動値も大きくなることを考慮するための処理である。

最後に、ＳＯＣ切替判定部２０はステップＳ４０２で算出した所定期間内実電圧変動値（ΔＶ０）と、ステップＳ４０６でＲ／Ｒ０を乗算された安定電圧変動値（所定の電圧変動値）とを比較し（Ｓ４０７）、比較結果を出力する。
ＳＯＣ切替判定部２０は、例えば、実電圧変動値が安定電圧変動値以下であれば、比較結果として「１」を出力し、実電圧変動値が安定電圧変動値より大きければ「０」を出力する。
なお、実電圧変動値が０．１［Ｖ］以下であれば、ＳＯＣ切替判定部２０は比較結果として「１」を出力するなど、マップを用いずに定数を用いてもよい。

（条件Ｚ５：バッテリ温度が所定値以上）
図５は、本実施形態に係る条件Ｚ５を判定するためのブロック線図である。
条件Ｚ５は、極低温では等価回路モデルで考慮していない拡散抵抗成分などの影響が顕著となり、等価回路モデルのモデル化誤差が大きくなってしまうのでＥ−ＳＯＣを使用しないための条件である。
ＳＯＣ切替判定部２０は、温度センサ８０から入力されたバッテリ温度と、予め設定してある閾値（所定の電池温度）とを比較し（Ｓ５０１）、比較結果を出力する。
ＳＯＣ切替判定部２０は、例えば、バッテリ温度が閾値より大きければ「１」を出力し、バッテリ温度が閾値以下であれば「０」を出力する。
閾値としては、例えば「−３０［℃］」などが考えられる。

（等価回路モデル演算処理）
次に、図６〜図９を参照して、等価回路モデル演算処理、電流積算処理、ＳＯＣ切替判定処理およびＳＯＣ切替処理の説明を行う。
図６は、等価回路モデル演算処理の流れを示すフローチャートである。なお、図６に示す等価回路モデル演算処理は、前記したように公知の処理である。
まず、実電圧値の今回値をＶ（ｋ）、実電流の今回値をＩ（ｋ）、実電圧値の前回値をＶ（ｋ−１）、実電流値の前回値をＩ（ｋ−１）、実電流変動値をｄＶ（ｋ）、実電流変動値をｄＩ（ｋ）とすると、電圧・電流変動値演算部１１は、以下の式（１）、式（２）を演算することにより実電圧変動値（ｄＶ（ｋ））と、実電流変動値（ｄＩ（ｋ））とを算出する（Ｓ６０１）。

ｄＶ（ｋ）＝Ｖ（ｋ）−Ｖ（ｋ−１） ・・・（１）
ｄＩ（ｋ）＝Ｉ（ｋ）−Ｉ（ｋ−１） ・・・（２）

次に、ＲＬＳ同定部１２が、ステップＳ６０１で算出した実電圧変動値（ｄＶ（ｋ））および実電流変動値（ｄＩ（ｋ））から、逐次最小二乗法により内部抵抗値Ｒの推定値を算出する（Ｓ６０２）。
そして、ＯＣＶ推定部１３が、推定した内部抵抗値を基に、バッテリの開路電圧値の推定値ＯＣＶ（ｋ）を算出する（Ｓ６０３）。
そして、ＳＯＣ変換部１４が、ステップＳ６０３で算出された開路電圧値の推定値ＯＣＶ（ｋ）を基に、等価回路モデルによる充電状態の推定値Ｅ−ＳＯＣ（ｋ）を算出する（Ｓ６０４）。
ステップＳ６０４で算出された充電状態の推定値Ｅ−ＳＯＣ（ｋ）はＳＯＣ切替部３０へ出力され、等価回路モデル演算部１０はステップＳ６０１へリターンする。

（電流積算処理）
図７は、電流積算処理の流れを示すフローチャートである。なお、図７に示す電流積算処理は、前記したように公知の技術である。
電流積算部５０は、まずＳ７０１で、後記する図８のステップＳ８０６およびステップＳ８０７でＳＯＣ切替判定部２０から出力されたＳＯＣ切替フラグが「０」であるか否かを判定する（Ｓ７０１）。
ステップＳ７０１の結果、ＳＯＣ切替フラグが「０」である場合（Ｓ７０１→Ｙｅｓ）、電流積算部５０は、電流積算処理によるＳＯＣの前回値をＩ−ＳＯＣ（ｋ−１）、今回値をＩ−ＳＯＣ（ｋ）、前回のＳＯＣを基に予め算出されているバッテリ容量をＣＡＰＡ、演算周期をＴｓ、実電流値をＩとすると、以下の式（３）によってＳＯＣの今回値（Ｉ−ＳＯＣ（ｋ））を算出する（Ｓ７０２）。

Ｉ−ＳＯＣ（ｋ）＝Ｉ−ＳＯＣ（ｋ−１）＋（Ｉ×Ｔｓ／３６００）／ＣＡＰＡ ・・・（３）

ステップＳ７０１の結果、ＳＯＣ切替フラグが「０」ではない場合（Ｓ７０１→Ｎｏ）、すなわち、ＳＯＣ切替フラグが「１」である場合（Ｓ７０１→Ｎｏ）、電集積算部５０は、電流積算処理によるＳＯＣの今回値Ｉ−ＳＯＣ（ｋ）を等価回路モデル演算部１０で算出された充電状態の推定値Ｅ−ＳＯＣ（ｋ）と同値のもの（Ｉ−ＳＯＣ（ｋ）＝Ｅ−ＳＯＣ（ｋ））として出力する（Ｓ７０３）。
これはＩ−ＳＯＣ（ｋ）における電流センサ誤差の蓄積を除去するために行う処理である。
ステップＳ７０２およびステップＳ７０３の処理後、電流積算処理部は、ステップＳ７０１へリターンする。

（ＳＯＣ切替判定処理）
図８は、本実施形態に係るＳＯＣ切替判定処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ＳＯＣ切替判定部２０は、等価回路モデル演算部１０から実電圧変動値（ｄＶ（ｋ））と、実電流変動値（ｄＩ（ｋ））と、バッテリの内部抵抗の推定値（Ｒ）とを取得すると、図２（ａ）で説明した処理を行うことによって、条件Ｚ１が成立しているか否か、すなわち式（４）の不等式が成立しているか否かを判定する（Ｓ８０１）。なお、式（４）における閾値は所定の誤差である。

｜ｄＶ（ｋ）−ｄＩ（ｋ）×Ｒ｜≦閾値 ・・・（４）

ステップＳ８０１の結果、式（４）の不等式が成立していない場合（Ｓ８０１→Ｎｏ：条件Ｚ１が不成立：図２（ａ）の比較結果が「０」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「０」として（Ｓ８０７）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

ステップＳ８０１の結果、式（４）の不等式が成立している場合（Ｓ８０１→Ｙｅｓ：条件Ｚ１が成立：図２（ａ）の比較結果が「１」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０は、図２（ｂ）で説明した処理を行うことによって、条件Ｚ２が実電流値の絶対値（｜Ｉ｜）が所定下限値（図２（ｂ）における最低安定電流値：所定の下限電流値）以上、所定上限値（図２（ｂ）における最高安定電流値：所定の上限電流値）以下であるか否かを判定する（Ｓ８０２）。
なお、ステップＳ８０２の処理は、前記した図２（ｂ）で実電流値の絶対値が所定範囲内に入っているか否かを判定したものであり、ステップＳ８０２においてＳＯＣ切替判定部２０は実電流値の絶対値が所定値（所定の電流値）以下であるか否かを判定してもよい。
ステップＳ８０２の結果、実電流値の絶対値が所定上限値より大きいか、または所定下限値未満の場合（Ｓ８０２→Ｎｏ：条件Ｚ２が不成立：図２（ｂ）の比較結果が「０」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「０」として（Ｓ８０７）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

ステップＳ８０２の結果、実電流値の絶対値が所定上限値以下、所定下限値以上である場合（Ｓ８０２→Ｙｅｓ：条件Ｚ２が成立：図２（ｂ）の比較結果が「１」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０は、図３で説明した処理を行うことによって、条件Ｚ３が成立するか否か、すなわち所定期間内実電流変動値（ΔＩ０）が、所定値（図３における安定電流変動値ΔＩ：所定の電流変動値）以下であるか否かを判定する（Ｓ８０３）。
ステップＳ８０３の結果、所定期間内実電流変動値（ΔＩ０）が所定値より大きい場合（Ｓ８０３→Ｎｏ：条件Ｚ３が不成立：図３の比較結果が「０」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「０」として（Ｓ８０７）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

ステップＳ８０３の結果、所定期間内実電流変動値（ΔＩ０）が所定値以下である場合（Ｓ８０３→Ｙｅｓ：条件Ｚ３が成立：図３の比較結果が「１」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０は、図４で説明した処理を行うことによって、条件Ｚ４が成立するか否か、すなわち所定期間内実電圧変動値（ΔＶ０）が、所定値（図４における安定電圧変動値ΔＶ：所定の電圧変動値）以下であるか否かを判定する（Ｓ８０４）。
ステップＳ８０４の結果、所定期間内実電圧変動値（ΔＶ０）が所定値より大きい場合（Ｓ８０４→Ｎｏ：条件Ｚ４が不成立：図４の比較結果が「０」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「０」として（Ｓ８０７）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

ステップＳ８０４の結果、所定期間内実電圧変動値（ΔＶ０）が所定値以下である場合（Ｓ８０４→Ｙｅｓ：条件Ｚ４が成立：図４の比較結果が「１」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０は、図５で説明した処理を行うことによって、条件Ｚ５が成立するか否か、すなわちバッテリ温度Ｔが閾値（所定の電池温度）以上であるか否かを判定する（Ｓ８０５）。
ステップＳ８０５の結果、バッテリ温度Ｔが閾値未満である場合（Ｓ８０５→Ｎｏ：条件Ｚ５が不成立：図５の比較結果が「０」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「０」として（Ｓ８０７）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

ステップＳ８０５の結果、バッテリ温度Ｔは閾値以上である場合（Ｓ８０５→Ｙｅｓ：条件Ｚ５が成立：図５の比較結果が「１」に相当）、ＳＯＣ切替判定部２０はＳＯＣ切替フラグを「１」として（Ｓ８０６）、ＳＯＣ切替部３０へ出力し、ステップＳ８０１へリターンする。

なお、本実施形態では、条件Ｚ１〜Ｚ５のすべてが成立した場合にＳＯＣ切替フラグを「１」としたが、少なくとも条件Ｚ１が成立していればＳＯＣ切替フラグを「１」としてもよい。

（ＳＯＣ切替処理）
図９は、本実施形態に係るＳＯＣ切替処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ＳＯＣ切替部３０は、ＳＯＣ切替判定部２０から送られたＳＯＣ切替フラグが「１」であるか否かを判定する（Ｓ９０１）。
ステップＳ９０１の結果、ＳＯＣ切替フラグが「１」である場合（Ｓ９０１→Ｙｅｓ）、ＳＯＣ切替部３０は最終的なＳＯＣ（ｋ）として等価回路モデルによるＳＯＣ（Ｅ−ＳＯＣ（ｋ））を出力し（Ｓ９０２）、ステップＳ９０１へリターンする。
ステップＳ９０１の結果、ＳＯＣ切替フラグが「０」である場合（Ｓ９０１→Ｎｏ）、ＳＯＣ切替部３０は最終的なＳＯＣ（ｋ）として電流積算によるＳＯＣ（Ｉ−ＳＯＣ（ｋ））を出力し（Ｓ９０３）、ステップＳ９０１へリターンする。
なお、Ｉ−ＳＯＣとＥ−ＳＯＣとの急激な変化を防ぐために、フィルタ処理を行ってＩ−ＳＯＣとＥ−ＳＯＣが滑らかに変化するようにしてもよい。

（具体例）
図１０は、本実施形態と比較例との比較を示す図である。図１０のいずれのグラフにおいても横軸は時刻を示す。
図１０（ａ）は、Ｉ−ＳＯＣとＥ−ＳＯＣとの切替タイミングの例を示しており、上段の破線１１０２が比較例を示し、下段の線１１０１（実線）が本実施形態による切替タイミングを示している。比較例では、実電流値が所定値以下となるタイミングでＩ−ＳＯＣとＥ−ＳＯＣとを切り替えている。
図１０（ｂ）は、ＳＯＣ（％）の推移を示すグラフであり、線１１１１（実線）が本実施形態によるＳＯＣの推定値であり、線１１１２（破線）は比較例によるタイミングでＥ−ＳＯＣとＩ−ＳＯＣを切り替えた場合を示し、線１１１３（一点鎖線）が実際のＳＯＣの値を示している。
図１０（ｃ）は実電圧値の推移を示す図であり、図１０（ｄ）は実電流値の推移を示す図である。

図１０（ｃ）および図１０（ｄ）において、実電圧値および実電流値の変動が大きい区間（符号１１２１〜１１２４）の後、比較例による切り替えでは図１０（ｂ）の線１１１２に示されるように、実際のＳＯＣの値（線１１１３）との間で乖離が起きている。
それと比較して、図１０（ｂ）の線１１１１に示す本実施形態による切り替えでは、実電圧値および実電流値の変動が大きい区間（符号１１２１〜１１２４）の後でも大きな乖離が生じておらず良好なＳＯＣ推定精度を維持していることが分かる。

つまり、符号１１２１の囲み円で示す実電圧値の変動直後には、符号１１３１の囲み円で示すように、破線１１１２（比較例）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間に乖離が認められるが、実線１１１１（本実施形態）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間の乖離は比較的小さいものとなっている。
また、符号１１２２の囲み円で示す実電流値の変動直後でも、符号１１３２の囲み円で示すように、破線１１１２（比較例）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間に乖離が認められるが、実線１１１１（本実施形態）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間の乖離は小さいものとなっている。
さらに、符号１１２３の囲み円で示す実電圧値の変動直後には、符号１１３３の囲み円で示すように、破線１１１２（比較例）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間に乖離が認められるが、実線１１１１（本実施形態）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間の乖離は小さいものとなっている。
そして、符号１１２４の囲み円で示す実電流値の変動直後でも、符号１１３４の囲み円で示すように、破線１１１２（比較例）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間に乖離が認められるが、実線１１１１（本実施形態）と、一点鎖線１１１３（実際のＳＯＣ）との間の乖離は小さいものとなっている。

これは、図１０（ａ）に示されるように、比較例では実電圧値および実電流値の変動が大きい区間でも、Ｅ−ＳＯＣへの切り替えを実行してしまっているためである。

すなわち、一般に、適切なタイミングで等価回路モデル方式によるＳＯＣに切り替えると、電流積算によるＳＯＣの誤差がリセットされる。しかしながら、前記したように等価回路モデルは、条件Ｚ１〜Ｚ５を満たさない条件下では、ＳＯＣの推定値に大きな誤差が生じてしまう。比較例では、条件Ｚ１〜Ｚ５の成立を考慮せず等価回路モデルに切り替えてしまっているため、ＳＯＣの推定値に大きな誤差が生じてしまっている。
これに対し、本実施形態では、条件Ｚ１〜Ｚ５の成立を考慮して等価回路モデルによるＳＯＣの推定値へ切り替えているため、切替回数を少なくすることができ、ＳＯＣ検出精度を良好に保つことができている。

（まとめ）
本実施形態によれば、等価回路モデルによるＳＯＣの推定が良好となる条件Ｚ１〜Ｚ２が成立したときのみ、等価回路モデルによるＳＯＣ推定値（Ｅ−ＳＯＣ）を用いて、それ以外では電流積算によるＳＯＣ推定値（Ｉ−ＳＯＣ）を用いることにより、ＳＯＣ検出精度を良好に保つことができる。

１ ＳＯＣ推定装置（残容量算出装置）
１０ 等価回路モデル演算部
１１ 電圧・電流変動値演算部
１２ ＲＬＳ同定部
１３ ＯＣＶ推定部
１４ ＳＯＣ変換部
２０ ＳＯＣ切替判定部
３０ ＳＯＣ切替部
４０ 記憶部
４１ 安定電流値マップ（安定電流値情報）
４２ 安定電流変動値マップ（安定電流変動値情報）
４３ 安定電圧変動値マップ（安定電圧変動値情報）
４４ 基準抵抗値マップ（基準抵抗値情報）
５０ 電流積算部
６０ 電圧センサ
７０ 電流センサ
８０ 温度センサ

Claims (6)

1. 等価回路モデル方式によって推定された電池の残容量と、電流積算によって推定された電池の残容量とを所定のタイミングで切り替える残容量算出装置による電池の残容量推定方法であって、
   前記所定のタイミングは、
   等価回路モデルによる電圧推定値と、電圧センサから取得される実電圧値との誤差が所定の誤差以下であり、
   電流センサから取得される実電流値が所定の電流値以下であり、
   所定期間内の実電流変動値が所定の電流変動値以下であり、
   所定期間内の実電圧変動値が所定の電圧変動値以下であり、
   温度センサから取得される電池温度が所定の電池温度以上である
   ことが成立したときであることを特徴とする電池の残容量推定方法。
2. 前記所定の電流値が、前記所定の電流値以下、かつ、前記所定の電流値よりも低い第２の所定の電流値以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池の残容量推定方法。
3. 前記残容量算出装置は、
   前記電池温度において、安定している電流値である安定電流値の情報である安定電流値情報を記憶部に有しており、
   前記残容量算出装置が、
   前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電流値情報から安定電流値を算出し、当該安定電流値を前記所定の電流値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池の残容量推定方法。
4. 前記残容量算出装置は、
   前記電池温度において、安定している電流の変動値である安定電流変動値の情報である安定電流変動値情報を記憶部に有しており、
   前記残容量算出装置が、
   前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電流変動値情報から安定電流変動値を算出し、当該安定電流変動値を前記所定の電流変動値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池の残容量推定方法。
5. 前記残容量算出装置は、
   前記電池温度において、安定している電圧の変動値である安定電圧変動値の情報である安定電圧変動値情報を記憶部に有しており、
   前記残容量算出装置が、
   前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記安定電圧変動値情報から安定電圧変動値を算出し、当該安定電圧変動値を前記所定の電圧変動値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池の残容量推定方法。
6. 前記残容量算出装置は、
   前記電池温度における、基準となる内部抵抗値である基準抵抗値の情報である基準抵抗値情報を記憶部に有しており、
   前記残容量算出装置が、
   前記温度センサから取得される電池温度を基に、前記基準抵抗値情報から基準抵抗値を算出し、
   前記等価回路モデル方式によって算出された推定内部抵抗値と、前記算出した基準抵抗値と、を基に、前記所定の電圧変動値を補正する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電池の残容量推定方法。
   

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