JP2013130504A - 電池システム - Google Patents

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Abstract

【課題】二次電池の充電率を適切に補正する新しい電池システムを提供する。
【解決手段】二次電池の充放電の電流値を取得する取得部２３と、該取得した電流値を積算した積算値に基づいて二次電池の第一充電率を算出する算出部２４と、二次電池の端子間電圧値を取得する取得部２５と、取得部２５が電流値を所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合、端子間電圧値を用いて、二次電池の第二充電率を推定する推定部２７と、第一充電率と第二充電率との差分の絶対値が補正対象値以上である場合に、取得した端子間電圧値より決定される代表電圧値と第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、二次電池の内部抵抗値に起因しているか否かを判定する判定部２８と、代表電圧値と第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、内部抵抗値に起因していない場合に、第一充電率を第二充電率に基づいて補正する補正部２９とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池システムに関し、特に、二次電池の充電率を求める電池システムに関する。
従来より、自動車、産業車両、建機などの車両において、モータなどの負荷を駆動する駆動源として充放電可能な二次電池、及び該二次電池を監視・制御する制御装置とで構成される電池システムが利用されている。電池システムにおいて、制御装置は、例えば、二次電池の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出し、該算出した充電率に応じた許容電流値を設定して、負荷に対して供給可能な二次電池の電流値を制限するといった各種制御を行っている。
ここで、二次電池の充電率を求める方法の一つとして、二次電池の充放電電流の積算値に基づいて算出する方法が一般的に知られている。ところが、この方法では、充放電電流を積算して充電率を求めていくため、電池温度などの要因によって誤差が生じてしまっていた。その結果、制御装置による各種制御結果に悪影響を及ぼしていた。
そこで、特許文献１には、充放電電流の積算値による充電率を補正する方法として、二次電池の充放電状態が反転した時（放電状態から充電状態に反転する時、又は、充電状態から放電状態に反転する時）に、二次電池の端子間電圧（開放電圧）を計測し、該端子間電圧に基づいた充電率を推定して上記充放電電流の積算値による充電率を補正する方法が開示されている。
特開平１１−２０６０２８号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、二次電池の充放電状態が反転した時に上記充放電電流の積算値による充電率を補正するものであるため、例えば、上記充放電状態の反転が少ない場合、二次電池の充電率を補正するタイミングがなかなか無く、誤差が積み上げられた充電率を制御装置の各制御で使用することになり、制御装置による各種制御結果に悪影響を及ぼしてしまうという問題点を依然として有していた。
したがって、本発明は上記問題点に鑑み、二次電池の充放電状態の反転が少ない場合であっても、二次電池の充電率を適切に補正することができる簡易な新しい電池システムを提供することを目的とする。
本発明による電池システムは、二次電池の充放電電流の電流値を経時的に取得する電流値取得部と、電流値取得部が取得した電流値を積算し、該積算した積算値に基づいて二次電池の第一充電率を算出する充電率算出部と、二次電池の端子間電圧値を取得する電圧値取得部と、電流値取得部が電流値を所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合、電圧値取得部が取得した端子間電圧値を用いて、二次電池の端子間電圧値と充電率との相関関係に基づいて、二次電池の第二充電率を推定する充電率推定部と、第一充電率と第二充電率との差分の絶対値が補正対象値以上である場合に、電圧値取得部が取得した端子間電圧値より決定される代表電圧値と相関関係により推定される第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、二次電池の内部抵抗値に起因しているか否かを判定する判定部と、判定部が判定した結果、代表電圧値と第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、内部抵抗値に起因していない場合に、第一充電率を第二充電率に基づいて補正する補正部と、を有する。
かかる電池システムによれば、電流値が所定値以下で且つ所定時間継続した場合に、二次電池の充放電電流の電流値を積算して算出する第一充電率を、二次電池の端子間電圧値で推定する第二充電率に基づいて補正することによって、誤差の少ない充電率を制御装置の各種制御で使用でき、その制御結果に与える影響を抑制することができる。
ここで、第二充電率を推定するために取得する端子間電圧値は、負荷が駆動中のときの端子間電圧値であり得るため、その負荷が必要とする二次電池の電流値によっては、二次電池の内部抵抗による電圧降下値も大きく影響を受けることがある。その結果、端子間電圧値を測定するタイミングによっては、端子間電圧値が大きく異なり、その端子間電圧値によって推定した第二充電率も正確ではない可能性がある。それにもかかわらず、この第二充電率に基づいて第一充電率を補正してしまうと、第一充電率よりも実際の充電率と乖離した第二充電率を制御装置の各種制御に使用してしまうおそれもある。
しかし、本発明の電池システムによれば、二次電池の内部抵抗値に基づいて上記推定した第二充電率の正確さを考慮することで、適切な第二充電率で第一充電率を補正することができ、誤差の少ない充電率を制御装置の各種制御で確実に使用することができる。
以上のように構成された本発明の電池システムによれば、駆動停止が少ない負荷に対しても、二次電池の充電率を適切に補正することができる。
本実施形態の電池システムの概略的な構成図を示す。 本実施形態の電池システムが適用されている作業車の概要を説明するための説明図を示す。 本実施形態の電池システムにおいて、ＢＭＵの概略的な機能ブロックを示す。 本実施形態の電池システムにおいて、二次電池の端子間電圧値と温度と充電率との関係を表すテーブルの一例を示す。 本実施形態の電池システムにおいて、二次電池の充電率の使用範囲と、算出された第一充電率及び推定された第二充電率を例示的に示す。 本実施形態の電池システムにおいて、二次電池の内部抵抗値と温度と充電率との関係を表すテーブルの一例を示し、（ａ）は、放電時の内部抵抗値の場合であり、（ｂ）は、充電時の内部抵抗値の場合である。 本実施形態の電池システムにおいて、二次電池の充放電電流の遷移の一例を示す。 本実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。 本実施形態の電池システムの動作処理内容を示すフローチャートである。
本実施形態の電池システムは、二次電池の充放電電流を積算して算出された誤差を含み得る第一充電率ＡＳＯＣを、二次電池の端子間電圧値で推定した第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するものであり、この補正するか否かを二次電池の内部抵抗値に起因した影響等を考慮して決めることを特徴の一つとする。
本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の電池システム１は、作業車（例えば、無人作業車）１００に搭載されたものを例にとって説明する。図１は、電池システム１の概略的な構成図を示し、図２は、上記作業車１００の概要を説明するための図を示す。
電池システム１は、図１に示すように、作業車１００を駆動する駆動源として複数の二次電池２０を含んでなる電池装置２と、電池装置２と情報を送受しつつ、作業車１００の駆動を制御する上位制御装置３と、作業車１００を駆動するためのモータなどの電力負荷４と、外部電源から電力を受電する受電部５とを含んで構成される。
ここで、まず、作業車１００について、図２を参照しながら、簡単に説明する。作業車１００は、図２に示すように、例えば、巡回路１１０の各所に設けられたステーション１１１を巡回し、あるステーション１１１で物を受け取って、他のステーション１１１で物を引き渡す車両として利用される。作業車１００は、電池システム１の構成要素である二次電池２０を駆動源として走行し、巡回路１１１の所定の箇所に設けられた給電設備１１２から供給される電力を受電部５を介して受電して二次電池２０を充電することができる。給電設備１１２は、例えば、巡回路１１０に沿って配された給電線（図示せず）を有し、該給電線を通じて商用電源から受電した外部電力を作業車１００に対して供給する。受電部５は、例えば、作業車１００が走行した場合に上記給電線に沿うように配された電磁コイルであり、上記給電線から電磁誘導によって供給された電力を受電する。このような作業車１００は、電池システム１の二次電池２０の充放電を繰り返しつつ、２４時間停止することなく駆動することができる。
以下、電池システム１の構成要素である電池装置２及び上位制御装置３について詳細に説明する。
電池装置２は、図１に示すように、作業車１００の駆動に必要な電力源である複数の二次電池２０（２０ａ〜２０ｈ）からなる組電池２１と、電池管理装置２２とで構成され、複数の二次電池２０ａ〜２０ｈに充電された電力を電力負荷４に対して放電することができ、また、商用電源（図示せず）から受電部５を介して受電した電力で二次電池２０ａ〜２０ｈを充電することができる。二次電池２０ａ〜２０ｈは、充放電可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン二次電池である。
組電池２１は、直列接続された４つの二次電池２０ａ〜２０ｄからなる第一アームと、直列接続された４つの二次電池２０ｅ〜２０ｈからなる第二アームとが並列に接続されて構成される。なお、本実施形態の組電池２１では、図１に示すように８個の二次電池２０ａ〜２０ｈがそれぞれ直列又は並列に接続された場合を例にとって説明するが、本発明はこの場合に限られず、直列又は並列に接続される二次電池の数を適宜変更してもよいし、複数の二次電池を直列のみに接続したり、並列のみに接続したりしてもよい。
また、電池装置２は、二次電池２０ａ〜２０ｈのそれぞれの温度（例えば、電池容器表面の温度）Ｔａ〜Ｔｈを計測するための温度センサＴＡ〜ＴＨと、二次電池２０ａ〜２０ｈのそれぞれの正極端子と負極端子との間の端子間電圧（セル電圧）Ｖａ〜Ｖｈを計測するための電圧センサＶＡ〜ＶＨと、第一アームの二次電池２０ａ〜２０ｄに流れる電流Ｉａを計測する電流センサＩＡ及び第二アームの二次電池２０ｅ〜２０ｈに流れる電流Ｉｂを計測する電流センサＩＢとがそれぞれ配される。
電池管理装置（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）２２は、複数の二次電池２０ａ〜２０ｈを集中管理するとともに、上位制御装置３との間で各種信号の送受を行う装置であり、ＣＭＵ（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｕｎｉｔ）２２１Ａ，２２１Ｂと、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）２２２とで構成される。
ＣＭＵ２２１Ａは、第一アームの二次電池２０ａ〜２０ｄの各温度Ｔａ〜Ｔｄ、各端子間電圧Ｖａ〜Ｖｄを監視するためのユニットであり、温度センサＴＡ〜ＴＤ、及び電圧センサＶＡ〜ＶＤと通信線を介して接続されている。ＣＭＵ２２１Ａは、例えば、上記各種センサが計測して出力する計測情報（温度Ｔａ〜Ｔｄ、端子間電圧Ｖａ〜Ｖｄ）をそれぞれアナログ信号として受信して、これらアナログ信号をアナログデジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）によってそれぞれに対応するデジタル信号に変換した後、二次電池２０ａ〜２０ｄを識別するために識別ＩＤをそれぞれの計測情報に付与してＢＭＵ２２２へ出力する。
ＣＭＵ２２１Ｂは、第二アームの二次電池２０ｅ〜２０ｈの各温度Ｔｅ〜Ｔｈ、各端子間電圧Ｖｅ〜Ｖｈを監視するためのユニットであり、温度センサＴＥ〜ＴＨ、及び電圧センサＶＥ〜ＶＨと通信線を介して接続されている。ＣＭＵ２２１Ｂは、例えば、上記各種センサが計測して出力する計測情報（温度Ｔｅ〜Ｔｈ、端子間電圧Ｖｅ〜Ｖｈ）をそれぞれアナログ信号として受信して、これらアナログ信号をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）によってそれぞれに対応するデジタル信号に変換した後、二次電池２０ａ〜２０ｄを識別するために識別ＩＤをそれぞれの計測情報に付与してＢＭＵ２２２へ出力する。
なお、本実施形態の電池システム１において、複数の二次電池２０が直列に接続されているアームごとにＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂを備える構成としているが、本発明はこの場合に限られず、例えば、直列接続された２つの二次電池ごとにＣＭＵを備える構成としてもよいし、個々の二次電池ごとにＣＭＵを備える構成としてもよく、その構成は適宜変更することができる。
ＢＭＵ２２２は、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂ、及び上位制御装置３と通信線を介して接続されており、これらＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂからデジタル信号に変換された各計測情報（温度Ｔａ〜Ｔｈ、端子間電圧Ｖａ〜Ｖｈ）を受信する。また、ＢＭＵ２２２は、第一アームに流れる電流Ｉａ及び第二アームに流れる電流Ｉｂを監視するために、電流センサＩＡ，ＩＢと通信線を介して接続されており、例えば、電流センサＩＡ，ＩＢが計測して出力する計測情報（電流Ｉａ，Ｉｂ）をそれぞれアナログ信号として受信して、これらアナログ信号をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）によってそれぞれに対応するデジタル信号に変換する。ＢＭＵ２２２は、これら計測情報に基づいて充電率を算出して上位制御装置３との間で各種信号の送受を行う。
ＢＭＵ２２２は、電池装置２の充電率を導出する処理機能として、例えば、図３に示すように、電流センサＩＡ，ＩＢから電流Ｉａ，Ｉｂの情報を取得する電流値取得部２３と、電流値取得部２３で取得した電流Ｉａ，Ｉｂの情報から第一充電率ＡＳＯＣを算出する充電率算出部２４と、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから二次電池２０ａ〜２０ｈの各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈの情報を取得する電圧値取得部２５と、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから二次電池２０ａ〜２０ｈの各温度Ｔａ〜Ｔｈの情報を取得する温度取得部２６と、電圧値取得部２５及び温度取得部２６で取得した各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報に基づいて第二充電率ＥＳＯＣを推定する充電率推定部２７と、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するか否かを判定する判定部２８と、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する補正部２９とを備える。また、ＢＭＵ２２２は、充電率算出部２４で算出した第一充電率ＡＳＯＣ、及び充電率推定部２７で推定した第二充電率ＥＳＯＣを組電池２１の充電率として記憶可能な充電率記憶部３０と、充電率推定部２７で第二充電率ＥＳＯＣの推定等に用いる各種テーブルを記憶するテーブル記憶部３１とを備える。ＢＭＵ２２２は、例えば、種々の演算および制御を行うためのプロセッサ、情報（データ）を一時的に格納するとともに、制御時にワーキングエリアとして機能するＲＡＭ、プログラム等を格納するＲＯＭ、及び周辺回路から構成され、上記各部の処理機能を実現することができる。
電流値取得部２３は、電池装置２内の二次電池２０ａ〜２０ｈに流れる充放電電流の電流値Ｉａ，Ｉｂの情報を電流センサＩＡ，ＩＢから経時的に取得する。なお、この電流値Ｉａ，Ｉｂを取得するタイミングは、作業車１００の特性や運転状況などの要因に応じて適宜設定することができるが、例えば、１００ｍｓｅｃごとに設定する。電流値取得部２３は、取得した電流値Ｉａ，Ｉｂの情報を、充電率算出部２４に通知する。また、電流値取得部２３は、電流値Ｉａ，Ｉｂを所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合、その旨の情報を充電率推定部２７に通知する。
ここで、電流値取得部２３が電流値Ｉａ，Ｉｂを所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合とは、各二次電池２０ａ〜２０ｈの端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈが無負荷電圧値になるべく近い値となる場合であって、例えば、上記所定値を１００Ａ、及び上記所定時間を１０ｓｅｃと設定することができる。なお、この所定値及び所定時間は、作業車１００を駆動するために必要な電力及び二次電池のスペックなどの要因に応じて適宜設定することができる。
充電率算出部２４は、電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ，Ｉｂを積算し、該積算した積算値に基づいて複数の二次電池２０ａ〜２０ｈで構成される組電池２１の第一充電率ＡＳＯＣを算出する。第一充電率ＡＳＯＣは、充電率記憶部３０に記憶されている充電率ＳＯＣを初期充電率として、この初期充電率に充電率変動分を加算（又は減算）することで算出することができ、充電率算出部２４は、該算出した第一充電率ＡＳＯＣを充電率ＳＯＣとして充電率記憶部３０に上書きする。なお、充放電電流の電流値を積算して充電率を算出する方法自体は、従来の算出方法と同様とすることができる。
電圧値取得部２５は、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから送信される各二次電池２０ａ〜２０ｈの端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得する。電圧値取得部２５は、取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈの情報を、充電率推定部２７及び補正部２９に通知する。
温度取得部２６は、電圧値取得部２５と同様に、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから送信される各二次電池２０ａ〜２０ｈの温度Ｔａ〜Ｔｈを取得する。温度取得部２６は、取得した温度Ｔａ〜Ｔｈの情報を、充電率推定部２７に通知する。
なお、電圧値取得部２５が端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得するタイミング、及び温度取得部２６が温度Ｔａ〜Ｔｈを取得するタイミングは、作業車１００の特性や運転状況などの要因に応じて適宜設定することができるが、例えば、それぞれ５００ｍｓｅｃごととしてもよいし、電流値取得部２３が電流値Ｉａ，Ｉｂを所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合に、その旨の情報を電流値取得部２３から電圧値取得部２５及び温度取得部２６がそれぞれ受信したときとしてもよい。
充電率推定部２７は、電流値Ｉａ，Ｉｂを所定値以下で且つ所定時間継続して取得した旨の情報を電流値取得部２３より受信した場合に、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈと、温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔｈとを用いて、予めテーブル記憶部３１に記憶された二次電池の端子間電圧値と温度と充電率との相関関係を示すテーブル（図４）を参照して、各二次電池２０ａ〜２０ｈのそれぞれの充電率ＥＳＯＣ［ａ］〜ＥＳＯＣ［ｈ］を推定する。充電率推定部２７は、更に、推定した各二次電池２０ａ〜２０ｈの充電率ＥＳＯＣ［ａ］〜ＥＳＯＣ［ｈ］から、組電池２１の充電率である第二充電率ＥＳＯＣを推定する。なお、上記テーブルは、全ての二次電池２０ａ〜２０ｈが同一特性を有するのであれば、上記テーブルを予め一つテーブル記憶部３１に記憶しておけば良いし、少なくとも１つの二次電池が他の二次電池と異なる特性を有するのであれば、上記テーブルはその異なる特性の数分、予めテーブル記憶部３１に記憶しておけば良い。
ここで、通常、二次電池２０の充電率は、無負荷時（二次電池の電流値が略０Ａ）の二次電池２０の端子間電圧（開放電圧ＯＣＶ）と相関関係を有しているので、二次電池２０の開放電圧ＯＣＶを確認できれば、その二次電池２０の充電率を推定することができる。本実施形態の作業車１００のように、負荷が停止しておらず、二次電池２０の電流値が略０Ａでない場合であっても、二次電池２０の電流値がある所定値以下で且つ所定時間継続した時の二次電池２０の端子間電圧であれば、一定の精度を保って、実際の充電率と近似した充電率を推定することができる。特に、電池システム１において、二次電池２０の充放電を繰り返して使用する際の充電率の使用範囲が一定範囲（例えば、６０％〜７０％）であって、二次電池２０の充電率の使用許容範囲（例えば、１０％〜９０％）内に収まる場合、その使用範囲の上限（７０％）と使用許容範囲の上限（９０％）とで余裕代（２０％）、及び、その使用範囲の下限（６０％）と使用許容範囲の下限（１０％）とで余裕代（５０％）があるため、上記一定の精度を保って充電率を推定する方法でも十分有用である。上記使用許容範囲とは、二次電池２０を効率よく使用でき且つ寿命を延ばすことができる望ましい充電率の使用範囲であって、充電率がこの使用範囲外になった場合に、二次電池２０の充放電が制限される範囲である。なお、使用許容範囲は、二次電池２０の種類等に応じて適宜変更でき、例えば、０％〜１００％をその範囲としてもよい。
充電率推定部２７における第二充電率ＥＳＯＣの推定方法は、例えば、充電率ＥＳＯＣ［ａ］〜ＥＳＯＣ［ｈ］から最大の充電率ＳＯＣ［ｍａｘ］と最小の充電率ＳＯＣ［ｍｉｎ］とを導き出して、下記式（１）を用いてその中間値を算出し、該算出した中間値を第二充電率ＥＳＯＣとして推定することができる。
Figure 2013130504
なお、本実施形態の電池システム１において、上記式（１）を用いた第二充電率ＥＳＯＣの推定方法は一例にすぎず、他の推定方法を用いてもよく、例えば、単に、充電率ＥＳＯＣ［ａ］〜ＥＳＯＣ［ｈ］の平均値を算出して、該算出した平均値を第二充電率ＥＳＯＣと推定してもよい。
判定部２８は、第一充電率ＡＳＯＣと第二充電率ＥＳＯＣとの差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上である場合に、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈより決定される代表電圧値Ｖｒと相関関係により推定される第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値ＶＡＳＯＣとの差分が、二次電池２０の内部抵抗値に起因しているか否かを判定する。具体的には、判定部２８は、二次電池２０の内部抵抗値による電圧降下値Ｖｄｒを算出し、代表電圧値Ｖｒと端子間電圧値ＶＡＳＯＣとの差分が、上記算出した電圧降下値Ｖｄｒより大きいか否かを判定する。
すなわち、充電率算出部２４において、誤差を含み得る電流値Ｉａ，Ｉｂを積算することによって第一充電率ＡＳＯＣを算出しているので、その第一充電率ＡＳＯＣは実際の充電率と大きく異なり得る。そのため、第一充電率ＡＳＯＣを、実際の充電率と近似する第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する必要がある。しかし、第二充電率ＥＳＯＣを推定するために取得する端子間電圧値は、負荷が駆動中のときの端子間電圧値であり得るため、その負荷が必要とする二次電池の電流値によっては、二次電池の内部抵抗による電圧降下値も大きく影響を受けることがある。その結果、端子間電圧値を測定するタイミングによっては、その端子間電圧値によって推定した第二充電率も正確ではない可能性がある。よって、判定部２８は、二次電池２０の内部抵抗値による電圧降下値Ｖｄｒを算出し、第一充電率ＡＳＯＣを適切な第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するため、第二充電率ＥＳＯＣが実際の充電率と近似する充電率であるか否かを判定する。
補正対象値ＸＤ１は、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する際の指標となる値であって、例えば、電池システム１における二次電池２０の充電率の使用範囲、及び上記使用許容範囲とを考慮して決定することができる。これは、第一充電率ＡＳＯＣは誤差によって実際の充電率とは大きく異なる値を示すおそれがあり、その値が上記使用許容範囲を超えると、作業車１００は二次電池２０の充放電を制限してしまうおそれがあるためである。ここで、例えば、実際の充電率（真値）をＴｒＳＯＣとして表し、使用許容範囲を１０％〜９０％とし、使用範囲を６０％〜７０％とすれば、ＡＳＯＣ＜ＴｒＳＯＣのとき、図５（ａ）に示すように、誤差を含む第一充電率ＡＳＯＣが使用範囲の上限（７０％）以下であっても、実際の充電率ＴｒＳＯＣが使用許容範囲の上限（９０％）を上回った場合、この第一充電率ＡＳＯＣを各制御に用いると各種制御結果に悪影響を及ぼしてしまう。よって、使用許容範囲の上限（９０％）と使用範囲の上限（７０％）との差分が２０％であることを考慮して、補正対象値ＸＤ１を２０％と設定する。一方、ＡＳＯＣ＞ＴｒＳＯＣのとき、図５（ｂ）に示すように、誤差を含む第一充電率ＡＳＯＣが使用範囲の下限（６０％）以上であっても、実際の充電率ＴｒＳＯＣが使用許容範囲の下限（１０％）を下回らないように、上記補正対象値ＸＤ１を２０％と設定する。これにより、第一充電率ＡＳＯＣは少なくとも使用範囲の下限（６０％）の２０％下の４０％で、第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正されるので、特段の問題は生じない。なお、補正対象値は、（１）ＡＳＯＣ＜ＴｒＳＯＣのときと、（２）ＡＳＯＣ＞ＴｒＳＯＣのときとで、その値を別々に設定してもよく、例えば、使用許容範囲を１０％〜９０％とし、使用範囲を６０％〜７０％とすれば、（１）ＡＳＯＣ＜ＴｒＳＯＣのときの補正対象値ＸＤ１を２０％、（２）ＡＳＯＣ＞ＴｒＳＯＣのときの補正対象値ＸＤ２を３０％と設定してもよい。また、補正対象値ＸＤ１は、上述のように、使用許容範囲の上限（９０％）と使用範囲の上限（７０％）との差分（２０％）を設定するのではなく、余裕幅α（例えば、５％）を適宜加えて１５％と設定してもよい。
また、判定部２８において、電圧降下値Ｖｄｒの算出は、温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔｈにより決定される代表温度Ｔｒと、充電率推定部２７が推定した第二充電率ＥＳＯＣとを用いて、予めテーブル記憶部３１に記憶された二次電池の内部抵抗値と温度と充電率との関係を示すテーブル（図６）を参照して、二次電池２０の内部抵抗値Ｒｉｎを推定し、該推定した内部抵抗値Ｒｉｎと電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ又はＩｂとを乗算することで電圧降下値Ｖｄｒを算出する。図６（ａ）は、二次電池２０の放電時の内部抵抗値と温度と充電率との関係を示すテーブルの一例であり、図６（ｂ）は、二次電池２０の充電時の内部抵抗値と温度と充電率との関係を示すテーブルの一例である。
ここで、代表温度Ｔｒとは、組電池２１として複数の二次電池２０ａ〜２０ｈを有する場合に、二次電池２０の内部抵抗値Ｒｉｎを推定するために温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔｈにより決定される温度である。例えば、上述したように、最大の充電率ＥＳＯＣ［ｍａｘ］と最小の充電率ＥＳＯＣ［ｍｉｎ］の中間値を第二充電率ＥＳＯＣとして推定した場合、代表温度Ｔｒも同様に、温度Ｔａ〜Ｔｈのうち最大の温度Ｔ［ｍａｘ］と最小の温度Ｔ［ｍｉｎ］との中間値として決定することができる。なお、代表温度Ｔｒは、第二充電率ＥＳＯＣの推定方法などに合わせて、他の方法でも決定でき、例えば、温度Ｔａ〜Ｔｈの平均値として決定してもよい。また、電池装置２内において二次電池２０が１つの場合は、その温度が代表温度Ｔｒとなる。
判定部２８は、第一充電率ＡＳＯＣと第二充電率ＥＳＯＣとの差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上である場合に、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈにより決定される代表電圧値Ｖｒと、図４に示すテーブルにより推定される第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値ＶＡＳＯＣとの差分の絶対値が少なくとも電圧降下値Ｖｄｒより大きいか否か（下記式（２）を満たすか否か）を判定する。下記式（２）中のβ（例えば、β≧１）は係数であり、将来の二次電池２０の劣化による内部抵抗値の増加等を考慮して適宜その値を設定することができる。
Figure 2013130504
ここで、代表電圧値Ｖｒとは、組電池２１として複数の二次電池２０ａ〜２０ｈを有する場合に、上記第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値ＶＡＳＯＣと比較するために電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈにより決定される電圧値である。例えば、上述のように、最大の充電率ＥＳＯＣ［ｍａｘ］と最小の充電率ＥＳＯＣ［ｍｉｎ］の中間値を第二充電率ＥＳＯＣとして推定した場合、代表電圧値Ｖｒも同様に、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈのうち最大の端子間電圧値Ｖ［ｍａｘ］と最小の端子間電圧値Ｖ［ｍｉｎ］との中間値を代表電圧値Ｖｒとして決定することができる。なお、代表電圧値Ｖｒは、第二充電率ＥＳＯＣの推定方法などに合わせて、他の方法でも決定でき、例えば、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈの平均値として決定してもよい。また、電池装置２内の二次電池２０が１つの場合は、その端子間電圧値が代表電圧値Ｖｒとなる。
補正部２９は、判定部２８において代表電圧値Ｖｒと端子間電圧値ＶＡＳＯＣとの差分の絶対値が少なくとも電圧降下値Ｖｄｒより大きいと判定された場合、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する。すなわち、補正部２９は、充電率記憶部３０に充電率ＳＯＣとして記憶された第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣで書き換える。
判定部２９は、また、電圧値取得部２５が二次電池２０の端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得した時点を含む一定期間、電流値取得部２３が取得する電流値Ｉａ（及び／又はＩｂ）の電流変動が所定範囲ＩＰ内であるか否か（すなわち、下記式（３）を満たすか否か）を判定することもできる。そして、補正部２９は、判定部２８が上記一定期間、電流値取得部２３が取得する電流値Ｉａ（及び／又はＩｂ）の電流変動が所定範囲内であると判定したとき、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正してもよい。すなわち、計測するタイミングの前後で電流値が所定範囲ＩＰを超えて変動すると、第二充電率ＥＳＯＣにも大きな影響を及ぼし、第二充電率ＥＳＯＣを正確に推定できないおそれがあり得るので、補正部２９は、電流変動がある一定の所定範囲ＩＰ内にある場合に、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する。なお、下記式（３）中において、Ｉ（ｔ）は各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得した時点ｔに取得した電流値であり、Ｉ（ｔ−１）は時点ｔの直前（例えば、１００ｍｓｅｃ前）に取得した電流値であり、Ｉ（ｔ＋１）はｔの直後（例えば、１００ｍｓｅｃ後）に取得した電流値である（後述する式（４）中においても同様とする）。
Figure 2013130504
ここで、上記所定範囲ＩＰは、例えば、上記補正対象範囲ＸＤ１、二次電池２０の電圧降下値Ｖｄｒ、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１ＢとＢＭＵ２２２との間の同期ズレなどの要因を考慮して決定することができる。例えば、補正対象範囲ＸＤ１を２０％と設定した場合、電圧降下による充電率の許容誤差分を１０％、同期ズレによる充電率の許容誤差分を５％、及び電流変動による充電率の許容誤差分を５％とすることができる。このとき、例えば、温度が５度であるとすると、図４に示すテーブルを参照し、ある充電率（例えば、充電率７０％）を基準として、その充電率より５％高い充電率の端子間電圧値を求めて、該端子間電圧値に応じた内部抵抗値を、図６に示すテーブルを参照して求める。そして、これら端子間電圧値と内部抵抗値とから求められる電流値を電流変動の所定範囲ＩＰとして決定することができる。なお、上述の所定範囲ＩＰの決定方法は、一例であって、実験を繰り返して適切な電流変動の所定範囲ＩＰを決定するようにしてもよい。また、判定部２８及び補正部２９において、上記一定期間、電流値取得部２３が取得する電流値の電流変動が所定範囲ＩＰ内であるか否かを判定し、その結果に応じて、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するという機能処理は、電池システム１において、電力負荷が必要とする電力（二次電池の電流値）が大きく変動するような使用状況によっては特に有用であるが、省略してもよい。
判定部２８は、さらに、電圧値取得部２５が二次電池２０の各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得した時点を含む一定期間、二次電池２０の充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であるか否か（すなわち、下記式（４）を満たすか否か）を判定することもできる。そして、補正部２９は、上記判定部２８が前記一定期間、二次電池２０が充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であると判定したとき、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正してもよい。例えば、図７に示すように、上記各時点ｔ−１，ｔ，ｔ＋１における電流値Ｉ（ｔ−１），Ｉ（ｔ），Ｉ（ｔ＋１）がいずれも放電状態であれば、補正部２９は、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する。
Figure 2013130504
この補正部２９の処理は次の有用な効果を奏する。すなわち、ＣＭＵ２２１Ａ，２２１ＢとＢＭＵ２２２との間の同期ズレなどの要因による、二次電池２０の充放電電流の反転時における正確な電圧降下値Ｖｄｒを算出できなくなるおそれを回避することができる。なお、判定部２８及び補正部２９において、上記一定期間、二次電池２０の充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であるか否かを判定し、その結果に応じて、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するという機能処理は省略してもよい。
上位制御装置３は、作業車１００に搭載されるモータなどの電力負荷４を制御するものであって、ＢＭＵ２２２の充電率記憶部３０から組電池２１の充電率ＳＯＣの情報を受信して、充電率に応じた許容電流値を設定し、電力負荷４が電池装置２に対して出力要求する電流値を制限するといった各種制御を行う。
以下、図８及び図９に示すフローチャートを参照して、ＢＭＵ２２２を用いて実施される本実施形態の電池システム１の充電率の設定処理について説明する。なお、図８及び図９のフローチャートで示される各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。また、電池システム１は、図２に示すものを用いるものとし、テーブル記憶部３１には、図４に示すテーブル及び図６に示すテーブルが予め記憶されているものとする。
まず、電流値取得部２３は、電池装置２内の二次電池２０ａ〜２０ｈに流れる充放電電流の電流値Ｉａ，Ｉｂの情報を電流センサＩＡ，ＩＢから経時的に取得する（ステップＳ１００）。電流値Ｉａ，Ｉｂの情報を取得するタイミングは、例えば、一定の時間間隔（１００ｍｓｅｃ）ごととする。
次いで、充電率算出部２４は、電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ，Ｉｂを積算し、該積算した積算値に基づいて組電池２１の第一充電率ＡＳＯＣを算出する（ステップＳ１０１）。第一充電率ＡＳＯＣは、充電率記憶部３０に充電率ＳＯＣとして記憶されている値を初期充電率として、この初期充電率に充電率変動分を加算（又は減算）することで算出することができ、算出した第一充電率ＡＳＯＣを充電率ＳＯＣとして充電率記憶部３０に上書きする。この充電率記憶部３０に充電率ＳＯＣとして記憶された情報は、上位制御装置３との間で送受可能である。なお、初期充電率は、例えば、前回、電池システム１を起動して終了した際に充電率記憶部３０に保存された充電率を用いることができる。
また、電流値取得部２３は、取得した電流値Ｉａ，Ｉｂの合計が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。所定値以下でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理に戻る。この所定値は、組電池２１の容量や電力負荷４が要求する出力の大きさを考慮して適宜設定することができるが、例えば、１００Ａと設定する。
一方、所定値以上である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、電流値取得部２３は、タイマをＯＮとし（ステップＳ１０３）、上記一定の時間間隔をおいて、電流値の情報を再度取得する（ステップＳ１０４）。
そして、充電率算出部２４は、ステップＳ１０１の処理と同様に、電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ，Ｉｂを積算し、該積算した積算値に基づいて組電池２１の第一充電率ＡＳＯＣを算出する（ステップＳ１０５）。充電率算出部２４は、本ステップで算出した第一充電率ＡＳＯＣを充電率ＳＯＣとして充電率記憶部３０に再度上書きする。
ここで、電流値取得部２３は、ステップＳ１０４の処理で取得した電流値Ｉａ，Ｉｂが再度、上記所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。所定値以下でない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、電流値取得部２３は、タイマをリセットし（ステップＳ１０７）、ステップＳ１００の処理に戻る。
一方、所定値以下の場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、電流値取得部２３は、上記タイマを参照して、一定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。一定時間経過していないと判定した場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１０４の処理に移る。なお、この一定時間は、組電池２１の容量や電力負荷４が要求する出力電力の大きさ等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、１０（ｓｅｃ）と設定する。
ステップＳ１０８の処理において、電流値取得部２３が、一定時間経過していると判定した場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、その旨を電圧値取得部２５及び温度取得部２６に通知し、電圧値取得部２５及び温度取得部２６は、計測情報として、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ、及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報をＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから取得する（ステップＳ１０９）。なお、電圧値取得部２５及び温度取得部２６は、電流値取得部２３からの上記通知を受け付けた場合に限られず、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ、及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報をＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから、所定時間ごと（例えば、５００ｍｓｅｃごと）に、取得するようにしていてもよい。
次いで、充電率推定部２７は、上記取得した計測情報に基づいて組電池２１の第二充電率ＥＳＯＣを推定する（ステップＳ１１０）。具体的には、充電率推定部２７は、上記取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報を用いて、予め用意された二次電池の端子間電圧値と温度と充電率との相関関係を示すテーブル（図４）を参照して、各二次電池２０ａ〜２０ｈのそれぞれの充電率ＥＳＯＣ［ａ］〜ＥＳＯＣ［ｈ］を推定し、上記式（１）を用いて第二充電率ＥＳＯＣを推定する。
なお、上記ステップＳ１０９の処理において、電圧値取得部２５及び温度取得部２６が、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報をＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから、所定時間ごとに取得するようにした場合、充電率推定部２７は、電流値取得部２３が電流値Ｉａ，Ｉｂを取得したタイミングより前の端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ、及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報に基づいて組電池２１の第二充電率ＥＳＯＣを推定してもよい。すなわち、電流値Ｉａ，Ｉｂの情報は、電流センサＩＡ，ＩＢからＢＭＵ２２２に直接ＢＭＵ２２２に通知されるのに対し、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報は、電圧センサＶＡ〜ＶＨ及び温度センサＴＡ〜ＴＨからＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂを介してＢＭＵ２２２に通知されるため、ＢＭＵ２２２が、電流値Ｉａ，Ｉｂの情報と、端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報とを受信するのにタイムラグがあって同期ズレすることも考えられる。よって、電圧値取得部２５及び温度取得部２６は、その同期ズレ分を考慮して、電流値Ｉａ，Ｉｂを取得する所定時間前の端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈ、及び温度Ｔａ〜Ｔｈの各情報をＣＭＵ２２１Ａ，２２１Ｂから取得することで、後述するステップＳ１１１の処理において、電流値に基づく第一充電率ＡＳＯＣと、端子間電圧値等に基づく第二充電率ＥＳＯＣとの差分のうち、その同期ズレ分を予め取り除くことができる、
次いで、判定部２８は、第一充電率ＡＳＯＣと第二充電率ＥＳＯＣとの差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上である場合に、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈより決定される代表電圧値Ｖｒと、テーブル記憶部３１に記憶されている相関関係を示すテーブルによって推定される第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値ＶＡＳＯＣとの差分が、二次電池２０の内部抵抗値の電圧降下値によるものか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
この判定部２８における判定処理について図９に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、判定部２８は、図９に示すように、第一充電率ＡＳＯＣから第二充電率ＥＳＯＣを減算した値が補正対象値ＸＤ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
ステップＳ２００の処理において、補正対象値ＸＤ１以上であると判定した場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）判定部２８は、二次電池２０の内部抵抗値による電圧降下値Ｖｄｒを算出する（ステップＳ２０１）。一方、補正対象値ＸＤ１以上でないと判定した場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、ステップＳ２０６の処理に移る。
ステップＳ２０１の処理後、判定部２９は、上記式（１）を用いて、図４に示すテーブルにより推定される第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値ＶＡＳＯＣから電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈより決定される代表電圧値Ｖｒを減算した値（ＶＡＳＯＣ−Ｖｒ）が、電圧降下値Ｖｄｒより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
ステップＳ２０２の処理において、ＶＡＳＯＣ−Ｖｒが電圧降下値Ｖｄｒより大きいと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、判定部２８は、上記式（４）を用いて、電圧値取得部２５が二次電池２０の各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得した時点を含む一定期間、二次電池２０の充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。一方、ＶＡＳＯＣ−Ｖｒが電圧降下値Ｖｄｒ以下であると判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理に移る。
ステップＳ２０３の処理において、充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であると判定した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、判定部２８は、上記式（３）を用いて、電圧値取得部２５が二次電池２０の各端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈを取得した時点を含む一定期間、電流値取得部２３が取得する電流値Ｉａ，Ｉｂの電流変動が所定範囲ＩＰ内であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。一方、充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態でないと判定した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理に移る。
ステップＳ２０４の処理において、電流値取得部２３が取得する電流値Ｉａ，Ｉｂの電流変動が所定範囲ＩＰ内であると判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、判定部２８は、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する（ステップＳ２０５）。一方、電流値取得部２３が取得する電流値の電流変動Ｉａ，Ｉｂが所定範囲ＩＰ内でないと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理に移る。
ステップＳ２０５の処理後、図８に示すフローチャートに戻り、ステップＳ１１２の処理に移る。
一方、上記ステップＳ２００の処理において、補正対象値ＸＤ１以上でないと判定した場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、判定部２８は、第二充電率ＥＳＯＣから第一充電率ＡＳＯＣを減算した値が補正対象値ＸＤ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
ステップＳ２０６の処理において、補正対象値ＸＤ１以上であると判定した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、判定部２８は、二次電池２０の内部抵抗値による電圧降下値Ｖｄｒを算出する（ステップＳ２０７）。
ステップＳ２０７の処理後、判定部２８は、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈより決定される代表電圧値Ｖｒから図４に示すテーブルにより推定される第一充電率ＡＳＯＣに応じた端子間電圧値Ｖ（ＡＳＯＣ）を減算した値（Ｖｒ−ＶＡＳＯＣ）が、電圧降下値Ｖｄｒより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
ステップＳ２０８の処理において、Ｖｒ−ＶＡＳＯＣが電圧降下値Ｖｄｒより大きいと判定した場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３の処理に移る。一方、Ｖｒ−ＶＡＳＯＣが電圧降下値Ｖｄｒ以下であると判定した場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ１００の処理に移る。
また、ステップＳ２０６の処理において、補正対象値ＸＤ１以上でないと判定した場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、タイマをリセットし（ステップＳ２０９）、ステップＳ１００の処理に移る。
図８のフローチャートに戻り、ステップＳ１１１の処理の中のステップＳ２０５の処理後、補正部２９は、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する。すなわち、補正部２９は、充電率記憶部３０に充電率ＳＯＣとして記憶された第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣで書き換えて、第二充電率ＥＳＯＣをステップＳ１０１における初期充電率にする。
以上のように本実施形態の電池システム１のＢＭＳ２２２において充電率の設定処理動作が実行される。
本実施形態の電池システム１によれば、電流値が所定値以下で且つ所定時間継続した場合に、二次電池の充放電電流の電流値を積算して算出する第一充電率を、二次電池の端子間電圧値で推定する第二充電率に基づいて補正することによって、誤差の少ない充電率を制御装置の各種制御で使用でき、その制御結果に与える影響を抑制することができる。
また、本発明の電池システムによれば、二次電池の内部抵抗による電圧降下値を算出し、この算出した電圧降下値によって上記推定した第二充電率の正確さを考慮することで、適切な第二充電率で第一充電率を補正することができ、誤差の少ない充電率を制御装置の各種制御で確実に使用することができる。
＜変形例＞
以上のように本発明の電池システムの好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に表現された思想及び範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、及び省略が当業者によって可能である。
例えば、上記本実施形態の電池システム１において、判定部２８において、第一充電率ＡＳＯＣと第二充電率ＥＳＯＣとの差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上であるか否かを判定し、上記差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上である場合に、二次電池２０の内部抵抗値による電圧降下値Ｖｄｒを算出するようにしていたが、本発明はこれに限られない。例えば、判定部２８は、第一充電率ＡＳＯＣと第二充電率ＥＳＯＣとの差分の絶対値が補正対象値ＸＤ１以上である場合に、二次電池の内部抵抗値に応じた最低許容温度を設定し、温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔより決定される代表温度が最低許容温度以上であるか否かを判定し、補正部２９は、判定部２８が判定した結果、代表温度が最低許容温度以上である場合に、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正するようにしてもよい。
すなわち、内部抵抗値と温度とは、図６に示すように、相関関係があるので、例えば、充電率の使用範囲が６０％〜７０％であり、上記補正対象範囲内ＸＤ１となる内部抵抗値が１．２ｍΩであるとすると、図６を参照すると、温度が５度以上であれば、第二充電率ＥＳＯＣの電圧降下値の影響は許容範囲内と考えることができる。よって、設定部２８において、最低許容温度を５度と設定し、補正部２９が、代表温度が最低許容温度以上であると判定した場合に、第一充電率ＡＳＯＣを第二充電率ＥＳＯＣに基づいて補正する。このようにすることで、図６に示すテーブルをテーブル記憶部３１などのメモリに予め記憶しておく必要がなく、記憶すべきデータ量を減らすことができる。なお、設定部２８における最低許容温度の設定は、例えば、電池システムの使用環境等を考慮して、ユーザが適宜入力設定することができる。
また、上記本実施形態の電池システム１として、作業車に適用される場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、電池装置２に充電された電力を負荷に対して供給する種々の装置に適用可能であって、例えば、電気自動車や電気バスなどの車両、飛行機や船に用いられる移動体用システム、又は、家庭用の電力貯蔵システム、風車や太陽光のような自然エネルギー発電と組み合わせた系統連系円滑化蓄電システムなどの定置用システムにも適用することができる。
さらに、上記本実施形態の電池システム１では、電池管理装置２２が各二次電池２０ａ〜２０ｈの端子間電圧Ｖａ〜Ｖｈ、及び温度Ｔａ〜Ｔｈを全て取得する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、端子間電圧及び温度を取得する二次電池をアームごとに選択して、これらから第二充電率ＥＳＯＣを推定してもよい。この場合、各種計測センサ（電圧センサ、温度センサ）の数を減らすことができ。コストを抑制することもできる。
またさらに、上記本実施形態の電池システム１では、ＢＭＳ２２と上位制御装置３とを別途備える場合を例にとって説明したが、これらは、ＢＭＳ２２と上位制御装置３との各処理を一つの制御装置で行うようにしてもよい。
さらに、上記本実施形態の電池システム１では、充電率推定部２７は、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈと、温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔｈとを用いて、第二充電率ＥＳＯＣを推定していたが、本発明はこれに限られず、例えば、電池システム１において温度が一定状態になるように温度管理ができる状況下等では、電圧値取得部２５が取得した端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈのみから、第二充電率ＥＳＯＣを推定するようにしてもよい。この場合、ある一定温度の端子間電圧値と充電率との関係を表すテーブルを用意するだけでよい。
またさらに、判定部２８において電圧降下値Ｖｄｒの算出する際に、温度取得部２６が取得した温度Ｔａ〜Ｔｈにより決定される代表温度Ｔｒと、充電率推定部２７が推定した第二充電率ＥＳＯＣとを用いて、電圧降下値Ｖｄｒを算出していたが、本発明はこれに限られず、例えば、電池システム１において温度が一定状態になるように温度管理ができる状況下等では、充電率推定部２７が推定した第二充電率ＥＳＯＣのみから、電圧降下値Ｖｄｒを算出してもよい。この場合、ある一定温度の内部抵抗値と充電率との関係を表すテーブルを用意するだけでよい。
さらに、判定部２８において電圧降下値Ｖｄｒの算出する際に、予め用意された二次電池２０の内部抵抗値と充電率との関係を示すテーブルを用いて、二次電池２０の内部抵抗値Ｒｉｎを推定し、該推定した内部抵抗値Ｒｉｎと電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ，Ｉｂとを乗算することで電圧降下値Ｒｉｎを算出していたが、本発明はこれに限られず、二次電池２０の端子間電圧値Ｖａ〜Ｖｈと電流値取得部２３が取得した電流値Ｉａ，Ｉｂに基づいて電圧降下値を算出するようにしてもよい。
またさらに、上記本実施形態において、ＢＭＵ２２２には、用途に応じた各部が備えられているが、ＢＭＵ２２２に備えられている各部は、そのいくつかを一纏めにして構成されていてもよいし、一つの部をさらに複数の部に分割して構成されていてもよい。
１…電池システム、２…電池装置、２１…組電池、２２…電池管理装置（ＢＭＳ）、２２１Ａ，２２１Ｂ…ＣＭＵ、２２２…ＢＭＵ，２３…電流値取得部、２４…充電率算出部、２５…電圧値取得部、２６…温度取得部、２７…充電率推定部、２８…判定部、２９…補正部、３…上位制御装置、４…電力負荷（負荷）、２０（２０ａ〜２０ｈ）…二次電池、１００…作業車、１１０…巡回路、１１１…ステーション、１１２…給電装置。

Claims (5)

  1. 二次電池の充放電電流の電流値を経時的に取得する電流値取得部と、
    前記電流値取得部が取得した前記電流値を積算し、該積算した積算値に基づいて前記二次電池の第一充電率を算出する充電率算出部と、
    前記二次電池の端子間電圧値を取得する電圧値取得部と、
    前記電流値取得部が前記電流値を所定値以下で且つ所定時間継続して取得した場合、前記電圧値取得部が取得した前記端子間電圧値を用いて、前記二次電池の端子間電圧値と充電率との相関関係に基づいて、前記二次電池の第二充電率を推定する充電率推定部と、
    前記第一充電率と前記第二充電率との差分の絶対値が補正対象値以上である場合に、前記電圧値取得部が取得した前記端子間電圧値より決定される代表電圧値と前記相関関係により推定される第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、前記二次電池の内部抵抗値に起因しているか否かを判定する判定部と、
    前記判定部が判定した結果、前記代表電圧値と前記第一充電率に応じた端子間電圧値との差分が、前記内部抵抗値に起因していない場合に、前記第一充電率を前記第二充電率に基づいて補正する補正部と、
    を有することを特徴とする電池システム。
  2. 前記判定部は、前記第一充電率と前記第二充電率との差分の絶対値が補正対象値以上である場合に、前記二次電池の内部抵抗値による電圧降下値を算出し、
    前記電圧値取得部が取得した前記端子間電圧値より決定される代表電圧値と前記相関関係により推定される第一充電率に応じた端子間電圧値との差分の絶対値が、前記二次電池の内部抵抗値による電圧降下値より大きいか否かを判定し、
    前記補正部は、前記判定部が判定した結果、前記代表電圧値と前記第一充電率に応じた端子間電圧値との差分の絶対値が、前記電圧降下値より大きい場合に、前記第一充電率を前記第二充電率に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
  3. 前記判定部は、前記電圧値取得部が前記二次電池の端子間電圧値を取得した時点を含む一定期間、前記電流値取得部が取得する前記電流値の電流変動が所定範囲内であるか否かを判定し、
    前記補正部は、上記判定部が前記一定期間、前記電流値取得部が取得する前記電流値の電流変動が所定範囲内であると判定したとき、前記第一充電率を前記第二充電率に基づいて補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池システム。
  4. 前記判定部は、前記電圧値取得部が前記二次電池の端子間電圧値を取得した時点を含む一定期間、前記二次電池の充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であるか否かを更に判定し、
    前記補正部は、上記判定部が前記一定期間、前記二次電池の充電状態又は放電状態のいずれか一方の状態であると判定したとき、前記第一充電率を前記第二充電率に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電池システム。
  5. 前記二次電池の温度を取得する温度取得部を更に有し、
    前記判定部は、前記第一充電率と前記第二充電率との差分の絶対値が補正対象値以上である場合に、前記二次電池の内部抵抗値に応じた最低許容温度を設定し、前記温度取得部が取得した前記温度が前記最低許容温度以上であるか否かを判定し、
    前記補正部は、前記判定部が判定した結果、前記温度取得部が取得した前記温度が前記最低許容温度以上である場合に、前記第一充電率を前記第二充電率に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
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