JP2016065844A - 電池システム用制御装置および電池システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の開回路電圧（ＯＣＶ）を高精度で簡易に推定する電池システムおよび電池システムの制御方法を提供する。【解決手段】二次電池１００と、前記二次電池１００の内部状態を推定する制御装置１２０と、を備え、前記制御装置１２０は、充電後の電圧−時間経過情報および放電後の電圧−時間経過情報の２つの情報を用いて開回路電圧を推定し、前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報のうちの少なくとも一方側の情報は、近似情報である。【選択図】図１

Description

本発明は、電池システム用制御装置および電池システムの制御方法に関する。

近年、リチウムイオン電池は、民生用、車載用、自然エネルギによって発電された電力の貯蔵用など、様々な用途に用いられている。特に、電力貯蔵用や電力負荷平準化用に用いられる高容量のリチウムイオン電池システムでは、供給または蓄積が可能な電力量を把握するため、現時点での充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を高精度に把握する必要がある。このＳＯＣは開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）から直接算出するため、高精度なＳＯＣの算出には高精度なＯＣＶの測定（推定）が必要である。

一方、高容量のリチウムイオン電池システムでは、動的な環境（充電・放電）下で付加された分極の影響（分極による電圧上昇・電圧降下）が長時間にわたって解消せず、電池電圧がＯＣＶとみなせる値まで収束するのに長時間を要し、ＯＣＶ取得までに長時間を要するという課題がある。

この課題を解決する従来技術として、特許文献１（特開２００３−３０７５５６号公報）には、「負荷に電力を供給するバッテリの開回路電圧を推定するバッテリの開回路電圧推定方法において、充電または放電が終了した後、バッテリの開放電圧を所定の周期で測定して収集し、該収集した開放電圧に対して予め定めた複数の期間の各期間内の前記開放電圧に基づいて近似された、べき数が−０．５となるか、または、略−０．５となる累乗近似式が漸近する電圧値を各期間の想定開回路電圧として求め、隣接する期間の前記想定開回路電圧との差が最も小さくなる期間の前記想定開回路電圧を開回路電圧と推定することを特徴とするバッテリの開回路電圧推定方法」が開示されている（特許文献１請求項１参照）。また、これにより、「バッテリの開回路電圧を、充放電の終了から比較的短時間の内に比較的正確に推定できる」と記載されている（特許文献１要約参照）。

特開２００３−３０７５５６号公報

特許文献１に開示された方法によれば、ＯＣＶ取得までの時間を短縮することができる。しかし、充電または放電のどちらか一方のデータしか使用しないため、電圧の収束を判断することは困難である。このため、ＯＣＶ推定精度を向上させることができないという課題がある。また、特許文献１に開示された方法では、予め決められた関数（累乗近似式）でフィッティングすることから、使用できる電池の種類が制限されるという課題がある。

そこで、本発明は、電池の開回路電圧（ＯＣＶ）を高精度で簡易に推定する電池システム用制御装置および電池システムの制御方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明は、二次電池の内部状態を推定して制御する電池システム用制御装置であって、充電後の電圧−時間経過情報および放電後の電圧−時間経過情報の２つの情報を用いて開回路電圧を推定する推定演算部と、前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報のうちの少なくとも一方側の情報を、近似情報として算出する近似情報演算部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、二次電池の内部状態を推定して制御する電池システム用制御装置であって、前記二次電池の電池情報を取得する電池情報取得部と、前記電池情報取得部で取得された電池情報から放電後の電圧挙動の近似式および充電後の電圧挙動の近似式を算出する電圧挙動推定演算部と、前記電圧挙動推定演算部で算出された放電後の電圧挙動の近似式および前記充電後の電圧挙動の近似式から開回路電圧を推定するＯＣＶ推定部と、を有し、前記ＯＣＶ推定部は、前記放電後の電圧挙動の近似式と前記充電後の電圧挙動の近似式との交点を開回路電圧として算出することを特徴とする。

また、本発明に係る電池システムの制御方法は、二次電池と、前記二次電池の内部状態を推定する制御装置と、を備える電池システムの制御方法であって、前記制御装置は、放電終了後から所定時間経過後に放電後の電圧−時間経過情報を取得して、さらに所定量放電し、前記所定量放電後に前記所定量の放電量と略同量充電し、当該充電終了後から所定時間経過後に充電後の電圧−時間経過情報を取得することを特徴とする。

本発明によれば、電池の開回路電圧（ＯＣＶ）を高精度で簡易に推定する電池システム用制御装置および電池システムの制御方法を提供することができる。また、電池のＯＣＶを高精度で推定することにより、電池の充電状態（ＳＯＣ）を高精度に把握することができる。

第１実施形態に係る電池システム用制御装置が適用される電池システムの構成ブロック図である。 ＯＣＶ推定方法の原理を説明する電圧−経過時間グラフである。 充電後の電圧挙動を説明する電圧−時間グラフである。 第１実施形態におけるＯＣＶ推定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるＯＣＶ推定処理における電池の電圧変化を示す模式グラフである。 点Ａと点Ｂを様々に変更したときのＯＣＶ推定結果の誤差を示す表である。 第１実施形態に係る電池システム用制御装置が適用される電池システムの構成ブロック図である。 第２実施形態におけるＯＣＶ推定処理を示すフローチャートである。 データの補正方法を説明する電圧−経過時間グラフである。 ＳＯＣ−ＯＣＶの関係を示すグラフの一例である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「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。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪第１実施形態≫
＜電池システム１０＞
まず、第１実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０）が適用される電池システム１０の構成について図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０）が適用される電池システム１０の構成ブロック図である。

図１に示すように、電池システム１０は、電池１００と、充放電装置１１０と、コントローラ（電池システム用制御装置）１２０と、表示部１３０と、を備えている。また、コントローラ１２０は、電池情報取得部１２１と、電圧挙動推定演算部（近似情報演算部）１２２と、ＯＣＶ推定部（推定演算部）１２３と、ＳＯＣ演算部１２４と、制御部１２５と、電池信号出力部１２６と、を有している。なお、図１（後述する図７においても同様である。）において、矢印（例えば、電池情報取得部１２１から電圧挙動推定演算部１２２に向かう矢印）は、情報の流れを示すものである。

電池１００は、例えば、リチウムイオン電池である。また、電池１００には、電池１００の電圧、電池１００に出入りする電流、電池１００の温度等を計測する各種センサ（図示せず）が設けられている。各種センサで測定された値は、コントローラ１２０（後述する電池情報取得部１２１）に入力されるようになっている。また、電池１００は、充放電装置１１０と接続されている。

充放電装置１１０は、電池１００を充電または放電するための装置であり、コントローラ１２０（後述する制御部１２５）の指令にしたがって、電池１００を充電または放電することができるようになっている。

コントローラ１２０は、電池１００の開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を推定し、推定したＯＣＶから電池１００の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を求めることができるようになっている。

電池情報取得部１２１は、各種センサ（図示せず）によって測定された電池１００の電圧、電池１００に出入りする電流、電池１００の温度、時間（充放電時間、経過時間）を取得し、電圧挙動推定演算部１２２へ出力する。なお、時間は、コントローラ１２０の図示しない内部時計（クロック）から取得する。

電圧挙動推定演算部１２２は、電池情報取得部１２１で得られた電流、電圧、充放電後の経過時間の情報を用いて、電圧挙動のフィッティング式（近似情報）を計算する。具体的には、第１実施形態の電圧挙動推定演算部１２２は、電池１００の充電後の電圧挙動（分極による電圧上昇の緩和挙動）のフィッティング式を計算し、また、電池１００の放電後の電圧挙動（分極による電圧降下の緩和挙動）のフィッティング式を計算する。なお、電圧挙動推定演算部１２２における処理の詳細は、図２等を用いて後述する。

ＯＣＶ推定部１２３は、電圧挙動推定演算部１２２で得られた電圧挙動のフィッティング式に基づいて、ＯＣＶを推定する。具体的には、第１実施形態のＯＣＶ推定部１２３は、電圧挙動推定演算部１２２で計算された充電後の電圧挙動のフィッティング式、および、放電後の電圧挙動のフィッティング式の２つのフィッティング式を取得し、これら２つのフィッティング式の交点からＯＣＶを推定する。なお、ＯＣＶ推定部１２３における処理の詳細は、図２等を用いて後述する。

ＳＯＣ演算部１２４は、図１０に示すようなＳＯＣとＯＣＶの関係を記憶しており、ＯＣＶ推定部１２３で得られたＯＣＶに基づいて、ＳＯＣを計算する。なお、ＳＯＣとＯＣＶの関係は、電池１００の温度ごとに記憶していてもよい。この場合、ＳＯＣ演算部１２４は、電池情報取得部１２１で得られた電池１００の温度と、ＯＣＶ推定部１２３で得られたＯＣＶと、に基づいて、ＳＯＣを計算する。また、電池１００の劣化状況ごとに、ＳＯＣとＯＣＶの関係を記憶していてもよい。

なお、ＳＯＣ演算部１２４で計算されたＳＯＣは、表示部１３０へ出力されてユーザがＳＯＣを確認可能な状態にしたり、制御部１２５に出力されて充放電装置１１０の制御に用いられたりする。

制御部１２５は、ＳＯＣ演算部１２４で計算されたＳＯＣに基づいて、電池信号出力部１２６を介して、充放電装置１１０に電池１００の充電または放電を指令する。

表示部１３０は、コントローラ１２０（ＳＯＣ演算部１２４）で演算された電池１００のＳＯＣを表示する。これにより、ユーザが電池１００のＳＯＣを確認可能な状態とする。なお、第１実施形態に係る電池システム１０は、表示部１３０を備えるものとして説明したが、これに限られるものではなく、表示部１３０については備えていなくてもよい。

＜ＯＣＶ推定方法＞
電圧挙動推定演算部１２２およびＯＣＶ推定部１２３での処理の内容を説明する前に、電池システム１０のＯＣＶ推定方法の原理について図２および図３を用いて説明する。図２は、ＯＣＶ推定方法の原理を説明する電圧−経過時間グラフである。なお、図２において、横軸は、充電停止または放電停止からの経過時間を示し、縦軸は、電池電圧を示す。

図２に示すように、本実施形態のＯＣＶ推定方法の最も特徴的な点は、電池電圧の充電後の電圧挙動（充電後データ）および放電後の電圧挙動（放電後データ）の両方のデータを用いて、かつ充電後データのフィッティング（曲線あてはめ）、放電後データのフィッティング（曲線あてはめ）、あるいはその両方のフィッティング（曲線あてはめ）を用いて、ＯＣＶを推定している点にある。

第１実施形態のＯＣＶ推定方法では、充電後データのフィッティングおよび放電後データのフィッティングの両方を用いてＯＣＶを推定する。

図３は、充電後の電圧挙動を説明する電圧−時間グラフである。なお、図３において、横軸は、時間を示し、縦軸は、電池電圧を示す。

図３に示すように、電池電圧は、充電中において分極の影響により電圧が上昇する。そして、充電後の電圧挙動（図２，図３の区間Ｃ参照）は、充電休止直後の電圧の最大時から一定値に収束する挙動を示す。第１実施形態のＯＣＶ推定方法では、充電後の電圧の最大時から一定値に収束するまでの間のうち、所定区間（所定時間）の電圧データを取得する。図３の例においては、点Ａから点Ｂまでの区間の電圧データを取得する。これは、図２における「（１）充電後データ取得」に相当する。

なお、充電休止から点Ｂまでの時間を短くすることにより、迅速にＯＣＶを推定することができる。一方、充電休止から点Ｂまでの時間を長くすることにより、ＯＣＶの推定精度を向上させることができる。なお、点Ａおよび点Ｂの決定方法については、図６を用いて後述する。

このように、第１実施形態のＯＣＶ推定方法では、電圧の緩和挙動が終了するまで長時間データを取得するのではなく、点Ａから点Ｂまでといったように限られた一部の区間のデータを取得する。このような構成により、電圧が一定値に収束した後にその電圧（ＯＣＶ）を取得する従来のＯＣＶ取得方法と比較して、ＯＣＶを取得（推定）するのに要する時間を短縮することが可能となる。

「（１）充電後データ取得」が完了すると、図２の（２）に示すように、当該充電後データを特定の関数（例えば、ｌｎの関数）でフィッティング（曲線あてはめ）する。なお、フィッティング式は、例えば特定の関数がｌｎの関数の場合、取得された充電後データを対数プロットし、最小二乗法を用いることによって算出される。

次に、放電後データのフィッティングについても、前述した充電後データのフィッティングと同様の方法で算出する。まず、図２の（３）に示すように、所定区間の放電後データを取得する。その後、図２の（４）に示すように、放電後データを特定の関数（例えば、ｌｎの関数）でフィッティング（曲線あてはめ）する。なお、フィッティング式は、例えば特定の関数がｌｎの関数の場合、取得された充電後データを対数プロットし、最小二乗法を用いることによって算出される。

なお、図２においては、充電後側のデータ取得（１）およびフィッティング（２）を放電後側のデータ取得（３）およびフィッティング（４）よりも先に行うものとして説明したが、これに限られるものではなく、放電後側のデータ取得（３）およびフィッティング（４）を先に行い、その後、充電後側のデータ取得（１）およびフィッティング（２）を行ってもよい。

前述したフィッティング式の計算が終了した後、図２の（５）に示すように、充電後データのフィッティング式と放電後データのフィッティング式の交点の電圧をＯＣＶとする。

充電後の電池電圧および放電後の電池電圧は、長時間経過して分極の緩和が終了すると、同じ値（安定電圧、即ち、ＯＣＶ）に収束する。つまり、充電後側の電圧データだけではなく、放電後側の電圧データからもＯＣＶの推定は可能であり、２つのデータを比較または関連付けた方がＯＣＶの推定精度は向上する。

一方で、特許文献１のように、充電後の電池電圧または放電後の電池電圧の一方側のデータだけを用いる従来のＯＣＶの推定方法では、高精度にＯＣＶを推定することができなかった。これは、充電または放電のどちらか一方のデータしか使用しないため、電池電圧の収束が判断できないためである。

これに対し、第１実施形態のＯＣＶ推定方法では、充電後側の電圧データと放電後側の電圧データを、互いのフィッティング式の交点を取るという形で関連付けることによって、ＯＣＶ取得までの時間を短縮しつつ、ＯＣＶの推定精度を向上させることが可能となる。

＜ＯＣＶ推定処理＞
次に、第１実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０）のＯＣＶ推定処理について説明する。図４は、第１実施形態におけるＯＣＶ推定処理を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態におけるＯＣＶ推定処理における電池１００の電圧変化を示す模式グラフである。なお、図５において、横軸は、時間を示し、縦軸は、電池電圧を示す。

図４に示すように、ステップＳ１において、電池情報取得部１２１は、充電後の電圧データ（充電後データ）および放電後の電圧データ（放電後データ）、時間情報を所定の区間で取得する（電圧変化取得）。

取得方法は、図５に示すように、まず、所定時から所定のＳＯＣ変化量となるように所定の電流で放電し、所定時間休止して、放電後の電圧データ（ここでは、点Ａ₁ から点Ｂ₁ までの放電後データ）を取得する。

続いて、先ほどと同一の条件で放電し、その後に所定のＳＯＣ変化量となるように所定の電流で充電し、所定時間休止して、充電後の電圧データ（ここでは、点Ａ₂ から点Ｂ₂ までの充電後データ）を取得する。

このような測定方法とすることで、取得した放電後データ（点Ａ₁ から点Ｂ₁ まで）と取得した充電後データ（点Ａ₂ から点Ｂ₂ まで）とで、略同一のＳＯＣにおける放電後の電圧データ（放電後データ）および充電後の電圧データ（充電後データ）を測定することが可能となり、好ましい。

図４に戻り、ステップＳ２において、電圧挙動推定演算部１２２は、ステップＳ１で取得した放電後データおよび充電後データをそれぞれ特定の関数でフィッティングする。

なお、ステップＳ２の特定の関数としては、ｌｎの関数を用いて、充放電後の電圧挙動をフィッティングすることが好ましい。

ここで、定常状態の電極全体の誘電率をＰｓ、分子配向分の誘電率をＰ（ｔ）とし、誘電率Ｐ（ｔ）の時間微少変化が緩和時間τに比例するものとして、式（１）が成立する。
ｄＰ（ｔ）／ｄｔ＝（Ｐｓ−Ｐ（ｔ））／τ ・・・（１）

式（１）の微分方程式を解くと、式（２）が得られる。なお、Ｃは積分定数とする。
−ｌｎ（Ｐｓ−Ｐ（ｔ））＝ｔ／τ＋Ｃ ・・・（２）

ｔ＝０のときに電圧印加がなくなるとし、電圧印加状態でのＰ（０）をＰ₀ とすると、式（２）より式（３）が得られる。
Ｃ＝−ｌｎ（Ｐｓ−Ｐ₀ ） ・・・（３）

よって、式（２）の積分定数Ｃに式（３）を代入し、整理すると式（４）が得られる。
−ｌｎ（Ｐｓ−Ｐ（ｔ））＝ｔ／τ−ｌｎ（Ｐｓ−Ｐ₀ ）
ｌｎ｛（Ｐｓ−Ｐ（ｔ））／（Ｐｓ−Ｐ₀ ）｝＝−ｔ／τ
（Ｐｓ−Ｐ（ｔ））／（Ｐｓ−Ｐ₀ ）＝ｅ^−ｔ／τ
Ｐ（ｔ）＝Ｐｓ−（Ｐｓ−Ｐ₀ ）ｅ^−ｔ／τ ・・・（４）

したがって、式（４）に示すように緩和挙動はｅの関数で表されるため、ｌｎの関数を用いて、充放電後の電圧挙動をフィッティングすることが好ましい。また、電池１００が多数の蓄電池をスタックして構成される場合でも、前述の現象が各蓄電池分加算されているだけであるため、ｌｎの関数でフィッティングすることで、正確なＯＣＶの予測がしやすくなる。また、特定の関数としてｌｎの関数を用いることにより、複雑な関数式を用いる場合と比較して、計算コストが少なくてすみ、ＯＣＶ推定までの計算時間を短縮することができる。

そして、ステップＳ３において、ＯＣＶ推定部１２３は、ステップＳ２で算出された充電後側のフィッティング式および放電後側のフィッティング式の２つの交点の電圧をＯＣＶとして推定する（図２参照）。

なお、この後は、図１を用いて説明したように、コントローラ１２０のＳＯＣ演算部１２４は、ＯＣＶ推定部１２３で推定されたＯＣＶに基づいてＳＯＣを算出する。

以上のように、第１実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０）のＯＣＶ推定処理によれば、電圧が完全に収束する前の電圧挙動（図５の点Ａ₁ から点Ｂ₁ までの電圧挙動および点Ａ₂ から点Ｂ₂ までの電圧挙動）を用いてＯＣＶを推定することができる。さらに、充電後および放電後の両方のデータを使用することで、高精度にＯＣＶを推定することができる。よって、短時間で高精度なＯＣＶを取得することが可能となる。

＜実施例＞
図６は、図２での充電後データにおける点Ａと点Ｂ（図５における充電後データにおける点Ａ₂ と点Ｂ₂ に相当）を、様々に変更したときのＯＣＶ推定結果の誤差を示す表である。なお、以下の説明においては、図５の放電後データにおける放電停止時から点Ａ₁ までの経過時間と、充電後データにおける充電停止時から点Ａ₂ までの経過時間とは同じに設定し、放電後データにおける放電停止時から点Ｂ₁ までの経過時間と、充電後データにおける充電停止時から点Ｂ₂ までの経過時間とは同じに設定にした。また、図６の点Ａにおける数値「１ｓ〜３０ｍｉｎ」および点Ｂにおける数値「１５ｍｉｎ〜４ｈ」は、充電または放電が終了した時点を基準として、その後の経過時間である。

ここで、一般に、長時間の電圧データを使用することで精度よくＯＣＶが推定可能となるため、点Ｂは最大の４時間（４ｈ）を基準とし、また充放電直後の急激な電圧変化を避けるため、点Ａは３０分（３０ｍｉｎ）を基準とした。即ち、点Ａ＝３０ｍｉｎ、点Ｂ＝４ｈとして、本ＯＣＶ推定処理によりＯＣＶを求めた。同様に、点Ａ＝１ｓ〜３０ｍｉｎ、点Ｂ＝１５ｍｉｎ〜４ｈについて、本ＯＣＶ推定処理によりＯＣＶを求めた。

そして、点Ａ＝３０ｍｉｎ、点Ｂ＝４ｈとして求めたＯＣＶ（真のＯＣＶとみなせる値）を基準として、各点Ａ，点Ｂの各経過時間で本ＯＣＶ推定処理により求めたＯＣＶ推定結果との差を示す。例えば、点Ａの経過時間を３ｍｉｎ、点Ｂの経過時間を３０ｍｉｎとして、本ＯＣＶ推定処理によりＯＣＶを推定した場合、基準となるＯＣＶ（点Ａ＝３０ｍｉｎ、点Ｂ＝４ｈ）との差が０．６４Ｖであることを示している。

図６に示すように、点Ａおよび点Ｂの経過時間が大きい領域では、結果の変化が緩やかであり、ばらつきが小さく再現性の良い推定が可能となり好ましい。また、点Ａの経過時間を３分以上とすることで、点Ｂが３０分程度であっても十分な精度が得られ、測定に必要な時間が短時間ですむためさらに好ましい。

≪第２実施形態≫
＜電池システム１０Ａ＞
次に、第２実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０Ａ）が適用される電池システム１０Ａの構成について図７を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０Ａ）が適用される電池システム１０Ａの構成ブロック図である。

図７に示すように、第２実施形態の電池システム１０Ａは、第１実施形態の電池システム１０（図１参照）と比較して、コントローラ（電池システム用制御装置）１２０Ａの構成が異なっている。コントローラ１２０Ａは、電池情報取得部１２１と、電圧挙動推定演算部（近似情報演算部）１２２と、ＯＣＶ推定部（推定演算部）１２３Ａと、ＳＯＣ演算部１２４と、制御部１２５と、電池信号出力部１２６と、データ蓄積部１２７Ａと、電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａと、を有している。即ち、第２実施形態のコントローラ１２０Ａは、第１実施形態のコントローラ１２０（図１参照）と比較して、ＯＣＶ推定部１２３（図１参照）に換えてＯＣＶ推定部１２３Ａを備え、加えて、データ蓄積部１２７Ａおよび電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａを備えている点で異なっている。

データ蓄積部１２７Ａは、休止中に電池情報取得部１２１で得られたデータ（即ち、充放電後の電圧挙動、放電後データ、充電後データ）を蓄積する。

電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａは、運転中に電池情報取得部１２１で得られたデータに基づいて、電池１００の電流の出入（放電・充電）を監視して、電流量を積算することにより、ＳＯＣ（ＳＯＣ積算推定値）を推定する。

第１実施形態のＯＣＶ推定部１２３（図１参照）では、充電後データのフィッティング式と、放電後データのフィッティング式との、交点からＯＣＶを推定する。これに対し、第２実施形態のＯＣＶ推定部１２３Ａ（図７参照）では、充電後データまたは放電後データのフィッティング式と、データ蓄積部１２７Ａに蓄積されたデータに基づくフィッティング式と、の交点からＯＣＶを推定する。即ち、第１実施形態は、充電後データおよび放電後データの両方のデータを用いて交点（ＯＣＶ）を得るのに対し、第２実施形態は、充電後データおよび放電後データのうちの一方のデータと、データ蓄積部１２７Ａに蓄積された他方のデータとを用いて交点（ＯＣＶ）を得る点で異なっている。

＜ＯＣＶ推定処理＞
次に、第２実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０Ａ）のＯＣＶ推定処理について説明する。図８は、第２実施形態におけるＯＣＶ推定処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、電池情報取得部１２１は、充電後の電圧データ（充電後データ）および放電後の電圧データ（放電後データ）、時間情報、電流値、ＳＯＣを任意の区間で取得する（電池情報取得）。なお、ここでのＳＯＣは、電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａから取得するＳＯＣ（ＳＯＣ積算推定値）である。ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得したこれらの情報をデータ蓄積部１２７Ａに蓄積する。なお、これらの情報は、あらかじめデータ蓄積部１２７Ａに蓄積されていてもよい。

ステップＳ１３において、電池情報取得部１２１は、ＯＣＶを推定する所定時において、充電後の電圧データ（充電後データ）または放電後の電圧データ（放電後データ）、時間情報、電流値、ＳＯＣを任意の区間で取得する（所定時の電池情報取得）。なお、ここでのＳＯＣは、電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａから取得するＳＯＣ（ＳＯＣ積算推定値）である。

ステップＳ１４において、電圧挙動推定演算部１２２は、ステップＳ１３で取得した電池情報と比較可能なデータがデータ蓄積部１２７Ａに蓄積されているか否かを検索する。ここで、比較可能なデータとは、この例では、電流の向きが逆（即ち、ステップＳ１３で取得したデータが充電後データの場合は放電後データであり、ステップＳ１３で取得したデータが放電後データの場合は充電後データである。）であり、ＳＯＣが近い値（望ましくは、同一）であり、電池１００の劣化状態が略同一（望ましくは、同一）であるデータを指す。

比較可能なデータがデータ蓄積部１２７Ａに蓄積されていない場合（Ｓ１４・Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１３で取得した電池情報をデータ蓄積部１２７Ａに蓄積する。

比較可能なデータがデータ蓄積部１２７Ａに蓄積されている場合（Ｓ１４・Ｙｅｓ）、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、電圧挙動推定演算部１２２は、ステップＳ１３で取得した電池情報の電圧挙動（放電後データまたは充電後データ）と、データ蓄積部１２７Ａに蓄積されている比較可能なデータとを、それぞれ特定の関数でフィッティングする。なお、特定の関数は、第１実施形態と同様に、ｌｎの関数が望ましい。

そして、ステップＳ１６において、ＯＣＶ推定部１２３Ａは、ステップＳ１５で算出された充電後側のフィッティング式および放電後側のフィッティング式の２つの交点の電圧をＯＣＶとして推定する（図２参照）。

なお、この後は、コントローラ１２０ＡのＳＯＣ演算部１２４は、ＯＣＶ推定部１２３Ａで推定されたＯＣＶに基づいてＳＯＣを算出する。
また、ＳＯＣ演算部１２４でＳＯＣを算出した後に、再度、図８のステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１において、電流積算ＳＯＣ推定部１２８Ａから取得するＳＯＣ（ＳＯＣ積算推定値）の代わりに、ＳＯＣ演算部１２４で算出したＳＯＣを用い、再度ＯＣＶを推定するようにしてもよい。

（第１変形例）
なお、ステップＳ１３において、所定のタイミングにおいて電池情報を取得するものとしたが、これに限られるものではない。データ蓄積部１２７Ａに蓄積されているデータの中で取得したいＳＯＣに合わせて、ステップＳ１３において電池情報を取得するようにしてもよい。このようにデータ蓄積部１２７Ａに蓄積されているデータに合わせて電池情報を取得することにより、ステップＳ１４の判定において、比較可能なデータを見つけることができ（Ｓ１４・Ｙｅｓ）、ＯＣＶを推定する（ステップＳ１６）ことができる。また、ステップＳ１３において取得した電池情報のＳＯＣと、比較可能なデータのＳＯＣをより近い値（望ましくは、同一）とすることができ、推定精度を向上させることができるため好ましい。

（第２変形例）
また、ステップＳ１１で取得し、ステップＳ１２で蓄積する電池情報（充電後の電圧データ（充電後データ）および放電後の電圧データ（放電後データ）、時間情報、電流値、ＳＯＣ）電池システム１０Ａの出荷前や、メンテナンス時に取得して用いるようにしてもよい。

以上のように、第２実施形態に係る電池システム用制御装置（コントローラ１２０Ａ）のＯＣＶ推定処理によれば、電池１００の休止中に予め電池情報を取得・蓄積しておくことにより、充電後または放電後の電圧挙動を用いてＯＣＶを推定することができるので、第１実施形態よりも短時間にＯＣＶを推定することができる。また、充放電データを定期的に蓄積しておき、使用可能データが取れたタイミングでＯＣＶを演算する方法では、電池１００の劣化の反映が可能なため、より高精度にＯＣＶを推定することができる。

＜従放電データの補正処理＞
第２実施形態において、充電後と放電後の電圧データ（ステップＳ１３で取得した充放電データと、ステップＳ１４で検索した比較可能なデータ）は、略同一のＳＯＣで取得したデータを用いることが好ましい。このため、充電後の電圧データのＳＯＣと、放電後の電圧データのＳＯＣとが、異なる場合の補正方法について、図９を用いて説明する。図９は、データの補正方法を説明する電圧−経過時間グラフである。

なお、図９では、ステップＳ１３で取得した電圧データがＳＯＣ５０％の充電後データであり、ステップＳ１４で検索した比較可能なデータがＳＯＣ４９％の放電後データである場合を例に説明する。

ＳＯＣ５０％の充電後データのフィッティングと、ＳＯＣ４９％の放電後データのフィッティングとの交点をとると図９の白抜き丸の点となる。

ここで、図１０に示すＳＯＣ−ＯＣＶの関係を示すグラフから、ＳＯＣ５０％におけるＯＣＶと、ＳＯＣ４９％におけるＯＣＶを読み、その差分を求める。そして、その差分だけ、図９に示すように、ＳＯＣ４９％の放電後データを電圧方向（縦方向）にシフト（平行移動）させることにより、ＳＯＣ５０％の放電後データのフィッティングの推定値を作成する。そして、ＳＯＣ５０％の充電後データのフィッティングと、ＳＯＣ５０％の放電後データのフィッティング（推定値）との交点をとると図９の黒丸の点となる。

このような手法を用いることにより、充電後と放電後の電圧データ（ステップＳ１３で取得した充放電データと、ステップＳ１４で検索した比較可能なデータ）においてＳＯＣのずれがある場合でも、簡易に補正することができ、ＯＣＶの推定精度を向上させることができる。

＜変形例＞
なお、本実施形態に係る電池システム１０，１０Ａは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

図９に示す補正方法は、第２実施形態に限られるものではなく、第１実施形態に適用してもよい。ちなみに、第１実施形態では、図５に示すように、放電後データ取得後、あらかじめ放電をした後に充電を行い、充電後データを取得することにより、放電後データ（点Ａ₁ から点Ｂ₁ まで）のＳＯＣと、充電後データ（点Ａ₂ から点Ｂ₂ まで）のＳＯＣと、を等しくしている。図９に示す補正処理を第１実施形態に適用することにより、充電の前にあらかじめ放電しなくても好適にＯＣＶを推定することができ、時間をより短縮することができる。

また、第１実施形態では、放電後データ取得後に充電後データを取得するものとして説明したが、これに限られるものではなく、充電後データ取得後に放電後データを取得してもよい。また、ＳＯＣによって、充放電データのどちらを先に取得するか選択してもよい。例えば、ＳＯＣが１００％に近い場合には放電後データを先に取得するように処理し、ＳＯＣが０％に近い場合には充電後データを先に取得するように処理してもよい。これにより電池１００の過重電や完全放電を防止することができる。

また、電池１００は、リチウムイオン電池であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、二次電池であれば適宜変更してもよい。また、電圧挙動推定演算部１２２において、充放電後の電圧挙動をフィッティングする特定の関数としては、ｌｎの関数を挙げたが、これに限られるものではなく、二次電池の特性に応じて適宜変更してもよい。

１０，１０Ａ 電池システム
１００ 電池（二次電池）
１１０ 充放電装置
１２０，１２０Ａ コントローラ（電池システム用制御装置、制御装置）
１２１ 電池情報取得部
１２２ 電圧挙動推定演算部（近似情報演算部）
１２３，１２３Ａ ＯＣＶ推定部（推定演算部）
１２４ ＳＯＣ演算部
１２５ 制御部
１２６ 電池信号出力部
１２７Ａ データ蓄積部
１２８Ａ 電流積算ＳＯＣ推定部
１３０ 表示部

Claims (10)

1. 二次電池の内部状態を推定して制御する電池システム用制御装置であって、
   充電後の電圧−時間経過情報および放電後の電圧−時間経過情報の２つの情報を用いて開回路電圧を推定する推定演算部と、
   前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報のうちの少なくとも一方側の情報を、近似情報として算出する近似情報演算部と、を備える
   ことを特徴とする電池システム用制御装置。
2. 前記推定演算部において用いる２つの情報である前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報は、双方とも近似情報であり、
   前記近似情報演算部は、
   前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報の双方の情報を、近似情報として算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池システム用制御装置。
3. 前記充電後の電圧−時間経過情報である前記充電側の近似情報は、充電後の所定区間の電圧−時間経過情報を用いて算出され、
   前記放電後の電圧−時間経過情報である前記放電側の近似情報は、放電後の所定区間の電圧−時間経過情報を用いて算出される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池システム用制御装置。
4. 前記充電後の所定区間は、充電終了後、所定時間経過した後の区間であり、
   前記放電後の所定区間は、放電終了後、所定時間経過した後の区間である
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池システム用制御装置。
5. 前記充電側の近似情報または前記放電側の近似情報は、
   他方側の前記近似情報に基づいて補正される
   ことを特徴とする請求項４に記載の電池システム用制御装置。
6. 前記充電後の電圧−時間経過情報および前記放電後の電圧−時間経過情報のうち他方側の情報は、蓄積された蓄積データである
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池システム用制御装置。
7. 前記蓄積データは、前記制御装置内にあるデータ蓄積部に蓄積されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池システム用制御装置。
8. 二次電池の内部状態を推定して制御する電池システム用制御装置であって、
   前記二次電池の電池情報を取得する電池情報取得部と、
   前記電池情報取得部で取得された電池情報から放電後の電圧挙動の近似式および充電後の電圧挙動の近似式を算出する電圧挙動推定演算部と、
   前記電圧挙動推定演算部で算出された放電後の電圧挙動の近似式および前記充電後の電圧挙動の近似式から開回路電圧を推定するＯＣＶ推定部と、を有し、
   前記ＯＣＶ推定部は、
   前記放電後の電圧挙動の近似式と前記充電後の電圧挙動の近似式との交点を開回路電圧として算出する
   ことを特徴とする電池システム用制御装置。
9. 二次電池と、
   前記二次電池の内部状態を推定する制御装置と、を備える電池システムの制御方法であって、
   前記制御装置は、
   放電終了後から所定時間経過後に放電後の電圧−時間経過情報を取得して、
   さらに所定量放電し、
   前記所定量放電後に前記所定量の放電量と略同量充電し、
   当該充電終了後から所定時間経過後に充電後の電圧−時間経過情報を取得する
   ことを特徴とする電池システムの制御方法。
10. 前記制御装置は、
    充電終了後から所定時間経過後に充電後の電圧−時間経過情報を取得して、
    さらに所定量充電し、
    前記所定量充電後に前記所定量の充電量と略同量放電し、
    当該放電終了後から所定時間経過後に放電後の電圧−時間経過情報を取得する
    ことを特徴とする請求項９に記載の電池システムの制御方法。

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