JP2012237665A - 電池の状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の開路電圧（ＯＣＶ）の推定精度を向上させることによって電池の残存容量の推定精度を向上させる。
【解決手段】バッテリを搭載した車両の制御回路１００は、ＯＣＶ推定部１４０、Ｋ調整部１５０、Ｓｖ推定部１７０を含む。ＯＣＶ推定部１４０は、車両走行中に、バッテリの閉路電圧ＣＣＶ（電圧センサの検出値）に基づいてバッテリの開路電圧ＯＣＶを推定する。Ｋ調整部１５０は、車両走行中に、ＯＣＶ推定部１４０が推定するＯＣＶを用いてバッテリ残存容量の変化量ΔＳｖを算出し、バッテリ電流の検出値を積算してバッテリ残存容量の最大変化量ΔＳｉｍａｘおよび最小変化量ΔＳｉｍｉｎを算出し、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ＜ΔＳｉｍａｘとなるように、ＯＣＶ推定部１４０によるＯＣＶの推定に用いられるゲインＫを調整する。Ｓｖ推定部１７０は、ＯＣＶ推定部１４０が推定するＯＣＶを用いてバッテリ残存容量Ｓｖを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載される電池の開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、「開放端電圧」とも称される）および残存容量を推定する技術に関する。

特開２００８−１９９７２３号公報（特許文献１）には、バッテリの満充電容量に対する残存容量の割合（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定する装置が開示されている。このＳＯＣ推定装置は、バッテリの開路電圧（ＯＣＶ）の推定値に基づく放電深度（放電の割合）と、満充電容量に基づいてバッテリの充放電電流を積算することによって算出される放電深度とを比較、その結果に基づいて満充電容量を大きくしたり小さくしたりする技術が開示されている。

特開２００８−１９９７２３号公報 特開２００８−０１４７０２号公報

ところで、ＳＯＣは、電池の開路電圧が決まればほぼ一義的に決まる。そのため、電池の開路電圧を計測すればＳＯＣを推定することが可能である。しかし、電池の通電時には、閉路電圧（ＣＣＶ：Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）は計測できるが、開路電圧は直接計測することができない。そのため、閉路電圧の計測値などから開路電圧を推定し、推定された開路電圧から残存容量を推定することが望ましい。しかしながら、従来においては、開路電圧の推定精度が必ずしも十分ではなく、残存容量の推定精度が十分ではない場合がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池の開路電圧の推定精度を向上させることによって電池の残存容量の推定精度を向上させることである。

この発明に係る状態推定装置は、車両に搭載される電池の状態を推定する。この状態推定装置は、電池の端子間電圧を検出する電圧センサと、電池を流れる電流を検出する電流センサと、電池の通電時に電圧センサが検出した実電圧および電流センサが検出した実電流に基づいて、電池の開路電圧を推定する電圧推定部と、開路電圧に基づいて電池の第１残存容量を推定する第１残存容量推定部と、実電流に基づいて電池の第２残存容量を推定する第２残存容量推定部と、第１残存容量と第２残存容量との比較結果に基づいて電圧推定部による開路電圧の推定手法を調整する調整部とを含む。

好ましくは、調整部は、第１残存容量の変化量と第２残存容量の変化量とが異なる場合、第１残存容量の変化量を第２残存容量の変化量に近づけるように開路電圧の推定手法を調整する。

好ましくは、調整部は、電流センサの誤差に基づいて第２残存容量の変化量の最大値および最小値を算出し、第１残存容量の変化量が第２残存容量の変化量の最大値および最小値の間に含まれるように開路電圧の推定手法を調整する。

好ましくは、調整部は、充電開始時点で推定された開路電圧と放電移行時点で推定された開路電圧とに基づいて第１残存容量の変化量を算出し、充電開始時点から放電移行時点までの実電流の積算値に基づいて第２残存容量の変化量を算出する。

好ましくは、状態推定装置は、電池の状態をパラメータとして電池の開路電圧と閉路電圧との間の電圧差を予め設定したマップを予め記憶する記憶部をさらに備える。電圧推定部は、マップを用いて電池の実際の状態に対応する電圧差を算出し、電圧差とゲインとの積を実電圧から減じた値を開路電圧の推定値として算出する。調整部は、第１残存容量の変化量を第２残存容量の変化量に近づけるようにゲインを調整する。

本発明によれば、電池の開路電圧の推定精度を向上させることによって電池の残存容量の推定精度を向上させることができる。

車両の概略構成を示すブロック図である。 制御回路の機能ブロック図である。 満充電容量Ｆの算出手法を説明するための図である。 ＯＣＶ−Ｓｖマップを示す図である。 バッテリ開路電圧ＯＣＶとバッテリ閉路電圧ＣＣＶとの対応関係を示す図である。 ゲインＫの調整手法の一例を示す図（その１）である。 制御回路の処理手順を示すフローチャートである。 ゲインＫの調整手法の一例を示す図（その２）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。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態による制御装置を備えた車両５の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す車両５はハイブリッド車両であるが、本発明はハイブリッド車両に限定されず電動車両全般に適用可能である。

図１を参照して、車両５は、バッテリ１０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）２２，２４と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３０と、モータジェネレータ（ＭＧ）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、車輪８０と、制御回路１００とを備える。

バッテリ１０は、充放電可能な電池であり、たとえばリチウムイオン等の複数の二次電池セルが直列に接続されて構成される。バッテリ１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための高い電圧（たとえば２００ボルト程度）を出力する。

エンジン５０は、燃料の燃焼エネルギによって運動エネルギを出力する。動力分割機構６０は、ＭＧ４１，４２およびエンジン５０の出力軸と連結されて、ＭＧ４２および／またはエンジン５０の出力によって駆動軸７０を駆動する。そして、駆動軸７０によって車輪８０が回転される。このように、車両５は、エンジン５０および／またはＭＧ４２の出力によって走行する。

ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能し得る。
ＭＧ４１は、加速時等のエンジン始動要求時において、エンジン５０を始動する始動機として用いられる。このとき、ＭＧ４１は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０からの電力供給を受けて電動機として駆動し、エンジン５０をクランキングして始動する。さらに、エンジン５０の始動後において、ＭＧ４１は、動力分割機構６０を介して伝達されたエンジン出力によって回転されて発電可能である。

ＭＧ４２は、バッテリ１０に蓄えられた電力およびＭＧ４１の発電した電力の少なくともいずれか一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。これにより、ＭＧ４２は、エンジン５０をアシストして車両５を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両５を走行させたりする。また、車両５の回生制動時には、ＭＧ４２は、車輪の回転力によって駆動されることによって発電機として動作する。このとき、ＭＧ４２により発電された回生電力は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０に充電される。

ＳＭＲ２２，２４は、ＰＣＵ３０とバッテリ１０の間に設けられる。ＳＭＲ２２，２４は、制御回路１００からの制御信号Ｓ１に応じてオンオフされる。ＳＭＲ２２，２４のオフ（開放）時には、バッテリ１０の充放電経路が機械的に遮断される。

ＰＣＵ３０は、制御回路１００からの制御信号Ｓ２に応じてバッテリ１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電圧変換および電力変換を行ない、ＭＧ４１，４２をそれぞれの動作指令値（代表的にはトルク指令値）に従って動作させる。

さらに、車両５は、バッテリ１０の状態を監視する温度センサ１２、電圧センサ１４、電流センサ１６を備える。温度センサ１２は、バッテリ１０の温度（バッテリ温度）Ｔｂを検出する。電流センサ１６は、バッテリ１０を流れる電流（バッテリ電流）ｉｂを検出する。

電圧センサ１４は、バッテリ１０の両端子間電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを検出する。なお、バッテリ１０には、一般的に内部抵抗Ｒが存在する。この影響などで、バッテリ１０に電流が流れていない状態（非通電時）でのバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ１０に電流が流れている状態（通電時）でのバッテリ電圧Ｖｂとは異なる値となる。以下の説明では、非通電時のバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ開路電圧ＯＣＶ」あるいは単に「ＯＣＶ」（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）と記載し、通電時のバッテリ電圧Ｖｂを「バッテリ閉路電圧ＣＣＶ」あるいは単に「ＣＣＶ」（Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）と記載する。なお、ＯＣＶとＣＣＶとの関係については後に詳述する。

温度センサ１２、電圧センサ１４、電流センサ１６の検出結果は制御回路１００に送信される。

制御回路１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成される。制御回路１００は、各センサの検出結果や当該メモリに記憶された情報などに基づいて、所定の演算処理を実行し、その結果で制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、それぞれＳＭＲ２２，２４、ＰＣＵ３０に出力する。なお、エンジン５０は、図示しない他のＥＣＵによって制御される。また、図１では、制御回路１００を単一のユニットとして記載しているが、２つ以上の別個のユニットとしてもよい。

以上のような構成を有する車両５において、制御回路１００は、車両走行中、バッテリ１０の残存容量が目標領域内に収まるようにバッテリ１０とＰＣＵ３０との間の充放電を制御する。なお、以下では、残存容量を、バッテリ１０の満充電容量（Ｆｕｌｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ、以下では単に「満充電容量Ｆ」ともいう）に対するバッテリ１０の残存電力量の割合（％）で表わす。すなわち、残存容量＝（残存電力量／満充電容量）×１００である。

ここで、残存容量は、直接的には計測できないが、バッテリ開路電圧ＯＣＶが決まればほぼ一義的に決まることが知られている。そのため、バッテリ開路電圧ＯＣＶを計測すれば残存容量を推定することが可能である。しかし、車両走行中は、バッテリ１０に電流が流れるため、バッテリ開路電圧ＯＣＶもまた直接計測することができない。そのため、制御回路１００は、車両走行中に電圧センサ１４が検出したバッテリ電圧Ｖｂ（すなわちバッテリ閉路電圧ＣＣＶ）と電流センサ１６が検出したバッテリ電流ｉｂとを用いてバッテリ開路電圧ＯＣＶを推定し、推定されたバッテリ開路電圧ＯＣＶを用いて残存容量を推定する。なお、以下では、ＯＣＶの推定値に基づいて推定される残存容量を「第１残存容量Ｓｖ」という。これに対し、バッテリ電流ｉｂの検出値を積算して算出される残存容量を「第２残存容量Ｓｉ」ということにする。

従来においては、バッテリ開路電圧ＯＣＶの推定精度が必ずしも十分ではなかった。そのため、第１残存容量Ｓｖの精度も十分ではなかった。

そこで、本実施の形態による制御回路１００は、バッテリ開路電圧ＯＣＶの推定精度を向上させることによって、第１残存容量Ｓｖの精度を向上させる。

図２は、制御回路１００の機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

制御回路１００は、Ｆ算出部１１０、Ｆ記憶部１２０、マップ記憶部１３０、ＯＣＶ推定部１４０、Ｋ調整部１５０、Ｋ記憶部１６０、Ｓｖ推定部１７０、Ｓｉ算出部１８０、ＳＯＣ算出部１９０を含む。

Ｆ算出部１１０は、車両５のトリップ毎に、満充電容量Ｆを算出する。なお、「トリップ」とは、ユーザが車両５の走行システムを起動させる操作（ＩＧオン操作）を行なってから走行システムを停止させる操作（ＩＧオフ操作）を行なうまでの期間である。

図３は、Ｆ算出部１１０による満充電容量Ｆの算出手法を説明するための図である。なお、図３では、時刻ｔ１でトリップＡが開始され、時刻ｔ２でトリップＡが終了し、時刻ｔ３で次のトリップＢが開始される場合が例示されている。

まず、Ｆ算出部１１０は、時刻ｔ１において、ＳＭＲ２２，２４が閉じられる前（バッテリ１０の充放電が開始される前）に電圧センサ１４が検出したバッテリ電圧Ｖｂを取得する。この時に取得されたバッテリ電圧Ｖｂが、時刻ｔ１のバッテリ開路電圧ＯＣＶ（ｔ１）である。

さらに、Ｆ算出部１１０は、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで電流センサ１６が検出したバッテリ電流ｉｂを積算し、積算した値をトリップＡ中のバッテリ電流積算値∫ｉ（Ａ）として記憶する。ここで、電流センサ１６が検出したバッテリ電流ｉｂには、電流センサ１６のオフセット誤差が含まれている。オフセット誤差を±α、トリップＡ中の最小電流値、最大電流値をそれぞれｉｍｉｎ、ｉｍａｘとすると、ｉｍｉｎ＝ｉｂ−α、ｉｍａｘ＝ｉｂ＋αとなる。この点を考慮し、Ｆ算出部１１０は、トリップＡ中の最小電流値ｉｍｉｎの積算値∫ｉ（Ａ）ｍｉｎ、トリップＡ中の最大電流値ｉｍａｘの積算値∫ｉ（Ａ）ｍａｘも算出して記憶する。

さらに、Ｆ算出部１１０は、時刻ｔ３において、ＳＭＲ２２，２４が閉じられる前（バッテリ１０の充放電が開始される前）に電圧センサ１４が検出したバッテリ電圧Ｖｂを取得する。この時に取得されたバッテリ電圧Ｖｂが、時刻ｔ３のバッテリ開路電圧ＯＣＶ（ｔ３）である。

そして、Ｆ算出部１１０は、マップ記憶部１３０に記憶されているＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１を用いて、ＯＣＶ（ｔ１）に対応する第１残存容量Ｓｖ（ｔ１）、ＯＣＶ（ｔ３）に対応する第１残存容量Ｓｖ（ｔ３）をそれぞれ算出し、Ｓｖ（ｔ３）からＳｖ（ｔ１）を減じた値をトリップＡ中の第１残存容量変化量ΔＳｖ（Ａ）として算出する。

図４は、ＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１を示す図である。ＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１には、予め実験等によって求められたバッテリ開路電圧ＯＣＶと第１残存容量Ｓｖとの対応関係がマップ化されている。Ｆ算出部１１０は、このマップを用いて、バッテリ開路電圧ＯＣＶに対応する第１残存容量Ｓｖを算出する。

図３に戻って、Ｆ算出部１１０は、時刻ｔ３において、バッテリ１０の満充電容量Ｆ、最大満充電容量Ｆｍａｘ、最小満充電容量Ｆｍｉｎを下記の式（１）〜（３）で算出する。

Ｆ ＝∫ｉ（Ａ） ×（１００／ΔＳｖ（Ａ）） ・・・（１）
Ｆｍａｘ＝∫ｉ（Ａ）ｍａｘ×（１００／ΔＳｖ（Ａ）） ・・・（２）
Ｆｍｉｎ＝∫ｉ（Ａ）ｍｉｎ×（１００／ΔＳｖ（Ａ）） ・・・（３）
このように、Ｆ算出部１１０は、満充電容量Ｆだけでなく、電流センサ１６のオフセット誤差を考慮して最大満充電容量Ｆｍａｘおよび最小満充電容量Ｆｍｉｎを算出する。

図２に戻って、Ｆ記憶部１２０は、Ｆ算出部１１０が算出した満充電容量Ｆ、最大満充電容量Ｆｍａｘ、最小満充電容量Ｆｍｉｎを記憶する。

マップ記憶部１３０は、上述したＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１の他に、ＯＣＶ推定部１４０によるＯＣＶの推定に用いられるＶｉｒマップ１３２、Ｖ１マップ１３３、Ｖ２マップ１３４を記憶する。なお、Ｖｉｒマップ１３２、Ｖ１マップ１３３、Ｖ２マップ１３４は、バッテリ電流ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂをパラメータとして、それぞれ、内部抵抗による電圧変動量Ｖｉｒ、分極（短時定数）による電圧変動量Ｖ１、分極（長時定数）による電圧変動量Ｖ２を、予めマップ化したものである。

ＯＣＶ推定部１４０は、トリップ中（車両走行中）に、バッテリ電圧Ｖｂ（＝バッテリ閉路電圧ＣＣＶ）、バッテリ電流ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂなどを用いてバッテリ開路電圧ＯＣＶを推定する。

図５は、バッテリ開路電圧ＯＣＶとバッテリ閉路電圧ＣＣＶとの対応関係を示す図である。バッテリ１０の通電中においては、バッテリ閉路電圧ＣＣＶは、バッテリ開路電圧ＯＣＶよりも高い値となる。その要因には、主に、バッテリ１０の内部抵抗Ｒによる電圧変動量Ｖｉｒと、バッテリ１０の電解液中のイオンの分極（短時定数）による電圧変動量Ｖ１と、分極（長時定数）による電圧変動量Ｖ２とが含まれる。なお、図５に示すように、内部抵抗Ｒによる電圧変動量Ｖｉｒは、通電開始とともに生じるが、分極（短時定数）による電圧変動量Ｖ１は通電開始から僅かな時間（０．１〜１．０秒程度）が経過した後に生じ、分極（長時定数）による電圧変動量Ｖ２は通電開始から数秒程度が経過した後に生じる。これらの電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２は、バッテリ電流ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂなどに応じて変化する。

図２に戻って、ＯＣＶ推定部１４０は、トリップ中、バッテリ閉路電圧ＣＣＶ（電圧センサ１４の検出値）を取得する。また、ＯＣＶ推定部１４０は、マップ記憶部１３０からＶｉｒマップ１３２、Ｖ１マップ１３３、Ｖ２マップ１３４を読み出し、これらの各マップを用いてバッテリ電流ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂに応じた電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２を算出する。

そして、ＯＣＶ推定部１４０は、図５に示した対応関係をモデル化した下記の式（４）を用いて、バッテリ開路電圧ＯＣＶを推定する。

ＯＣＶ＝ＣＣＶ−（Ｖｉｒ＋Ｖ１＋Ｖ２）×Ｋ ・・・（４）
ここで、「Ｋ」は、上述した電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２による影響を調整するための係数である。以下、この「Ｋ」を「ゲインＫ」ともいう。ゲインＫは、Ｋ記憶部１６０に記憶されており、必要に応じてＯＣＶ推定部１４０によって読み出される。なお、式（４）では電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２の合計に対して１つのゲインＫを設定しているが、電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２のそれぞれに対してゲインを設けるようにしてもよい。

Ｋ調整部１５０は、ＯＣＶ推定部１４０によるＯＣＶ推定精度を向上させるために、ゲインＫを調整する。Ｋ調整部１５０は、ΔＳｖ算出部１５１、ΔＳｉ算出部１５２、比較調整部１５３を含む。

ΔＳｖ算出部１５１は、車両走行中に、バッテリ１０の充電（または放電）開始時点から放電（または充電）開始時点までの第１残存容量Ｓｖの変化量（以下「第１残存容量変化量ΔＳｖ」という）を算出する。具体的には、ΔＳｖ算出部１５１は、充電開始時点のバッテリ開路電圧ＯＣＶｓを取得し、ＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１を用いてＯＣＶｓに対応する第１残存容量Ｓｖｓを算出する。同様に、ΔＳｖ算出部１５１は、放電開始時点のバッテリ開路電圧ＯＣＶｅを取得し、ＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１を用いてＯＣＶｅに対応する第１残存容量Ｓｖｅを算出する。そして、ΔＳｖ算出部１５１は、第１残存容量変化量ΔＳｖを下記の式（５）を用いて算出する。

ΔＳｖ＝Ｓｖｅ−Ｓｖｓ ・・・（５）
なお、第１残存容量変化量ΔＳｖの算出手法はこれに限定されない。たとえば、後述するＳｖ推定部１７０が推定した第１残存容量Ｓｖの変化から第１残存容量変化量ΔＳｖを算出してもよい。

一方、ΔＳｉ算出部１５２は、車両走行中に、バッテリ１０の充電開始時点から放電開始時点までの第２残存容量Ｓｉの変化量（以下「第２残存容量変化量ΔＳｉ」という）を算出する。なお、以下では、電流センサ１６のオフセット誤差を考慮して、第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘ、第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎを算出する場合について説明する。

ΔＳｉ算出部１５２は、最小電流値ｉｍｉｎ（＝ｉｂ−α）の充電開始時点から放電開始時点までの積算値∫ｉｍｉｎ、最大電流値ｉｍａｘ（＝ｉｂ＋α）の充電開始時点から放電開始時点までの積算値∫ｉｍａｘを算出する。そして、ΔＳｉ算出部１５２は、Ｆ記憶部１２０から最大満充電容量Ｆｍａｘ、最小満充電容量Ｆｍｉｎを読み出し、第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘ、第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎを下記の式（６）、（７）を用いて算出する。

ΔＳｉｍｉｎ＝（∫ｉｍｉｎ／Ｆｍａｘ）×１００ ・・・（６）
ΔＳｉｍａｘ＝（∫ｉｍａｘ／Ｆｍｉｎ）×１００ ・・・（７）
このように、ΔＳｉ算出部１５２は、バッテリ電流ｉｂ（電流センサ１６の検出値）を用いて第２残存容量変化量ΔＳｉを算出する際、電流センサ１６のオフセット誤差を考慮して、最大電流値ｉｍａｘに対応する第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘ、最小電流値ｉｍｉｎに対応する第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎを算出する。したがって、真の残存容量の変化量は、この第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎと第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘとの間のいずれかの値となる。

なお、第２残存容量変化量ΔＳｉの算出手法はこれに限定されない。たとえば、後述するＳｉ算出部１８０が算出した第２残存容量Ｓｖの変化から第２残存容量変化量ΔＳｉを算出してもよい。

比較調整部１５３は、ΔＳｖ算出部１５１が算出した第１残存容量変化量ΔＳｖと、ΔＳｉ算出部１５２が算出した第２残存容量変化量ΔＳｉとを比較し、第１残存容量変化量ΔＳｖを第２残存容量変化量ΔＳｉに近づけるように、ゲインＫを調整する。具体的には、比較調整部１５３は、ΔＳｖ＜ΔＳｉｍｉｎの場合、または、ΔＳｖ＞ΔＳｉｍａｘの場合、第１残存容量変化量ΔＳｖが第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎと第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘとの間に含まれるように、ゲインＫを調整する。

図６は、Ｋ調整部１５０によるゲインＫの調整手法の一例を示す図である。なお、図６には、一定の電流値で時刻ｔｓから時刻ｔｅまで充電を継続した場合を示している。

ΔＳｉｍｉｎ、ΔＳｉｍａｘは、いずれも電流センサ１６のオフセット誤差が考慮された値である。そのため、真の残存容量の変化量は、少なくともΔＳｉｍｉｎとΔＳｉｍａｘとの間の範囲（図６の斜線領域）に含まれるはずである。したがって、図６に示すように、ΔＳｖがΔＳｉｍａｘを超えている場合には、ΔＳｖは真の残存容量の変化量よりも大きい値であることになる。

そこで、Ｋ調整部１５０は、時刻ｔｓから時刻ｔｅまでのΔＳｖおよびΔＳｉ（詳しくはΔＳｉｍｉｎ、ΔＳｉｍａｘ）を算出し、時刻ｔｅで両者を比較し、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ＜ΔＳｉｍａｘとなるように、ゲインＫを調整する。このような手法でゲインＫを調整することにより、上述の式（４）を用いてバッテリ開路電圧ＯＣＶを推定する際、電圧変動量Ｖｉｒ，Ｖ１，Ｖ２による影響をバッテリ１０の状態に応じて適切に反映させることができ、バッテリ開路電圧ＯＣＶの推定精度を向上させることができる。この点が本発明の最も特徴的な点である。

図２に戻って、Ｋ記憶部１６０は、Ｋ調整部１５０によって調整されたゲインＫを記憶する。この調整後のゲインＫがＯＣＶ推定部１４０によるバッテリ開路電圧ＯＣＶの推定（上述の式（４）参照）に用いられるため、バッテリ開路電圧ＯＣＶの推定精度が向上することになる。

Ｓｖ推定部１７０は、ＯＣＶ推定部１４０が推定したバッテリ開路電圧ＯＣＶに対応する第１残存容量ＳｖをＯＣＶ−Ｓｖマップ１３１を用いて算出する。上述したようにＫ調整部１５０によるゲインＫの調整によってバッテリ開路電圧ＯＣＶの推定精度が向上しているため、第１残存容量Ｓｖの推定精度も向上することになる。

Ｓｉ算出部１８０は、車両走行中のバッテリ電流ｉｂの積算値∫ｉｂを算出し、Ｆ記憶部１２０から満充電容量Ｆを読み出して、第２残存容量Ｓｉを下記の式（８）を用いて算出する。

Ｓｉ＝Ｓｉ（０）＋（∫ｉｂ）／Ｆ ・・・（８）
ここで、「Ｓｉ（０）」は、今回トリップ開始時の第２残存容量Ｓｉの初期値である。たとえば、前回トリップ終了時の第２残存容量Ｓｉの値を記憶しておき、この値を今回トリップ開始時にＳｉ（０）に設定すればよい。

ＳＯＣ算出部１９０は、第１残存容量Ｓｖおよび第２残存容量Ｓｉに基づいて、バッテリ１０の充放電制御に用いられる制御残存容量ＳＯＣを算出する。たとえば、ＳＯＣ算出部１９０は、下記の式（９）を用いて制御残存容量ＳＯＣを算出する。

ＳＯＣ＝Ｓｉ＋（Ｓｖ−Ｓｉ）・Ｇ ・・・（９）
ここで、「Ｇ」は、ＳｖとＳｉとの差分をＳＯＣに反映させる度合いを調整する係数である。

制御回路１００は、このように算出された制御残存容量ＳＯＣが目標制御域内に収まるようにバッテリ１０の充放電を制御する。

図７は、上述のＫ調整部１５０の機能（ゲインＫの調整手法）を実現するための制御回路１００の処理手順を示すフローチャートである。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、制御回路１００は、バッテリ１０の充電が開始されたか否かを判断する。

充電が開始されると（Ｓ１０にてＹＥＳ）、制御回路１００は、Ｓ１１にて電流積算（最小電流値の積算値∫ｉｍｉｎおよび最大電流値の積算値∫ｉｍａｘの算出）を開始し、Ｓ１２にて充電開始時点のバッテリ閉路電圧ＣＣＶｓを検出する。

Ｓ１３にて、制御回路１００は、上述の式（４）を用いて充電開始時点のバッテリ開路電圧ＯＣＶｓを推定する（ＯＣＶｓ＝ＣＣＶｓ−（Ｖｉｒ＋Ｖ１＋Ｖ２）×Ｋ）。

Ｓ１４にて、制御回路１００は、ＯＣＶｓに対応する第１残存容量Ｓｖｓを算出する。
Ｓ１５にて、制御回路１００は、バッテリ１０の放電が開始されたか否かを判断する。放電が開始されるまでは（Ｓ１５にてＮＯ）、処理はＳ１５に戻され、放電が開始されるまで待つ。

放電が開始されると（Ｓ１５にてＹＥＳ）、制御回路１００は、Ｓ１６にて電流積算を終了し、Ｓ１７にて上述の式（６）、（７）を用いて第２残存容量最小変化量ΔＳｉｍｉｎ、第２残存容量最大変化量ΔＳｉｍａｘを算出する（ΔＳｉｍｉｎ＝（∫ｉｍｉｎ／Ｆｍａｘ）×１００、ΔＳｉｍａｘ＝（∫ｉｍａｘ／Ｆｍｉｎ）×１００）
Ｓ１８にて、制御回路１００は、放電開始時点のバッテリ閉路電圧ＣＣＶｅを検出する。

Ｓ１９にて、制御回路１００は、上述した式（４）を用いて放電開始時点のバッテリ開路電圧ＯＣＶｅを推定する（ＯＣＶｅ＝ＣＣＶｅ−（Ｖｉｒ＋Ｖ１＋Ｖ２）×Ｋ）。

Ｓ２０にて、制御回路１００は、ＯＣＶｅに対応する第１残存容量Ｓｖｅを算出する。
Ｓ２１にて、制御回路１００は、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ（＝Ｓｖｅ−Ｓｖｓ）＜ΔＳｉｍａｘであるか否かを判断する。

ΔＳｖ＜ΔＳｉｍｉｎあるいはΔＳｉｍａｘ＜ΔＳｖであると（Ｓ２１にてＮＯ）、制御回路１００は、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ＜ΔＳｉｍａｘとなるように、ゲインＫを調整する。一方、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ＜ΔＳｉｍａｘであると（Ｓ２１にてＹＥＳ）、制御回路１００は、ゲインＫを調整することなく、処理を終了させる。

以上のように、本実施の形態による制御回路１００は、車両走行中において、電圧センサ１４の検出値（＝ＣＣＶ）からＯＣＶを推定し、推定されたＯＣＶを用いて第１残存容量Ｓｖを推定する。この際、制御回路１００は、充電中の第１残存容量変化量ΔＳｖを算出するとともに、充電中の電流センサ１６の検出値を積算して第２残存容量変化量ΔＳｉを算出し、ΔＳｖをΔＳｉに近づけるようにＯＣＶの推定に用いられるゲインＫを調整する。そのため、ＯＣＶの推定精度を向上させることができ、第１残存容量Ｓｖの推定精度も向上させることができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態では、ΔＳｖ算出部１５１が算出した第１残存容量変化量ΔＳｖとΔＳｉ算出部１５２が算出した第２残存容量変化量ΔＳｉとを比較した結果でＯＣＶの推定に用いられるゲインＫを調整した。

これに対し、Ｓｖ推定部１７０が算出した第１残存容量ＳｖとＳｉ算出部１８０が算出した第２残存容量Ｓｉとを比較した結果でゲインＫを調整するようにしてもよい。この場合には、Ｓｖ推定部１７０が算出した第１残存容量Ｓｖの変化量をＳｉ算出部１８０が算出した第２残存容量Ｓｉの変化量に近づけるようにゲインＫを調整するようにしてもよいし、Ｓｖ推定部１７０が算出した第１残存容量ＳｖをＳｉ算出部１８０が算出した第２残存容量Ｓｉに近づけるようにゲインＫを調整するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、第２残存容量変化量ΔＳｉを求める際に、満充電容量Ｆおよび電流積算値∫ｉの双方について電流センサ１６のオフセット誤差を考慮した（上述の式（６）、（７）参照）。

これに対し、満充電容量Ｆと電流積算値∫ｉとのいずれか一方についてのみオフセット誤差を考慮するようにしてもよい。

図８は、満充電容量Ｆについてのみオフセット誤差を考慮する場合のゲインＫの調整手法の一例を示す図である。図８に示すように、満充電容量Ｆについてはオフセット誤差を考慮して電流積算値∫ｉについてはオフセット誤差を考慮せずに、ΔＳｉｍｉｎ＝（∫ｉ／Ｆｍａｘ）×１００、ΔＳｉｍａｘ＝（∫ｉ／Ｆｍｉｎ）×１００とし、ΔＳｉｍｉｎ＜ΔＳｖ＜ΔＳｉｍａｘとなるようにゲインＫを調整するようにしてもよい。

また、その逆に、電流積算値∫ｉについてオフセット誤差を考慮し満充電容量Ｆについてはオフセット誤差を考慮せずに、ΔＳｉｍｉｎ＝（∫ｉｍｉｎ／Ｆ）×１００、ΔＳｉｍａｘ＝（∫ｉｍａｘ／Ｆ）×１００としてもよい。

また、満充電容量Ｆと電流積算値∫ｉとの双方について電流センサ１６のオフセット誤差を考慮せずに、ΔＳｉ＝（∫ｉ／Ｆ）×１００とし、ΔＳｖをΔＳｉに近づけるようにゲインＫを調整するようにしてもよい。

いずれの場合においても、ＯＣＶの推定精度を向上させることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

５ 車両、１０ バッテリ、１２ 温度センサ、１４ 電圧センサ、１６ 電流センサ、５０ エンジン、６０ 動力分割機構、７０ 駆動軸、８０ 車輪、１００ 制御回路、１１０ Ｆ算出部、１２０ Ｆ記憶部、１３０ マップ記憶部、１４０ ＯＣＶ推定部、１５０ Ｋ調整部、１５０ 調整部、１５１ ΔＳｖ算出部、１５２ ΔＳｉ算出部、１５３ 比較調整部、１６０ Ｋ記憶部、１７０ Ｓｖ推定部、１８０ Ｓｉ算出部、１９０ ＳＯＣ算出部。

Claims (5)

1. 車両に搭載される電池の状態推定装置であって、
   前記電池の端子間電圧を検出する電圧センサと、
   前記電池を流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電池の通電時に前記電圧センサが検出した実電圧および前記電流センサが検出した実電流に基づいて、前記電池の開路電圧を推定する電圧推定部と、
   前記開路電圧に基づいて前記電池の第１残存容量を推定する第１残存容量推定部と、
   前記実電流に基づいて前記電池の第２残存容量を推定する第２残存容量推定部と、
   前記第１残存容量と前記第２残存容量との比較結果に基づいて前記電圧推定部による前記開路電圧の推定手法を調整する調整部とを含む、電池の状態推定装置。
2. 前記調整部は、前記第１残存容量の変化量と前記第２残存容量の変化量とが異なる場合、前記第１残存容量の変化量を前記第２残存容量の変化量に近づけるように前記開路電圧の推定手法を調整する、請求項１に記載の電池の状態推定装置。
3. 前記調整部は、前記電流センサの誤差に基づいて前記第２残存容量の変化量の最大値および最小値を算出し、前記第１残存容量の変化量が前記第２残存容量の変化量の最大値および最小値の間に含まれるように前記開路電圧の推定手法を調整する、請求項２に記載の電池の状態推定装置。
4. 前記調整部は、充電開始時点で推定された前記開路電圧と放電移行時点で推定された前記開路電圧とに基づいて前記第１残存容量の変化量を算出し、前記充電開始時点から前記放電移行時点までの前記実電流の積算値に基づいて前記第２残存容量の変化量を算出する、請求項１に記載の電池の状態推定装置。
5. 前記状態推定装置は、前記電池の状態をパラメータとして前記電池の開路電圧と閉路電圧との間の電圧差を予め設定したマップを予め記憶する記憶部をさらに備え、
   前記電圧推定部は、前記マップを用いて前記電池の実際の状態に対応する前記電圧差を算出し、前記電圧差とゲインとの積を前記実電圧から減じた値を前記開路電圧の推定値として算出し、
   前記調整部は、前記第１残存容量の変化量を前記第２残存容量の変化量に近づけるように前記ゲインを調整する、請求項１〜４のいずれかに記載の電池の状態推定装置。

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