JP2016080560A - 組電池充電状態推定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池を構成する各電池セルの充電状態が通常使用許容範囲から外れたときに、過充電又は過放電に対する保護の処置を適正に精度よく行うことができるように、組電池全体の充電状態の推定値を適正に算定する。【解決手段】複数の電池セル１１から成る電池ブロック１０の充電状態を推定する組電池充電状態推定装置１００は、各電池セルの充電状態を推定する電池セル充電状態推定部１４と、各電池セルの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識部１５と、最大値が電池セルの通常使用許容範囲の上限値以上の場合に、該最大値を電池ブロックの充電状態の推定値とし、最小値が該許容範囲の下限値以下の場合に、該最小値を電池ブロックの充電状態の推定値とし、最大値が上限値より小さく、最小値が下限値より大きい場合に、最大値と最小値との間の値を電池ブロックの充電状態の推定値とする組電池充電状態推定部１６を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、充電可能な電池である電池セルを複数接続して構成される電池ブロック、又は該電池ブロックを複数接続して構成される電池パック等の組電池の全体の充電状態を推定する組電池充電状態推定装置及び方法に関する。

電動モータを駆動源として搭載したフォークリフトや電気自動車やハイブリッド自動車等の車両には、電力を蓄える電池が搭載される。このような車両用の電池は、蓄電容量を増やして１回の充電で走行可能な距離を延ばすために、電池セルを複数組み合わせて構成される組電池が用いられる。

充電可能な電池は、過放電及び過充電から保護することが要求される。例えば、電池の残存容量が少ない充電状態の場合には、過放電を避けるため、電動モータの出力パワーを制限する等、負荷への放電電流を制限するなどの保護の処置が行われる。また、電池の残存容量が多い充電状態の場合には、過充電を避けるため、該電池への充電電流を制限するなどの保護の処置が行われる。放電電流及び充電電流を適正に制限するためには、電池の充電状態を正確に推定する必要がある。

電池の充電状態を推定する第１の手法として、各電池セルの開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を検出し、該開放電圧を基に、各電池セルの充電状態を推定する手法がある。電池セルの開放電圧と、電池セルの満充電容量に対する残存容量の比率である充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）とには、図７に示すＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線７１のように所定の相関関係がある。

従って、電池セルの開放電圧とその充電率（ＳＯＣ）との相関関係を予めメモリに記憶しておき、電池セルの開放電圧を検出し、該電池セル開放電圧を基に、充電率（ＳＯＣ）との相関関係を参照して電池セルの充電状態を推定することができる。

電池セルの充電状態を推定する第２の手法として、充電又は放電が開始される前の電池セルの残存容量をメモリに記憶しておき、充電又は放電が開始されてからの充電電流又は放電電流の積算量を検出し、充電の場合は該積算量を前述の残存容量に加算し、放電の場合は該積算量を前述の残存容量から減算して、電池セルの充電状態を推定することができる。

ここで、「充電状態」は、電池セルの満充電容量に対する残存容量の比率である充電率（ＳＯＣ）であってもよいし、また、電池セルの残存容量であってもよい。組電池を構成する各電池セルの充電状態も、上述の第１又は第２の手法によってそれぞれ推定される。

しかし、組電池を構成する各電池セルの充電状態は、必ずしも同一の充電状態とはならず、各電池セルの充電状態にある程度のバラツキが生じる。組電池の過充電及び過放電に対する保護のために行われる充放電電流の制限は、組電池全体に対して行われるため、組電池全体の充電状態を推定することが要求される。

組電池全体の充電状態を推定する従来の手法として特許文献１及び特許文献２等に記載されている。特許文献１に記載の手法は、組電池を構成する第１及び第２の電池のそれぞれの充電状態Ｓ１及びＳ２に対して、各充電状態Ｓ１及びＳ２が満充電状態に近い場合、より大きい充電状態に対してより大きい重み係数を乗じて加重平均を行い、一方、各充電状態Ｓ１及びＳ２が完全放電状態に近い場合、より小さい充電状態に対してより大きい重み係数を乗じて加重平均を行い、該加重平均の値を組電池全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとする手法である。

図８は、特許文献１に記載された従来の手法による、放電が開始されてからの組電池全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌの一例を示している。図８に示すように、放電が開始された直後で、第１及び第２の電池の充電状態Ｓ１及びＳ２が満充電状態に近い場合、より大きい充電状態Ｓ１に対してより大きい重み係数を乗じて加重平均を行うため、組電池全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌは、より大きい充電状態Ｓ１に近い値となる。

一方、放電が進み、第１及び第２の電池の充電状態Ｓ１及びＳ２が完全放電状態に近づくと、より小さい充電状態Ｓ２に対してより大きい重み係数を乗じて加重平均を行うため、組電池全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌは、より小さい充電状態Ｓ２に近い値となる。

特許文献２に記載された手法は、組電池を構成する複数の電池のそれぞれの充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘと最小値Ｓ＿ｍｉｎとに基づいて組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌを推定する。各電池の充電状態が、過充電及び過放電に対する保護を行う必要がない通常使用許容範囲の上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより大きい場合には、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌを、該上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより大きい値となるように算出する。

一方、充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲の下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより小さい場合には、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌは、該下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより小さい値となるように算出する。さらに、各電池の充電状態が下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以上かつ上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以下の範囲の場合では、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌは、下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以上かつ上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以下の範囲の値となるように算出する。

図９は、上述の特許文献２に記載された従来の手法による組電池全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌの算出の一例を示している。図９において、横軸は組電池全体の充電状態の推移であり、縦軸は充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎ、最大値Ｓ＿ｍａｘ及びそれらを基に推定した組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌの変化を示す。

横軸に示す組電池全体の充電状態の推移としては、各電池セルの充電状態の平均値や中央値の推移としてもよいが、図９に示す例では、電池セルの充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移としている。

図９において、充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘの変化は破線９１で示し、充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの変化は一点鎖線９２で示し、推定した組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌの変化を太実線９３で表している。

図９に示すように、各電池の充電状態が、通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより大きい場合には、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌは、該上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより大きい値となるように算出する。

一方、充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより小さい場合には、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌは、該下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより小さい値となるように算出する。

さらに、各電池の充電状態が通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ（下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以上かつ上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以下の範囲）の場合では、組電池全体の充電状態Ｓ＿ｔｏｔａｌは、下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以上かつ上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以下の範囲の値となるように算出する。

特開２０１１−２２６８０５号公報 国際公開第２０１１／０２７４４９号

組電池全体の充電状態を推定する特許文献１に記載の手法では、推定した組電池全体の充電状態は、常に各電池セルの充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘと最小値Ｓ＿ｍｉｎとの間の値となる。そのため、各電池セルの充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘ又は最小値Ｓ＿ｍｉｎが、それぞれ電池セルの通常使用許容範囲の上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ又は下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒに達していても、推定した組電池全体の充電状態は、上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以下又は下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以上の値となってしまい、過充電又は過放電に対する保護の処置を適正に精度よく行うことができない。

また、組電池全体の充電状態を推定する特許文献２に記載の手法では、推定した組電池全体の充電状態は、各電池セルの充電状態が通常使用許容範囲から外れると、推定した組電池全体の充電状態は、実際の電池セルの充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘより大きい値、又は実際の電池セルの充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎより小さい値となり、実際の電池セルの充電状態と異なる値となるため、過充電又は過放電に対する保護の処置を適正に精度よく行うことができない。

上記課題に鑑み、本発明は、各電池セルの充電状態が通常使用許容範囲から外れたときに、過充電又は過放電に対する保護の処置を適正に精度よく行うことができるように、組電池全体の充電状態の推定値を適正に算定し、より安全性を高めることができる組電池充電状態推定装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明に係る形態の１つである組電池充電状態推定装置は、複数の電池セルから成る電池ブロックの充電状態を推定する組電池充電状態推定装置であって、前記複数の電池セルのそれぞれの充電状態を推定する電池セル充電状態推定部と、前記電池セル充電状態推定部で推定された前記複数の電池セルの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識部と、前記最大値が前記電池セルの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池セルの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態とし、前記各電池セルの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態の推定値として算定する組電池充電状態推定部と、を備える。

また、複数の電池ブロックから成る電池パックの充電状態を推定する組電池充電状態推定装置であって、前記複数の電池ブロックのそれぞれの充電状態を推定する電池ブロック充電状態推定部と、前記電池ブロック充電状態推定部で推定された前記複数の電池ブロックの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識部と、前記最大値が前記電池ブロックの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池ブロックの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池パックの充電状態とし、前記各電池ブロックの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池パックの充電状態の推定値として算定する組電池充電状態推定部と、を備える。

本発明によれば、組電池を構成する電池セル又は電池ブロックの充電状態の推定値の最大値が、充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、該最大値を、組電池の充電状態の推定値とし、充電状態の推定値の最小値が該所定範囲の下限値以下の場合に、該最小値を、組電池の充電状態の推定値とすることにより、各電池セル又は各電池ブロックの充電状態が通常使用許容範囲から外れたときに、組電池全体の充電状態の推定値を、実際の電池セル又は電池ブロックの充電状態の推定値に即した値として推定するため、過充電又は過放電に対する保護の処置を適正に精度よく行うことができ、より安全性を高めることができる。

第１の実施形態の組電池充電状態推定装置の構成の一例を示す図である。 各電池セルの充電状態の推定値の分布の態様の一例を示す図である。 第１の実施形態の組電池充電状態の推定値の算定の一例を示す図である。 第１の実施形態の組電池充電状態推定の動作例のフローを示す図である。 第２の実施形態の組電池充電状態推定装置の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態の組電池充電状態推定の動作例のフローを示す図である。 電池セルの開放電圧と充電率（ＳＯＣ）との相関関係を示す図である。 従来の手法による組電池全体の充電状態の推定値の一例を示す図である。 従来の手法による組電池全体の充電状態の推定値の算出の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の組電池充電状態推定装置の構成の一例である。第１の実施形態の組電池充電状態推定装置１００は、組電池である電池ブロック１０を構成する直列接続又は並列接続の各電池セル１１の電圧を検出する電圧センサ１２を備える。

組電池充電状態推定装置１００は、電圧センサ１２により検出される各電池セル１１の電圧を基に、各電池セル１１の充電状態（充電率又は充電量若しくは残存容量）を推定する電池セル充電状態推定部１４を備える。なお、電池セル充電状態推定部１４は、各電池セル１１に流れる電流の積算量を基に各電池セル１１の充電状態を推定するようにしてもよい。

各電池セル１１に流れる電流は、各電池セル１１が直列に接続されている場合は、電池ブロック１０の電流を検出する電流センサ１３により検出することができるが、各電池セル１１が並列に接続されている場合は、電池セル１１毎に設けた電流センサにより検出する。

各電池セル充電状態推定部１４は、推定した各電池セル１１の充電状態の推定値を、最大値最小値認識部１５に出力する。最大値最小値認識部１５は、電池セル充電状態推定部１４で推定された各電池セル１１の充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識し、該最大値と最小値とを組電池充電状態推定部１６に出力する。

組電池充電状態推定部１６は、最大値最小値認識部１５から入力された最大値が、電池セル１１の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、該最大値を電池ブロック１０の充電状態の推定値として選定する。

また、組電池充電状態推定部１６は、最大値最小値認識部１５から入力された最小値が、電池セル１１の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値以下の場合に、該最小値を、電池ブロック１０の充電状態の推定値として選定する。

また、組電池充電状態推定部１６は、最大値が上限値より小さくかつ最小値が下限値より大きい場合には、最大値と最小値との間の値であって、各電池セル１１の充電状態の推定値が上限値に近い場合には、最大値の方に近い値を電池ブロック１０の充電状態の推定値として算定し、各電池セル１１の充電状態の推定値が下限値に近い場合には、最小値の方に近い値を電池ブロック１０の充電状態の推定値として算定する。

組電池充電状態推定部１６による電池ブロック１０の充電状態の推定の手法について以下に詳述する。図２に各電池セル１１の充電状態の推定値の分布の態様の一例を示す。各電池セル１１の充電状態の推定値にはバラツキが有り、各電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）が推移する際に、図２に示すようにある程度の分布幅（Ｓ＿ｄｉｓ）を伴って推移する。

このような充電状態（ＳＯＣ）の分布２１〜２３において、各分布の左端は充電状態（ＳＯＣ）の最小値Ｓ＿ｍｉｎであり、右端は充電状態（ＳＯＣ）の最大値Ｓ＿ｍａｘである。そして、最大値Ｓ＿ｍａｘから最小値Ｓ＿ｍｉｎを差し引いた差分によって、電池ブロック１０の各電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）のバラツキの分布幅Ｓ＿ｄｉｓが算出される。

電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）は、通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌから外れると、過放電又は過充電に対する保護の処置が行われる。分布２１では、最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより小さくなっており、少なくとも１つの電池セル１１で、下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒを下回る放電が行われている。

したがって、分布２１の状態では、電池ブロック１０の放電を制限する保護の処置が行われるように、組電池充電状態推定部１６は、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、充電状態（ＳＯＣ）の最小値Ｓ＿ｍｉｎを選定する。この推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌに従って、図示省略の上位の制御部により電池ブロック１０の放電を制限又は禁止するように保護の処置の制御が行われる。

一方、分布２３では、電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）の最大値Ｓ＿ｍａｘが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより大きくなっており、少なくとも１つの電池セル１１が、上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒを超えて充電されている。

したがって、分布２３の状態では、電池ブロック１０の充電を制限する保護の処置が行われるように、組電池充電状態推定部１６は、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒを選定する。この推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌに従って、図示省略の上位の制御部により電池ブロック１０の充電を制限又は禁止するように保護の処置の制御が行われる。

また、全ての電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）が、通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ内に存在する分布２２の状態では、組電池充電状態推定部１６は、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、電池セル１１の充電状態（ＳＯＣ）の最小値Ｓ＿ｍｉｎと最大値Ｓ＿ｍａｘとの間の中間のいずれかの値を算定する。

ここで、電池セル１１の充電状態の通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌにおける電池セル１１の充電状態の分布の位置を表す変数ｐを導入する。変数ｐは、例えば下記の式（１）によって算定される。
ｐ＝（Ｓ＿ｍｉｎ−Ｓ＿ｌｏｗｅｒ）／（Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ−Ｓ＿ｄｉｓ）・・・（１）
ここで、Ｓ＿ｍｉｎ≧Ｓ＿ｌｏｗｅｒであり、Ｓ＿ｍｉｎ≦Ｓ＿ｕｐｐｅｒ−Ｓ＿ｄｉｓであるとする。

上記式（１）によって表される変数ｐは、通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌで推移する電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移幅（Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ−Ｓ＿ｄｉｓ）に対する、電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの、通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒからの距離（Ｓ＿ｍｉｎ−Ｓ＿ｌｏｗｅｒ）の比率を表している。

変数ｐの値が０に近いとき、すなわち電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒに近いときは、電池ブロック１０の充電状態の推定値として、より最小値Ｓ＿ｍｉｎに近い値を算定し、変数ｐの値が１に近いとき、すなわち電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒに近いときは、電池ブロック１０の充電状態の推定値として、より最大値Ｓ＿ｍａｘに近い値を算定する。

そのために、組電池充電状態推定部１６は、下記の式（２）式に従って、電池ブロック１０の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌを算定する。
Ｓ＿ｔｏｔａｌ＝Ｓ＿ｌｏｗｅｒ ＋ ｐ×Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ・・・（２）
電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移に伴って、電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘ及び電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌが変化する態様を図３に示す。

図３において横軸は電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移を表し、縦軸は最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移に伴う電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘ及び電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌの変化を表している。

図３において、電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘの変化を鎖線３１で表している。また、電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの変化を一点鎖線３２で表している。また、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌの変化を太実線３３で表している。

電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒ以下の状態のときは、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、図３の太実線３３に示すように、電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎを選定する。

電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒより大きく、かつ電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒより小さい状態のときは、上述の式（１）及び式（２）の算定により、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、図３の太実線３３に示すように、電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎと最大値Ｓ＿ｍａｘとの間の値を算定する。

なお、上述の式（１）及び式（２）の算定により、該値として各電池セル１１の充電状態が下限値Ｓ＿ｌｏｗｅｒに近い場合には、最小値Ｓ＿ｍｉｎの方に近い値が、各電池セル１１の充電状態が上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒに近い場合には、最大値Ｓ＿ｍａｘの方に近い値が、電池ブロック１０の充電状態の推定値として算定される。

電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘが通常使用許容範囲Ｓ＿ｎｏｒｍａｌの上限値Ｓ＿ｕｐｐｅｒ以上の状態のときは、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌとして、図３の太実線３３に示すように、電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘを選定する。

上述の説明は、電池セル１１の充電状態の推移として、電池セル１１の充電状態の最小値Ｓ＿ｍｉｎの推移を基に、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌを算定する例を示したが、電池セル１１の充電状態の最大値Ｓ＿ｍａｘの推移を基に、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌを算定するように変形することもできる。

その場合、前述の式（１）は、以下の式（３）のように変形される。
ｐ＝（Ｓ＿ｍａｘ−Ｓ＿ｄｉｓ−Ｓ＿ｌｏｗｅｒ）／（Ｓ＿ｎｏｒｍａｌ−Ｓ＿ｄｉｓ）・・・（３）
なお、電池セル１１の充電状態の推移として、各電池セル１１の充電状態の推定値の平均値又は中央値等を基に、電池ブロック１０全体の充電状態の推定値Ｓ＿ｔｏｔａｌを算定するように変形してもよい。

図４に第１の実施形態の組電池充電状態推定の動作例のフローを示す。第１の実施形態の組電池充電状態推定では、組電池である電池ブロック１０を構成する直列接続又は並列接続の各電池セル１１の電圧等を検出して各電池セル１１の充電状態（充電率又は充電量若しくは残存容量）を推定する（Ｓ４１）。なお、電池セル１１の充電状態の推定は、各電池セル１１に流れる電流の積算量を基に推定するようにしてもよい。

次に、推定した各電池セル１１の充電状態の推定値の中から、最大値と最小値とを認識する（Ｓ４２）。次に、電池セル１１の充電状態の最大値と最小値とを、電池セル１１の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値と上限値と、それぞれ比較する（Ｓ４３）。

電池セル１１の充電状態の最小値が、電池セル１１の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値以下の場合（Ｓ４４でＹｅｓの場合）に、電池ブロック１０の充電状態の推定値として該最小値を選定し（Ｓ４５）、終了する。

電池セル１１の充電状態の最小値が、該所定範囲の下限値より大きい場合（Ｓ４４でＮｏの場合）で、電池セル１１の充電状態の最大値が、該所定範囲の上限値より小さい場合（Ｓ４６でＹｅｓの場合）に、最大値と最小値との間の値であって、各電池セル１１の充電状態の推定値が上限値に近い場合には、最大値の方に近い値を電池ブロック１０の充電状態の推定値として算定し、各電池セル１１の充電状態の推定値が下限値に近い場合には、最小値の方に近い値を電池ブロック１０の充電状態の推定値として算定し（Ｓ４７）、終了する。

電池セル１１の充電状態の最大値が、該所定範囲の上限値以上の場合（Ｓ４６でＮｏの場合）には、電池ブロック１０の充電状態の推定値として該最大値を選定し（Ｓ４８）、終了する。なお、上述のステップＳ４４〜ステップＳ４８の順序は、図示した順序に限定されるものではなく、適宜順序を入れ替えてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態は、電池ブロック１０を構成する電池セル１１の充電状態のバラツキに対する電池ブロック１０全体の充電状態の推定に関するものであるが、第２の実施形態は、複数の電池ブロック１０から構成される電池パック５０全体の充電状態の推定に関する。

図５に第２の実施形態の組電池充電状態推定装置の構成の一例を示す。第２の実施形態の組電池充電状態推定装置５００は、組電池である電池パック５０を構成する直列接続又は並列接続の各電池ブロック１０の充電状態を推定する電池ブロック充電状態推定部５１を備える。各電池ブロック充電状態推定部５１は、図１の実施形態で説明した手法により各電池ブロック１０の全体の充電状態の推定値を選定又は算定する。

各電池ブロック充電状態推定部５１は、各電池ブロック１０の各充電状態の推定値を、最大値最小値認識部５２に出力する。最大値最小値認識部５２は、電池ブロック充電状態推定部５１から入力される各電池ブロック１０の各充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識し、該最大値と最小値とを組電池充電状態推定部５３に出力する。

組電池充電状態推定部５３は、最大値最小値認識部５２から入力された最大値が、電池ブロック１０の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、該最大値を電池パック５０の充電状態の推定値として選定する。

また、組電池充電状態推定部５３は、最大値最小値認識部５２から入力された最小値が、電池ブロック１０の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値以下の場合に、該最小値を、電池パック５０の充電状態の推定値として選定する。

また、組電池充電状態推定部５３は、最大値が上限値より小さくかつ最小値が下限値より大きい場合には、最大値と最小値との間の値であって、各電池ブロック１０の充電状態の推定値が上限値に近い場合には、最大値の方に近い値を電池パック５０の充電状態の推定値として算定し、各電池ブロック１０の充電状態の推定値が下限値に近い場合には、最小値の方に近い値を電池パック５０の充電状態の推定値として算定する。

組電池充電状態推定部５３による電池パック５０の充電状態の推定の手法は、実施形態１における組電池充電状態推定部１６による電池ブロック１０の充電状態の推定の手法と同様であり、実施形態１の電池セル１１を電池ブロック１０に、実施形態１の電池ブロック１０を電池パック５０に置き換えることにより、同様に実現することができるので、重複した説明は省略する。

図６は、第２の実施形態の組電池充電状態推定の動作例のフローを示す。第２の実施形態の組電池充電状態推定では、組電池である電池パック５０を構成する直列接続又は並列接続の各電池ブロック１０の充電状態（充電率又は充電量若しくは残存容量）を推定する（Ｓ６１）。

次に、推定した各電池ブロック１０の各充電状態の推定値の中から、最大値と最小値とを認識する（Ｓ６２）。次に、電池ブロック１０の充電状態の最大と最小値とを、電池ブロック１０の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値と上限値と、それぞれ比較する（Ｓ６３）。

電池ブロック１０の充電状態の最小値が、電池ブロック１０の充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の下限値以下の場合（Ｓ６４でＹｅｓの場合）に、電池パック５０の充電状態の推定値として該最小値を選定し（Ｓ６５）、終了する。

電池ブロック１０の充電状態の最小値が、該所定範囲の下限値より大きい場合（Ｓ６４でＮｏの場合）で、電池ブロック１０の充電状態の最大値が、該所定範囲の上限値より小さい場合（Ｓ６６でＹｅｓの場合）に、最大値と最小値との間の値であって、各電池ブロック１０の充電状態の推定値が上限値に近い場合には、最大値の方に近い値を電池パック５０の充電状態の推定値として算定し、各電池ブロック１０の充電状態の推定値が下限値に近い場合には、最小値の方に近い値を電池パック５０の充電状態の推定値として算定し（Ｓ６７）、終了する。

電池ブロック１０の充電状態の最大値が、該所定範囲の上限値以上の場合（Ｓ６６でＮｏの場合）には、パック５０の充電状態の推定値として該最大値を選定し（Ｓ６８）、終了する。なお、上述のステップＳ６４〜ステップＳ６８の順序は、図示した順序に限定されるものではなく、適宜順序を入れ替えてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上に述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１００ 組電池充電状態推定装置
１０ 電池ブロック
１１ 電池セル
１２ 電圧センサ
１３ 電流センサ
１４ 電池セル充電状態推定部
１５ 最大値最小値認識部
１６ 組電池充電状態推定部
５００ 組電池充電状態推定装置
５０ 電池パック
５１ 電池ブロック充電状態推定部
５２ 最大値最小値認識部
５３ 組電池充電状態推定部

Claims (5)

1. 複数の電池セルから成る電池ブロックの充電状態を推定する組電池充電状態推定装置であって、
   前記複数の電池セルのそれぞれの充電状態を推定する電池セル充電状態推定部と、
   前記電池セル充電状態推定部で推定された前記複数の電池セルの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識部と、
   前記最大値が前記電池セルの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、
   前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、
   前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池セルの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態とし、前記各電池セルの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態の推定値として推定する組電池充電状態推定部と、
   を備えた組電池充電状態推定装置。
2. 組電池充電状態推定部は、前記最大値から前記最小値を差し引いた前記充電状態のばらつきの分布幅を算出し、前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、下記の計算式（１）
   前記下限値＋前記所定範囲の幅×（前記最小値−前記下限値）÷（前記所定範囲の幅−前記分布幅）・・・（１）
   により算出される値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値として推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の組電池充電状態推定装置。
3. 複数の電池ブロックから成る電池パックの充電状態を推定する組電池充電状態推定装置であって、
   前記複数の電池ブロックのそれぞれの充電状態を推定する電池ブロック充電状態推定部と、
   前記電池ブロック充電状態推定部で推定された前記複数の電池ブロックの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識部と、
   前記最大値が前記電池ブロックの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、
   前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、
   前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池ブロックの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池パックの充電状態とし、前記各電池ブロックの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池パックの充電状態の推定値として推定する組電池充電状態推定部と、
   を備えた組電池充電状態推定装置。
4. 複数の電池セルから成る電池ブロックの充電状態を推定する組電池充電状態推定方法であって、
   前記複数の電池セルのそれぞれの充電状態を推定する電池セル充電状態推定ステップと、
   前記複数の電池セルの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識ステップと、
   前記最大値が前記電池セルの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、
   前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池ブロックの充電状態の推定値とし、
   前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池セルの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態とし、前記各電池セルの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池ブロックの充電状態の推定値として推定する組電池充電状態推定ステップと、
   を含む組電池充電状態推定方法。
5. 複数の電池ブロックから成る電池パックの充電状態を推定する組電池充電状態推定方法であって、
   前記複数の電池ブロックのそれぞれの充電状態を推定する電池ブロック充電状態推定ステップと、
   前記複数の電池ブロックの充電状態の推定値の中から最大値と最小値とを認識する最大値最小値認識ステップと、
   前記最大値が前記電池ブロックの充電状態の通常使用許容範囲である所定範囲の上限値以上の場合に、前記最大値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、
   前記最小値が前記所定範囲の下限値以下の場合に、前記最小値を、前記電池パックの充電状態の推定値とし、
   前記最大値が前記上限値より小さくかつ前記最小値が前記下限値より大きい場合に、前記最大値と前記最小値との間の値であって、前記各電池ブロックの充電状態が前記上限値に近い場合には、前記最大値の方に近い値を前記電池パックの充電状態とし、前記各電池ブロックの充電状態が前記下限値に近い場合には、前記最小値の方に近い値を前記電池パックの充電状態の推定値として推定する組電池充電状態推定ステップと、
   を含む組電池充電状態推定方法。

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