JP2014215276A - 電池抵抗算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な電池の抵抗を演算することができる電池抵抗算出装置を提供する。
【解決手段】バッテリ１２の温度を検出する第１センサと、バッテリ１２の電流及び電圧を検出する第２センサと、第１センサの検出温度及び前記第２センサの検出値に基づいて、バッテリ１２の内部抵抗を算出する抵抗算出手段とを備え、抵抗算出手段は、検出温度が閾値温度より高い場合に、前記検出温度に対応する前記検出値に基づいて、内部抵抗を算出し、閾値温度は、バッテリ１２の温度の変化量に対する内部抵抗の変化量を所定値以下とする温度に設定されている。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電池抵抗算出装置に関するものである。

電気自動車等の電池の最大放電電力及び最大充電電力を算出し、車両の走行時の電力が最大放電電力以下になるように出力制御を行うとともに、回生時の電力が最大充電電力以下になるように回生制御を行っている。そして、最大放電電力及び最大充電電力を算出するために、電池の電圧及び電流をサンプリングし、サンプリングデータによりＩＶ特性を直線回帰して電池の内部抵抗を求めている。さらに、算出精度を高めるために、電池の温度の温度補正を施すものが開示されている（特許文献１）。

特開平１０−１０４３２５号公報

しかしながら、上記の算出方法では、電池温度によらずに抽出した電池のデータに基づいて内部抵抗を演算した上で温度補正を施しているが、電池の検出温度には誤差がある。このため、当該誤差を含んだ検出温度に基づいて温度補正をすることで、内部抵抗の誤差が大きくなり、正確な内部抵抗を算出できないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、正確な電池の内部抵抗を演算することができる電池抵抗算出装置を提供することである。

本発明は、バッテリの検出温度及びバッテリの電圧及び電流の検出値に基づいて、バッテリの内部抵抗を算出する抵抗算出手段とを備え、検出温度が閾値温度より高い場合に、検出温度に対応する検出値に基づいて、当該内部抵抗を算出し、当該閾値温度を、バッテリの温度の変化量に対する内部抵抗の変化量が所定値以下となる温度に設定することによって上記課題を解決する。

本発明は、バッテリの温度と内部抵抗の特性上、温度の変化量に対する内部抵抗の変化量が大きい場合には、算出に用いるデータが演算対象から除外されるため、温度に対する内部抵抗の変化量が小さいデータに基づいて抵抗を演算することができ、その結果として、正確な電池の内部抵抗を演算することができる。

本発明の実施形態に係る電池抵抗算出装置を備えた車両のブロック図である。 図１のコントローラ、及び、コントローラで制御される主要な構成のブロック図である 図１のバッテリ及び温度センサの断面図である。 図１のバッテリにおいて、時間に対する温度特性を示すグラフである。 図１のバッテリにおいて、ＩＶ特性を説明するためのグラフである。 図１のバッテリにおいて、ＳＯＣに対する抵抗の特性を示すグラフである。 図１のバッテリにおいて、ＳＯＣに対する補正係数の特性を示すグラフである。 図１のバッテリにおいて、ＳＯＣに対する補正係数の特性を示すグラフである。 図１のバッテリにおいて、温度に対する抵抗の特性を示すグラフである。 図１のバッテリにおいて、低温側及び高温側の抵抗誤差を説明するための表である。 図１のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
本例の電池抵抗算出装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は本例の演算装置を備えた車両のブロック図を示す。図１において、実線は機械力伝達経路の線を、矢印線は制御線を、一点破線は電力線を、二重線は油圧系統の線を示す。また図２は、コントローラ１００、及び、コントローラ１００で制御される主要な構成のブロック図である。なお、以下、本例の電池抵抗算出装置をハイブリッド車両に搭載した例を説明するが、本例の電池抵抗算出装置は、電気自動車、プラグインハイブリッド車両等の車両に搭載してもよく、あるいは車両以外の装置に搭載してもよい。

図１に示すように、本例の演算装置を備えた車両は、モータ１、エンジン（内燃機関）２、クラッチ３、モータ４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７及び駆動輪８を備えている。モータ１は、三相同期電動機又は三相誘導電動機などの交流機であって、インバータ９を介して、バッテリ１２からの電力に基づき、エンジン２を始動させる。またモータ１は、エンジン２の動力により、発電機として機能し、バッテリ１２を充電する。エンジン２は、車両の動力源の一つであって、ガソリン又は軽油を燃料として作動する内燃機関である。クラッチ３は、エンジン１０の出力軸とモータ４の回転軸との間に介装され、エンジン１０とモータ４との間の動力伝達を断続する、パウダークラッチである。伝達トルクと励磁電流がほぼ比例関係にあるため、クラッチ３において、伝達トルクが調整される。

モータ４は、車両の推進と制動に用いられ、三相同期電動機又は三相誘導電動機などの交流機であって、インバータ１０を介してバッテリ１２からの電力に基づき動作する。無段変速機５は、変速比を自動的且つ連続的に変化させることが可能な変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）であり、ベルト式やトロイダル式の変速機である。無段変速機５には油圧装置１１から圧油が供給され、ベルトのクランプの潤滑がなされる。油圧装置１１のオイルポンプ（図示しない）は、モータ１４により駆動される。モータ１４は、相同期電動機又は三相誘導電動機などの交流機であって、インバータ１３を介してバッテリ１２からの電力に基づき駆動する。

モータ１の出力軸、エンジン２の出力軸及びクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、クラッチ３の出力軸、モータ４の出力軸及び無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。クラッチ３の締結時には、エンジン２及びモータ４が車両の推進源となり、クラッチ３の解放時には、モータ４が車両の推進源となる。クラッチ３の締結時には、モータ１を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ４をエンジン２の始動や発電に用いることもできる。

インバータ９、インバータ１０及びインバータ１２は、バッテリ１２から供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ１、モータ４及びモータ１４にそれぞれ供給する。またインバータ９、インバータ１０及びインバータ１３は、モータ１、モータ４及びモータ１４により発電される交流電力を直流電力に変替し、バッテリ１２に供給し、バッテリ１２は充電される。またインバータ９、インバータ１０及びインバータ１３は、ＤＣリンクである電力線を介して互いに接続されているため、回生運転中のモータ１、モータ４及びモータ１４により発電される電力を、バッテリ１２を介さずに、力行運転中のモータ１、モータ４及びモータ１４に供給する。

バッテリ１２には、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池又は鉛電池等の二次電池が用いられる。バッテリ１２がメインバッテリである。

冷却器３０は、バッテリ１２を冷却するためのファン等である。冷却器３０はコントローラ１００で制御される。そして、コントローラ１００は、温度センサ１０５の検出温度が冷却器３０の動作温度より高くなった場合に、冷却器３０を動作させる。

コントローラ１００は、マイクロコンピュータや記録媒体及びその周辺部品、さらに各種アクチュエータを備える。コントローラ１００は、エンジン２の回転トルクや出力トルク、無段変速機５の変速比などを制御する。またコントローラ１００は、モータ１、モータ４及びモータ１４と、インバータ９、インバータ１０及びインバータ１２と、バッテリ１２とを制御することにより、モータ１、モータ４及びモータ１４の回転数や出力トルク、バッテリ１２からの出力電力、バッテリ１２への充電電力を制御し、さらにバッテリ１２の充放電の管理を行う。

なお、モータ１、モータ４及びモータ１０に直流電動機を用いる場合には、インバータ９、インバータ１０及びインバータ１３の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

図２に示すように、コントローラ１００には、補助バッテリ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６、バッテリ１２及び車両のキースイッチ１７が接続されている。補助バッテリ１５は、コントローラ１００を含む制御機器及び補機（図示しない）等へ電力を供給する。また補助バッテリ１５は、バッテリ１２からＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して充電される。車両のキースイッチ１７は、ユーザにより切り替えられ、車両の駆動スイッチである。

電流センサ１０６は、バッテリ１２と補助バッテリ１５との間に接続され、バッテリ１２と補助バッテリ１５との間を流れる電流を検出する。バッテリ１２と補助バッテリ１５との間には、バッテリ１２からモータ等に出力される電流に比べて、低電流が流れるため、電流センサ１０６の定格電流は、後述する電流センサ１０３の定格電流より低く設定されている。

電流センサ１０３及び電圧センサ１０４は、バッテリ１２に接続されており、電流センサ１０３は、バッテリ１２からインバータ１０及びモータ４等への出力される電流及びバッテリ１２への充電電流を検出し、電圧センサ１０４はバッテリ１２の電圧を検出する。また電流センサ１０３及び電圧センサ１０４は、所定のサンプリング周期で、バッテリ１２の電流及び電圧を検出する。温度センサ１０５は、サーミスタ、熱電対などのセンサであり、バッテリ１２の温度を検出する。

コントローラ１００は、電流センサ１０３、電圧センサ１０４及び温度センサ１０５を通じて、バッテリ１２の放電電流、充電電流、端子電圧及び電池温度を検出し、検出電流及び検出電圧含む検出データを取得することにより、バッテリ１２を管理し、電流センサ１０６を通じて、補助バッテリ１０６の放電電流及び充電電流を検出し、検出電流及び検出電圧含む検出データを取得することにより、補助バッテリ１５を管理する。

またコントローラ１００には、算出部１０１及び記憶部１０２が設けられている。算出部１０１は、温度センサ１０５の検出温度、及び、電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づいて、バッテリ１２の内部抵抗（以下では、単に抵抗とも記載する）を算出する。また、算出部１０１は、開放電圧、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び劣化度を算出する。記憶部１０２は、バッテリ１２の初期状態における電池特性を示すマップ、算出部１０１の算出結果、及び、電流センサ１０３等の検出データを記録している。

次に、図３を用いて、バッテリ１２を構成する組電池２０と温度センサ１０５の取り付け部分の構造について説明する。図３は、バッテリ１２及び温度センサ１０５の断面図である。

バッテリ１２は、複数の組電池２０を接続して構成されている。そして、各組電池２０は、図３に示すように、複数の単電池２１とバスバ２２とケース２３を備えている。

単電池２１は、複数の正極、負極板と板状のセパレータを積層した積層体を、電解液を含めて、外装部材で封止することで形成される電池である。バスバ２２は、各単電池間を接続するための導電性の部材である。そして、複数の単電池２１を積層した状態で、バスバ２２により、各単電池２１の端子間が電気的に接続されている。また、単電池２１に接続された正負の電極が、ケース２３外に引き出されている。

ケース２３は、積層された単電池２１を覆う筐体である。ケース２３の側面には、温度センサ１０５を取り付けるための取り付け口が設けられている。

温度センサ１０５は、センサを固定するための固定部１１０に固定された状態で、ケース２３の側面から、ケース内部に向けて取り付けられている。

本実施形態においては図３に示すように、温度センサ１０５は、ケース２３の内部空間の温度を検出しており、単電池２１の内部温度を直接検出していない。言い換えると、温度センサ１０５は、バッテリ１２の温度を間接的に検出している。そのため、バッテリの真の温度（単電池２１の内部温度）と、温度センサ１０５の検出温度との間には、誤差がある。なお、温度センサ１０５が単電池２１に当接して設けられていたとしても、温度センサ１０５の検出温度はケース１２の内部空間の雰囲気温度に影響を受けるため、バッテリの真の温度を正確に検出することは困難であり、その検出温度には誤差が発生する。

図４は、時間に対する電池の温度特性を示すグラフである。グラフａはバッテリ１２の電池の真の温度を示し、グラフｂは温度センサ１０５の検出温度を示す。

バッテリ１２に負荷がかかっておらず、電池の内部温度と温度センサ１０５の検出温度が等しい状態（図４の時刻（０））から、バッテリに負荷をかける（充放電を行う）。時間の経過に伴い、内部温度及び検出温度は上昇するが、ケース２３内の温度は、単電池２１の温度に対して遅れて上昇する。そして、図４に示すように、電池の内部温度は、検出温度と比較して早く立ち上がり、内部温度と検出温度との間で、検出誤差が生じてしまう。そのため、温度センサの検出温度を用いて、バッテリ１２の状態を精度よく管理するためには、温度センサ１０５の検出温度の検出誤差を考慮しなければならない。なお、図４のグラフは一例にすぎず、車両の状況等に応じて、検出誤差は変わり、電池の真の温度が温度センサ１０５の検出温度より低い場合もある。

次に、コントローラ１００の制御について説明する。コントローラ１００は、バッテリ１２の状態を管理するために、バッテリ１２の劣化度を、算出部１０１で算出している。バッテリ１２の劣化度の指標として、バッテリ１２の抵抗（内部抵抗）が用いられる。バッテリ１２の特性として、バッテリ１２の劣化度が高くなると（劣化が進むと）、バッテリ１２の抵抗が増加する。そのため、本例は、以下の算出方法で、現在のバッテリ１２の抵抗を算出し、バッテリ１２の標準抵抗（例えば新品時の内部抵抗等）に対する抵抗の増加量から、バッテリ１２の劣化度を演算している。

まず、電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づく、バッテリ１２の抵抗の演算方法について、図５を用いて説明する。図５は、バッテリ１２の電流に対するバッテリ１２の電圧（端子電圧）の特性を示すグラフである。

コントローラ１００は、車両の走行中に、電流センサ１０３によりバッテリ１２の放電電流（Ｉｄ）及び充電電流（Ｉｃ）を検出し、電圧センサ１０４によりバッテリ１２の放電電圧（Ｖｄ）及び充電電圧（Ｖｃ）を検出し、検出電流及び検出電圧を、記憶部１０２に記憶している。

バッテリ１２の特性として、図５に示すように、放電電流Ｉｄ（＞０）が流れると、バッテリ１２の内部抵抗により、バッテリ１２の端子電圧がＶｄまで下がる。一方、充電電流Ｉｃ（＜０）が流れると、バッテリ１２の内部抵抗により、バッテリ１２の端子電圧がＶｃまで上昇する。

算出部１０１は、記憶部１０２に記憶した検出電流及び検出電圧を、プロットし回帰演算を実行し、図５に示すようなＩＶ直線特性を導出する。そして、算出部１０１は、ＩＶ特性の傾きからバッテリ１２の抵抗を算出し、ＩＶ特性の切片から開放電圧を算出する。なお、内部抵抗の演算方法は他の方法であってもよい。

バッテリ１２の抵抗は、バッテリ１２のＳＯＣ及び温度に応じて変化するため、算出部１０１は、電流センサ１０４及び電圧センサ１０５の検出値から算出した抵抗の演算値に対して、ＳＯＣに基づく補正係数（Ｒａ）と検出温度に基づく補正係数（Ｒｂ）で補正することで、バッテリ１２の基準状態における抵抗を演算する。なお基準状態とは、バッテリ１２が予め定められたＳＯＣ（基準ＳＯＣ）であって且つ、予め定められた温度（基準温度）の状態である。

ＳＯＣに基づく補正係数（Ｒａ）について説明する。算出部１０１は、電流センサ１０３又は電圧センサ１０５の検出値に基づいてＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出方法は、例えば電流センサ１０３の検出電流の積算値又はバッテリ１２の開放電圧から算出する。なお、これらの検出電流の積算値や開放電圧を用いたＳＯＣの算出方法に関しては周知の技術であるので、ここでは詳述しない。

バッテリ１２のＳＯＣと、バッテリ１２の抵抗（Ｒ）との間には、図６に示す相対関係が成立する。図６は、ＳＯＣに対する電池の抵抗の特性を示すグラフである。図６に示すとおり、ＳＯＣが大きいほど、電池の抵抗は小さくなる。

記憶部１０２には、図６の相対関係に基づく、ＳＯＣと補正係数（Ｒａ）との相対関係を示すマップが記憶されている。当該マップの特性は、図７に示すとおりである。図７は、ＳＯＣに対する補正係数（Ｒａ）の特性である。

ＳＯＣについての補正係数（Ｒａ）が予め設定されており、例えば図７に示すよう、５０（％）を基準ＳＯＣとして補正係数（Ｒａ）が設定されている。すなわち、ＳＯＣ５０％に対する補正係数が１．０に設定されている。補正係数について、ＳＯＣが５０％より大きくなるほど補正係数は１．０よりも大きくなり、ＳＯＣが５０％より小さくなるほど、補正係数は１．０よりも小さくなる。

算出部１０１は上記のとおり、ＩＶ特性からバッテリ１２の抵抗を算出すると、図７に示すマップを参照し、電流センサ１０３又は電圧センサ１０５の検出値に基づいて算出したＳＯＣに対応する補正係数（Ｒａ）を抽出する。算出部１０１は、電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づくＩＶ特性から算出された抵抗値に、抽出した補正係数（Ｒａ）を乗算し、検出値に基づく抵抗値を補正して、基準ＳＯＣにおけるバッテリ１２の抵抗を算出する。

次に、検出温度に基づく補正係数（Ｒｂ）について説明する。算出部１０１は、上記のとおり、ＩＶ特性からバッテリ１２の抵抗を算出すると、算出時点の温度センサ１０５の検出温度に対応する補正係数（Ｒｂ）を、記憶部１０２に記憶されているマップから抽出する。

補正係数（Ｒｂ）は、初期状態のバッテリ１２の温度が基準温度（例えば２５度）の時の抵抗値を１．０とし、基準温度の抵抗に換算する際の換算値で示されている。例えば、バッテリ１２の温度が基準温度より低い場合には、低温のバッテリ１２の抵抗は基準温度よりも高い値で算出されるため、１．０より低い係数を乗ずることで、基準温度に換算した抵抗値が算出される。すなわち、補正係数（Ｒｂ）は、電池温度が基準温度より高くなるほど、１．０よりも大きくなり、電池温度が基準温度より小さくなるほど、１．０よりも小さくなる。

すなわち算出部１０１は、ＩＶ特性からバッテリ１２の抵抗を算出した時点における、バッテリ１２のＳＯＣと温度に対応する補正係数（Ｒａ）及び補正係数（Ｒｂ）を抽出する。そして、ＩＶ特性から算出したバッテリ１２の抵抗に対して補正係数（Ｒａ）及び補正係数（Ｒｂ）を乗算することによって、基準状態（基準ＳＯＣで且つ基準温度）におけるバッテリ１２の抵抗を算出する。

そして、記憶部１０２には、バッテリ１２の温度と補正係数（Ｒｂ）との相対関係を示すマップが予め記憶さている。図８は、当該マップを説明するためのグラフであって、バッテリ１２の温度に対する補正係数（Ｒｂ）の特性を示すグラフである。

ここで、バッテリ１２の温度と抵抗との関係について、図９を用いて説明する。バッテリ１２は、電池温度に対する抵抗の特性を示すグラフである。

バッテリ１２の特性として、低温側では、温度に対するイオンの流動性及び電池の反応速度の変化量が大きいため、温度変化に対する抵抗の変化量が大きい。一方、高温側では、温度に対するイオンの流動性及び電池の反応速度の変化量が小さいため、温度変化に対する抵抗の変化量が小さい。そのため、電池温度に対する抵抗特性をとると、特性は、図９のように示される。

図９において、温度（Ｔｘ）が、バッテリ１２の温度の変化量に対して、抵抗の変化量が大きくなるか否かを示す閾値温度である。そして、バッテリ１２の温度が閾値温度より高い領域では、電池温度が、例えば５度、変化すると、抵抗の変化量は小さい。一方、バッテリ１２の温度が閾値温度より低い領域では、電池温度が、同じ５度変化すると、抵抗の変化量は大きくなる。すなわち、バッテリ１２の温度が閾値温度より高い領域では温度変化量に対する抵抗の変化量が小さく、閾値温度より低い領域では温度変化量に対する抵抗の変化量が大きい。

ところで、図４を用いて説明したとおり、バッテリ１２の検出温度と、真の温度との間には検出誤差が生じる。そのため、バッテリ１２の検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より低い時に、低温領域のバッテリ１２の検出値に基づき抵抗を演算し、バッテリ１２の検出温度に基づく補正係数（Ｒｂ）を乗算することで、基準状態におけるバッテリ１２の抵抗を算出したとしても、算出された抵抗値の誤差が大きくなってしまう。

以下、図８及び図１０を用いて、上記の抵抗値の誤差について、説明する。図１０は、低温側及び高温側のそれぞれについて、算出抵抗、温度、補正係数、補正後抵抗、及び、抵抗誤差の例を示す。なお、低温側は、図９の閾値温度（Ｔｘ）より低い温度を示し、高温側は、図９の閾値温度（Ｔｘ）より低い温度を示す。

なお、図１０に示すケースは、検出温度が電池の内部温度よりも低い場合を想定しており、例えば、バッテリ１２の低温状態から車両が走行し、電池温度が上昇している場合が想定される。あるいは、電池の真の温度を検出温度との誤差を補正するために、所定のオフセットを足している時が考えられる。この時には、前回の走行終了から所定時間以上が経過して電池の内部温度と検出温度に温度差が小さい状態であるにもかかわらず、所定の温度オフセットを検出温度に対して補正し、検出温度が真の温度よりも低くなっている場合が想定される。

高温側において、上記のＩＶ特性により算出された算出抵抗が２ｍΩで、検出温度が４０度で、電池の真の温度が４５度（検出誤差が−５℃）であったとする。図８を参照し、検出温度（４０度）に対応する補正係数（Ｒｂ）は１．４である。同様に、真の温度（４５度）に対応する補正係数（Ｒｂ）は１．５である。算出抵抗（２ｍΩ）に対して補正係数を乗ずることで、基準温度（２５度）に換算した基準抵抗（補正後抵抗）を演算すると、検出温度（４０度）に対する補正後抵抗は、２．８ｍΩとなり、真の温度（４５度）に対する補正後抵抗は、３．０ｍΩとなる。すなわち、検出温度に誤差が無い場合の補正後抵抗は３．０ｍΩであり、検出誤差（ここでは−５℃）が有った場合の補正後抵抗は２．８ｍΩとなる。そして、真の温度と検出温度との検出誤差によって生じる抵抗誤差は、−０．２ｍΩ/３．０ｍΩ≒−６.６（％）となる。

一方、低温側において、上記のＩＶ特性により算出された算出抵抗が５ｍΩで、検出温度が０度で、電池の真の温度が５度であったとする。図８を参照し、検出温度（０度）に対応する補正係数（Ｒｂ）は０．３５である。同様に、真の温度（５度）に対応する補正係数（Ｒｂ）は０．５である。算出抵抗（５ｍΩ）に対して補正係数を乗ずることで、基準温度（２５度）に換算した基準抵抗（補正後抵抗）を演算すると、検出温度（０度）に対する補正後抵抗は、１．７５ｍΩとなり、真の温度（５度）に対する補正後抵抗は、２．５ｍΩとなる。すなわち、検出温度に誤差が無い場合の補正後抵抗は２．５ｍΩであり、検出誤差（ここでは−５℃）が有った場合の補正後抵抗は１．７５ｍΩとなる。そして、真の温度と検出温度との検出誤差によって生じる抵抗誤差は、−０．７５ｍΩ/２．５ｍΩ＝−３０（％）となる。

すなわち、低温側では電池温度に対する抵抗の変化量が大きいため、検出温度と電池の真の温度との検出誤差による抵抗の算出誤差が大きくなる。一方、高温側では電池温度に対する抵抗の変化量が小さいため、検出温度と電池の真の温度との検出誤差による抵抗の算出誤差が小さくなる。

本例において、算出部１０１には、車両に搭載されたバッテリ１２の使用温度範囲の範囲内で、上記の閾値温度（Ｔｘ）が予め設定されている。そして、算出部１０１は、温度センサ１０５の検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高い場合に、当該検出温度に対応する、電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づいて、抵抗を演算する。

閾値温度（Ｔｘ）は、バッテリ１２の温度の変化量に対する抵抗の変化量を所定値以下とする温度に設定されている。また、閾値温度（Ｔｘ）は、バッテリ１２の真の温度と、温度センサ１０５の検出温度との温度差に対する抵抗の変化量を所定値以下とする温度に設定されている。

抵抗の変化量の当該所定値は、バッテリ１２の特性、温度センサ１０５の検出誤差、及び、バッテリ１２を管理する際に算出部１０１に要求される演算精度に基づいて、予め設定される。

図９に示す、バッテリ１２の温度に対する抵抗の特性は、バッテリ１２の電池に含まれる電解液等の仕様により変化する。そのため、温度に対する抵抗の変化量は、電池の特性に応じて変わるが、例えば図９に示すような特性を予め実験等によってとることで、予め決まる。

また、温度センサ１０５の検出誤差も、バッテリ１２の構造、温度センサ１０５として使用するセンサの検出精度、及び、センサの設置位置で予め決まる。

そして、算出部１０１の抵抗の算出結果に対して、求められる算出精度が高いほど、検出誤差（検出温度と真の電池温度との差）に対して許容される抵抗の変化量は小さくなる。これらを鑑みて、上記の抵抗の変化量が設定される。

さらに、温度の変化量に対する抵抗の変化量は、バッテリ１２の使用温度範囲のうち、低温領域で、大きくなるため、閾値温度（Ｔｘ）は低温領域に設定されている。すなわち、閾値温度（Ｔｘ）を設定する際の抵抗変化量の所定値は、バッテリの温度に対する抵抗特性において、低温領域で生じる抵抗の算出誤差を設計的に定められる上限値以下にするように設定されている。

算出部１０１は、記憶部１０２に記憶されているバッテリ１２の特性を示すデータのうち、検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高いデータを抽出し、検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より低いデータを、抵抗の算出対象から除外する。そして、算出部１０１は、抽出されたデータを用いて、ＩＶ特性によりバッテリ１２の抵抗を算出する。

また、算出部１０１は、ＩＶ特性で算出した抵抗の算出値に対して、算出時のＳＯＣに対応する補正係数（Ｒａ）及び算出時の検出温度に対する補正係数（Ｒｂ）で補正して、基準温度（２５度）及び基準ＳＯＣ（５０％）に換算した抵抗値を算出する。

記憶部１０２には、基準温度（２５度）及び基準ＳＯＣ（５０％）における、バッテリ１２の初期状態（例えば新品状態）の抵抗値が予め記憶されている。そのため、算出部１０１は、記憶部１０２に記憶されている初期状態の抵抗値と、上記のとおり算出された抵抗値との比を算出することで、抵抗増加率を算出し、バッテリ１２の劣化度を算出する。なお、バッテリ１２の劣化度は、劣化度と抵抗増加率との相対関係を示すマップから、算出すればよい。

これにより、本例は、バッテリ１２の劣化度の指標となるバッテリ１２の内部抵抗を精度よく算出することができる。

次に、図１１を用いて、コントローラ１００の制御手順を説明する。図１１は、コントローラの制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１にて、電流センサ１０３及び電圧センサ１０４は、バッテリ１２の電流及び電圧を検出し、記憶部１０２に記憶する。ステップＳ２にて、温度センサ１０５は、バッテリ１２の温度を検出し、記憶部１０２に記憶する。

ステップＳ３にて、検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高いか否かを判定する。検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高い場合には、本例の制御を終了する。これにより、電池の温度が低温領域の温度範囲にある場合には、抵抗の算出が実行されない。

一方、検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高い場合には、ステップＳ１で検出した電流センサ１０３及び電圧センサ１０４の検出値に基づいて、抵抗を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ５にて、算出部１０１は、バッテリ１２のＳＯＣを算出する。ステップＳ６にて、算出部１０１は、記憶部１０２に記憶したマップを参照し、補正係数（Ｒａ）を算出する。

ステップＳ７にて、算出部１０１は、バッテリ１２の検出温度に基づき、記憶部１０２のマップを参照し、補正係数（Ｒｂ）を算出する。ステップＳ８にて、算出部１０１は、ステップＳ４で算出した抵抗値に対して、補正係数（Ｒａ及びＲｂ）で補正し、補正後抵抗値を算出する。

ステップＳ９にて、算出部１０１は、補正後抵抗値と基準抵抗値との比から、抵抗増加率を算出する。ステップＳ１０にて、算出部１０１は、記憶部１０２のマップを参照し、抵抗増加率に対応する劣化度を算出する。

上記のとおり、本例は、バッテリ１２の温度の変化量に対するバッテリ１２の抵抗の変化量を所定値以下とする閾値温度（Ｔｘ）を設定し、温度センサ１０５の検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より高い場合に、検出温度に対応する電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づいて、抵抗（内部抵抗）を算出する。これにより、バッテリ１２の抵抗の算出精度を高めることができる。また、本例は、高い精度で内部抵抗を演算しているため、内部抵抗によりバッテリ１２の劣化度を管理している場合には、バッテリ１２の劣化状態を正確に把握することができる。その結果として、誤差因子が小さくなり、例えば電気自動車で劣化状態に基づく容量の算出精度が向上することにより航続可能距離の推定精度が向上し、例えばハイブリット自動車では劣化状態に基づく出力電力の上限値の算出精度を向上することにより加速性能を向上させることができる。

また本例は、バッテリ１２の真の温度と検出温度との温度差に対する抵抗の変化量を所定値以下とする温度に、閾値温度（Ｔｘ）を設定している。これにより、温度に対する電池抵抗の感度の高い領域（低温領域）の電池データは、抵抗の算出対象から除外されるため、抵抗の算出精度を高めることができる。

また本例は、バッテリ１２の温度に対する抵抗特性において、低温領域で生じる抵抗の算出誤差を上限値以下にするように、上記の抵抗の所定値を設定する。これにより、温度に対する電池抵抗の感度の高い領域（低温領域）の電池データは、抵抗の算出対象から除外されるため、抵抗の算出精度を高めることができる。

また本例は、閾値温度（Ｔｘ）を、バッテリ１２の使用温度の範囲内に設定している。これにより、バッテリ１２の使用範囲内において、抵抗の演算精度を低くする電池データを、抵抗の算出対象から除外することができるため、抵抗の算出精度を高めることができる。

なお本発明の変形例として、閾値温度（Ｔｘ）を、冷却器３０の動作を開始する温度（動作温度）に基づいて設定してもよい。例えば、閾値温度（Ｔｘ）を動作温度に設定し、検出温度が閾値温度（Ｔｘ）より低い場合には、冷却器３０は動作しないため、バッテリ１２の温度は低く、この状態のバッテリ１２の電圧及び電流から抵抗を演算すると、誤差が大きくなる。そのため、変形例は、温度センサ１０５の検出温度が動作温度より高い場合に、検出温度に対応する電流センサ１０３、電圧センサ１０４の検出値に基づいて、抵抗を算出する。

これにより、温度に対する電池抵抗の感度の高い領域を、算出対象から除外することで、抵抗の算出精度を高めることができる。また、例えば、寒冷地用の車両では、バッテリ１２の温度が高くなりにくいが、車両の走行によりバッテリ温度が上昇し、動作温度以上となる。そのため、閾値温度（Ｔｘ）を動作温度に設定することで、寒冷地の冬季でも抵抗を精度よく演算することができる。

上記の温度センサ１０５が本発明の「第１センサ」に相当し、電流センサ１０３及び電圧センサ１０４が本発明の「第２センサ」に相当し、算出部１０１が「抵抗算出手段」に相当し、冷却器３０が「冷却手段」に相当する。

１、４、１４…モータ
２…エンジン
３…クラッチ
５…無段変速機
６…減速装置
７…差動装置
８…駆動輪
９、１０、１３…インバータ
１１…油圧装置
１２…バッテリ
１５…補助バッテリ
１６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７…キースイッチ
３０…冷却器
１００…コントローラ
１０１…算出部
１０２…記録部
１０３…電流センサ
１０４、１０６…電圧センサ
１０５…温度センサ

Claims (5)

1. バッテリの温度を検出する第１センサと、
   前記バッテリの電流及び電圧を検出する第２センサと、
   前記第１センサの検出温度及び前記第２センサの検出値に基づいて、前記バッテリの内部抵抗を算出する抵抗算出手段とを備え、
   前記抵抗算出手段は、
   前記検出温度が閾値温度より高い場合に、前記検出温度に対応する前記検出値に基づいて、前記内部抵抗を算出し、
   前記閾値温度は、前記バッテリの温度の変化量に対する前記内部抵抗の変化量を所定値以下とする温度に設定されている
   ことを特徴とする電池抵抗算出装置。
2. 請求項１に記載の電池抵抗算出装置であって、
   前記閾値温度は、
   前記バッテリの真の温度と検出温度との温度差に対する前記内部抵抗の変化量を前記所定値以下とする温度に設定されている
   ことを特徴とする電池抵抗算出装置。
3. 請求項１または２に記載の電池抵抗算出装置であって、
   前記所定値は、
   前記バッテリの温度に対する内部抵抗特性において、低温領域で生じる前記内部抵抗の算出誤差を上限値以下にする値に設定されている
   ことを特徴とする電池抵抗算出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池抵抗算出装置であって、
   前記バッテリを冷却する冷却手段をさらに備え、
   前記閾値温度は、前記冷却手段の動作を開始する温度に基づいて設定されている
   ことを特徴とする電池抵抗算出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池抵抗算出装置であって、
   前記閾値温度は、前記バッテリの使用温度の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする電池抵抗算出装置。

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