JP2017161228A - 電池制御装置及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池の満充電容量を部分的な充電容量とそのＳＯＣ変化量に基づき測定する場合、充放電曲線がフラットな領域で電圧センサの読み取り誤差の影響を大きく受けることがあった。
【解決手段】 本発明は、蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、前記電圧範囲からSOC(State Of Charge)の変化量を算出するSOC量算出部と、前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求める充電容量算出部と、前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する補正推定容量算出部、を備えていることを特徴とする蓄電制御装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電池制御装置及び蓄電装置に係り、特に劣化率（容量維持率）を測定可能な電池制御装置及び蓄電装置に関する。

近年、二次電池のエネルギー密度の向上により、様々なところでリチウムイオン電池などの蓄電池が活用されている。電池の高エネルギー体積密度化および装置の低消費電力化により携帯電話などのポータブルデバイスの小型高性能化が達成され、電池の高エネルギー重量密度化により電気自動車などの移動距離の延長が実現された。また安価な夜間電力により充電を行う事で昼間の電力を蓄電池でまかなうなど定置型蓄電池として一般家庭でも利用され始めている。一般的に電池は放電を行うと残容量が減少し、充電を行うと残容量が増加する。電気自動車で例えるならば、走行と同時に電池の残容量が減りそれに合わせて残りの航続可能距離が少なくなる。家庭用蓄電池の例で言えば、掃除機、洗濯機、TV等を蓄電池の電力で賄うに従い、電池の残容量を表すSOC(State Of Charge：満充電容量を100%とした場合の残容量の比率)を減少させ、インジケータのLED(Light Emission Diode)がSOCに合わせて消灯していく事でユーザーに電池の残容量を知らせている。また自動車では、ＳＯＣから走行可能な距離等を算出し、ユーザーに知らせている。

この様に正確なSOCの算出は、ユーザーにとっての利便性を高めるだけではなく、商品性価値を高める要因にもなっている。しかしながら電池の満充電容量は劣化等により減少する。正確なSOCを算出する為には、劣化等により減少する電池の満充電容量自体を短期間に正確に把握する必要がある。

SOCの算出は充放電時の電流を積算し、電池の満充電容量との比をもって算出する電流積算法が広く知られている。蓄電池は使い続けると劣化により全体の容量が減少する為、定期的に満充電容量を測定しなければならない。しかし定置向け蓄電池などは、放電がユーザーの負荷（掃除機やエアコン等）であることが多く、下限の電圧まで使い切らない日や、そもそもバックアップの為に使い切らない様に設定されている場合も多く、頻繁に満充電容量を測定する事ができない。その為、年に1回もしくは半年に１回程度、強制的に下限電圧まで放電を行うなどして電池の満充電容量を測定し、その間は更新されない精度の悪い満充電容量によりSOCを算出している。

これを解決する為に、特許文献１では、部分的な容量と、そのSOCの変化量に応じて信頼度を設定する事で正確な満充電容量を測定できる技術が紹介されている。具体的には、充電もしくは放電したSOC範囲においてその間の電流積算量をSOCの変化量で除算した場合、SOCの変化量が小さいと、電流値の誤差（オフセット誤差及び、非線形誤差など）の比率が大きくなる為に誤差が増大しがちになる。よって容量を算出する際、SOCの変化量が大きいものほど信頼性を高くする事で正確な容量測定を可能としている。この理屈によれば、例えば、SOC10-30%間でのSOCの変化量と、SOC40-70%間のSOCの変化量を比べた場合、SOCの変化量すなわちΔSOCはそれぞれ、ΔSOC20%、ΔSOC30%となり、後者の方がより信頼性が高いという結果となる。またこの文献によれば、このSOCを算出する際、電池モジュールの出力電圧値（CCV）からSOC変換テーブル等を用いて求めている。

特開2013-250071号公報

しかしながらこのCCVを測定する際の電圧センサは、一般的に±30mV程度の読み取り誤差を持っている。一方、例えば、リチウムイオン電池の場合はその特性上、SOC40-80%付近は充放電曲線がフラットであるため、このようなSOC領域では電圧の変化量におけるSOCの変化量が極端に大きい。（例えば0.3%/10mV＠SOC0-40%、3%/10mv＠SOC40-80％） 即ち、上記電圧センサの読み取り誤差を加味すると、SOC10-30％間は最悪SOC9-31％となりΔSOC22％（誤差２％）、SOC40-80％間は、最悪でSOC31%-89％となりΔSOC５８％（誤差１８％）となる。特許文献１によれば、後者の方がΔSOCが大きく、信頼性が高いという事になるが、電圧センサの読み取り誤差による影響を考慮した場合、より真値に近いのは、ΔSOCが小さい方である。

これにより、満充電容量の算出の際に安易にΔSOCの大きいもののウエイトを高くすると、精度の悪い満充電容量を算出してしまう事がある。

本発明の目的は、上述のような、精度の悪い満充電容量を算出してしまう事がある使用状況及び使用環境下においても、正確に満充電容量を算出し、精度よく劣化率（容量維持率）を測定する技術を提供することにある。

本発明に係る蓄電制御装置は、上記目的を達成するために、
蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
前記電圧範囲からSOC(State Of Charge)の変化量を算出するSOC量算出部と、
前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求める充電容量算出部と、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
を少なくとも有し、指定した信頼度に基づき、前記推定フル容量を選別可能に構成されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る蓄電装置は、
蓄電部と、
前記蓄電部の電圧および電流を少なくとも取得する状態取得部と、
前記蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
前記電圧範囲からSOCの変化量を算出するSOC量算出部と、
前記電圧範囲を充電する充電部と、
前記状態取得部で取得した電流値から前記電圧範囲を充電する際の充電容量を求める充電容量算出部と、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
を少なくとも有し、指定した信頼度に基づき、前記推定フル容量を選別可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、精度の悪い満充電容量を算出してしまう事がある使用状況及び使用環境下においても、蓄電体の劣化率（容量維持率）を精度よく測定することができる。

SOCに対する電圧の変化を示す充電曲線である。 本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に掛る蓄電装置の処理構成例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に掛る処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に掛る充電面積を求める際の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に掛る第１の補正推定フル容量の算出方法を示す図である。 本発明の第１実施形態に掛る容量維持率の推移を示す図である。 本発明の第2実施形態に掛る蓄電装置の処理構成例を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に掛る処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に掛る作用と効果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係わる蓄電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に掛る過去11週分の推定フル容量と信頼度の表である。 本発明の第１実施形態に掛るSOCと電圧の関係を示す表である。 本発明の第３実施形態に係わる蓄電制御装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
［第１実施形態］
本実施形態では、充電時の充電面積を用いてその充電した区間の信頼度を定義する。図１は上記を説明した図で、SOCに対する電圧の変化を示す充電曲線である。充電曲線は出荷前あるいは電池の使用開始時など事前に測定しておく。充電開始点ａから充電停止点ｂ間のΔSOCは、充電開始点ａ‘から充電停止点ｂ’間のΔSOCに比べ、20%程度低い。しかしながら課題でも説明した様に、後者は多くの誤差を含んでいる可能性があるため、本来信頼性が低いはずであるが、特許文献１の方法では判断する事ができない。

よって本実施形態では、充電開始点ａから充電停止点ｂ間の面積ｄまたは、充電開始点ａ‘から充電停止点ｂ’間の面積ｄ‘を用いて、この面積が一定以上であるならば、信頼を高く、未満であれば信頼性を低く定義した。図１で説明すると面積ｄのＳＯＣ区間が信頼性が高く、面積ｄ’の区間が信頼性が低い事となる。結果、この信頼性の高い区間のSOCを使用する事により精度の高いSOCを算出する事ができる。
〔構成の説明〕
図２は、第１実施形態に係る蓄電装置１００の全体構成を示す一例としての図であり、主に、蓄電部１、状態取得部２、電池制御部３、充放電制御部４を備えている。さらに、電池制御部３は、充電範囲設定部３１、ＳＯＣ量算出部３２、充電容量算出部３３、推定フル容量算出部３４、充電面積算出部３５、信頼度算出部３６、補正推定容量算出部３７と、さらに記憶部３８を少なくとも含む。なお、図２の構成例では蓄電装置の内部に電池制御部３が設けられているが、蓄電装置の外部に設けても良く、あるいは、クラウド等の外部サーバー上に電池制御部３が有する機能のうち少なくとも一部を設けて、遠隔制御しても良い。

また、電池制御部３を構成するハードとしては、例えば単独又は複数の専用マイコンやメモリー（例えばEEPROM等）などで構成された専用の制御装置を用いることができる。あるいは、汎用的な中央処理装置（ＣＰＵ）と記憶装置（メモリー）と、さらに入出力装置（外部ストレージを含む）や表示装置などを備えた汎用のコンピュータ装置に専用の制御ソフトをインストールしたものであっても良い。

図３は、第１実施形態に係る蓄電装置の処理構成例を示すブロック図を示す。

蓄電部１は例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池といった各種の二次電池または電気二重層キャパシタなど、様々な種類から選択された蓄電体（セル）を有する。蓄電部１には、１つの蓄電体（セル）１１、または、直列あるいは並列に接続された複数の蓄電体（セル）１１が含まれ得る。

ここで、蓄電部１に含まれる蓄電体（セル）１１が１つのみの場合は、本実施形態における蓄電部１とは、即ち、蓄電体（セル）１１を意味する。また、蓄電部１に含まれる蓄電体（セル）１１が複数の場合であっても、ある特定の１つ蓄電体（セル）１１に注目して、その蓄電体（セル）１１のみに本実施形態を適用しても良い。その場合の本実施形態における蓄電部１とは、その特定の１つの蓄電体１１を意味するものとして読み替えれば良い。さらに、ある特定の２つ以上の蓄電体（セル）１１からなる積層部に注目して、同様に、本実施形態を適用しても良い。

状態取得部２は、蓄電体（セル）１１の監視IC（Integrated Circuit）等の電圧測定器により蓄電部の蓄電体（セル）１１の電圧または総電圧を測定する電圧監視装置２１や、ホール素子や、シャント抵抗器等などの電流測定器により蓄電部から放電時の放電電流、または充電時の充電電流を測定する電流取得装置２２、サーミスターや熱電対などの温度測定器１５により蓄電部の温度を測定する温度取得装置２３が含まれる。ただし、各装置の取得方法に関しては、この限りではない。

充電範囲設定部３１は、蓄電部（蓄電体）１の充電を開始する第１の電圧と、充電を停止する第2の電圧を設定する。ここで第1の電圧と第2の電圧は、あらかじめ決まった電圧でもよいし、充電開始前の蓄電体１１の状態や、ユーザーの設定等により設定してもよい。 あるいは、何らかのトリガーに基づき充電が行われた際の、充電開始時と充電停止時の蓄電部（蓄電体）１の電圧を状態取得部２から取得して設定しても良く、設定の方法に関しては特に限定しない。

SOC量算出部３２は、充電範囲設定部３１で設定した第1の電圧と第２の電圧を電圧とSOCの変換テーブルを使用し、それぞれ第1のSOCと第2のSOCに変換し、（式１）を使用してSOC量（ＳＯＣの変化量）を求める。
SOC量 = 第2のSOC−第１のSOC・・・（式１）
充電制御部４は、充電範囲設定部３１で設定した第1の電圧で蓄電部（蓄電体）１に充電を行い、第2の電圧に達したとき充電を停止する。充電の方式に関しては、定電流（CC）充電法の他、定電流定電圧（CCCV）充電法、定電力(CP）充電法などでもよく、充電方法に関しては限定しない。

充電容量算出部３３は、状態取得部２から取得した電流値を使って、充電範囲設定部３１で設定した第1の電圧から充電が停止する第２の電圧までの充電容量を求める。

推定フル容量算出部３４は、充電容量算出部３３で求めた充電容量と、SOC量算出部３２で求めたSOC量とを（式2）を使って推定フル容量（推定した満充電容量）を求める。
推定フル容量 = （100 / SOC量） * 充電容量 ・・・（式２）
（式２）について説明する。実際に充電した充電量が全体の何割であったかをSOC量で表し、それを100％とした時の比で算出している。例えば、充電量が20Ahで、その時のSOC量が50%であれば、推定フル容量は、倍の40Ahとなる。つまり推定フル容量Ah= 100%／ 50% × 20Ah= 40Ahである。

充電面積算出部３５は、充電範囲設定部３１で設定した第1の電圧と第２の電圧、およびSOC量算出部３２から算出された第１のSOCと第2のSOCを使い、それぞれに囲われた部分（図１中の面積ｄ又は面積ｄ‘）を積分法等をつかって充電面積を算出する。

信頼度算出部３６は、充電面積算出部３５で求めた充電面積と、記憶部３８に記憶していた直近のフル充電面積とから、（式３）を使って信頼度を算出する。これによって、予め指定した信頼度に基づき、推定フル容量算出部３４で求めた推定フル容量を選別できるようになる。

ここで直近のフル充電面積とは、例えば蓄電部（蓄電体）１の通常使用時の下限電圧（もしくはSOC0％）と上限電圧（SOC100%）間で充電を行ったときの充電面積算出部３５で求めた充電面積のうち直近のものである。なお、直近に求めたフル充電面積を使用した方が最近の劣化等による影響が加味されてより正確な評価が可能と思われるが、多少古い値を使用したとしても劣化等による影響が少なければ特に問題はない。なお、測定対象の電池を使い始めから現在に至るまで、上限電圧（SOC100%）まで満充電したことがない場合もありうる。それを想定して、電池の出荷前または使用開始時などにフル充電して充電面積を測定し記憶しておく。
信頼度[%] = （充電面積 / 直近のフル充電面積） * 100 ・・・(式３)
補正推定容量算出部３７は、記憶部３８に記憶していた過去ｋ回分の時系列毎の推定フル容量と今回の推定フル容量から指定した信頼度以上の推定フル容量のみを抽出した後、直線近似式等により推定容量直線式を算出する。さらに、算出された式により第１の補正推定フル容量（補正済み推定フル容量）を算出する。ここで信頼度以上とは、規定値でもよいし可変にしてもよい。可変とは例えば次のような方法である。信頼度の低いデータを含めた推定容量直線式の傾きと、信頼性の低いデータを除いた推定容量直線式の傾きとの差が許容範囲（許容される精度内）であれば、推定容量直線式に用いる信頼度を下げるなどの方法である。また使用するｋ回分であるが、初回から今回分まででもよいし、直近のフル充電面積を求めたときの容量からｋ回分でもよく、使用する個数に関しては限定しない。

容量維持率算出部３９は、記憶部３８に記憶した初期のフル充電容量（劣化前）と補正推定容量算出部３７で算出した第１の補正推定フル容量とから、（式４）を使って容量維持率を算出する。ここで初期のフル充電容量（劣化前）とは、例えば蓄電部（蓄電体）１の通常使用時の下限電圧（もしくはSOC0％）と上限電圧（SOC100%）間でフルに充電を行ったときの充電容量算出部３３で求めた（フル）充電容量のうち蓄電部（蓄電体）１が劣化する前の初期のものである。
容量維持率[％]=（第１の補正推定フル容量 / 初期のフル充電容量）*100・・・（式４）
記憶部３８は、初期のフル充電容量、直近のフル充電面積、直近のフル充電面積を求めたときの充電容量、推定フル容量、信頼度、第１の補正推定フル容量、容量維持率等が算出された時に記憶し、必要に応じて取り出す。
〔動作の説明〕
図１２は、過去11週分（０週目〜１０週目）の充電に本実施形態を適用した場合を想定した結果に関する情報（推定フル容量、信頼度など）である。図１２において各週の充電区間は、１、２，４，６，８，１０週目は、SOC１０-３０％区間（読み取り誤差２％を想定）を、３，５，７，９週目はSOC３０-８０％区間（読み取り誤差１８％を想定）を、０週目は出荷時を想定しSOC０-１００％区間とした。図１２中の「充電区間」欄の「※1」はSOC10-30%間の読み取り誤差を2%、30-80%間の読み取り誤差を18%としたことを示す。また「特許文献１のウエイト」欄の「※2」はSOC変化量100%を1、10%を0.1とし直線補間で算出したことを示す。さらに「本実施形態による推定容量」欄の「※3」は信頼度30%以上を使用したことを示す。電池は使用すると当然ながら残容量を表すSOCが低下する。図１２を見ると、SOCが10-30％の週と30-80%の週がほぼ繰り返し現れていて、使用してSOCが低下すると充電が行われてSOCが上昇していることが分かる。図１２では、１，２，４，６，８、１０週目は信頼度40％で、充電曲線の変化が大きい部分である。一方３，５，７、９週目は信頼度10％となっていて充電曲線がほぼ平らな部分である。そのため３，５，７、９週目のデータは推定容量の算出には使用せず除外した（「本実施形態による推定容量」欄の「使用しない」）。つまり、部分的な充電容量とそのSOC変化量から推定フル容量（満充電容量）を測定する際に、充電時の電圧とSOCから求めた充電面積を直近のフル充電面積で除することで信頼度を求め、指定した信頼度に基づき、測定した推定フル容量（満充電容量）を選別する。

また真値とは、１０週目に容量維持率８５％まで劣化する蓄電池を想定した場合の理想的なフル容量値を表している。真値は環境温度や充放電時のレート（電力）などの使用環境から算出する。比較のため、特許文献１の方法では、SOCの変化量に応じてウエイトを定義し（SOC量１００％を１、１０％を０．１とし直線補間で算出）、前回値との加重平均により算出している。なお、本実施形態では、信頼度３０％以上のデータのみを使用して容量維持率を算出した例を示している。

以下、本実施形態における処理の流れを示すフローチャート（図４）を用いて、０週目を初期状態とした場合の各週における補正推定フル容量および容量維持率の算出方法を説明する。

本説明にあたっては、過去１１週（０週目〜１０週目）の間における劣化の傾向が分かるように、１０週目の補正推定フル容量の算出を例として説明している。１０週目以前の演算方法に関しても、下記に説明する過去のデータを含める方法で同様に算出できる。

また、本説明では、０週目（出荷時を想定）に直近のフル充電面積を得た場合を想定したが、１週目以降により新しい値を得た場合はその値が直近のフル充電面積となる。なお「直近」としているのは、一般的に直近の方が現在の状況に近いと考えられるためであるが、何らかの要因で直近の測定精度が低いと判断される場合は、それ以前の信頼できる測定値を直近の値として使用しても良い。

まず蓄電部１の電圧を取得した後（S100）、充電開始点の第１の電圧と充電の停止点の第2の電圧を設定し（S10１）、第１の電圧から第2の電圧まで充電を行う（S102）。また、その間の電流値を積算し、充電容量を求める。

次に、図１３の蓄電体電圧-SOC換算テーブルを用いて、第１の電圧と第２の電圧から第1のSOCと第２のSOCを求め、（式1）を使ってSOC量を求める（S103）。

次に、求めた充電容量と、SOC量から（式２）を使って、推定フル容量を求める（S104）。

次に、充電面積を求める際の構成を示す図５において、第１の電圧（直線）と第2のSOC（直線）と第１のSOCと第2のSOC間の充電曲線に囲まれた部分（充電面積ｄ）を、積分法等を用いて算出する（S105）。求めた充電面積と、直近のフル充電面積（10週前である０週目）から（式３）を使用し信頼度を求める。（S106）
次に、過去10週分（０週目〜９週目）の推定フル容量と今回（１０週目）の推定フル容量から、第一の信頼度（例えば30%）以上の信頼度の高い推定フル容量を抽出する。（S107）
次に、図６に示すように、抽出した各推定フル容量を縦軸に、その測定週を横軸にしてプロットしたグラフから、直線近似法で推定容量直線の式を算出し、算出された式を使って今回（１０週目）の第１の補正推定フル容量を求める（S108）。

図６中に示した直線はｙ＝−０．９２２２Ｘ＋５０であり、この式から今回１０週目（Ｘ＝１０）の第１の補正推定フル容量は約４０．７８Ahと求めることができる。 最後に、求めた今回の第１の補正推定フル容量と、出荷時（０週目）の初期の充電容量から（式４）を使って容量維持率を求める。（S109） つまり容量維持率は（４０．７８／５０）＊１００＝８１．５６と求めることができる。

図７は、上記に説明した方法で求めた１０週目の容量維持率と、１週目から９週目についても同様に容量維持率を求めたものを、０週目（容量維持率１００％）と共にプロットしたものである。この結果を見ると、特許文献１の方法では、真値に対し誤差が大きいのに対し、本実施形態の方法では、精度が向上している。

以上、本発明に係る第１実施形態について説明した。

上記の例では、各週において、過去測定を含む複数の推定フル容量から本実施形態の方法で信頼度の高い推定フル容量を抽出し、これらをプロットしたグラフから直線近似でその週の補正推定フル容量とさらに容量維持率を算出した。一方、推定フル容量の信頼度が高い週については、多少精度は落ちるが、その週の推定フル容量の値のみ単独で用いて容量維持率を算出しても良く、ただし、信頼度が低い週のデータはこの方法では算出しないことが望ましい。
［第２実施形態］
〔構成の説明〕
図８に示す、第２実施形態に係る蓄電装置２００の処理構成例を示すブロック図と、図９の処理の流れを示すフローチャートを用いて、本発明を電圧センサの故障診断に応用した例について説明する。図１１は本実施形態の蓄電装置２００の全体構成を示す図である。

第２実施形態の説明にあたっては、第１実施形態で説明した事項と重なる部分に関して割愛し、差分のみの説明とする。即ち、推定フル容量や信頼度の算出までの手順（図４のフローチャートにおける工程S106まで）は、第１実施形態と同様に行う。

補正推定容量算出部３７は、記憶部３８に記憶していた過去ｋ回分の時系列毎の推定フル容量と今回の推定フル容量のうち、指定した信頼度以上の推定フル容量のみを抽出する。その後、直線近似式等により推定容量直線式を算出し、算出された式により補正推定フル容量（補正済み推定フル容量）を算出する。更に、記憶部３８に記憶していた過去ｋ回分の時系列毎の推定フル容量と今回の推定フル容量から指定した信頼度未満の推定フル容量を抽出する。抽出した後、直線近似式等により推定容量直線式2を算出する。算出した式により補正推定容量２（補正済み推定フル容量２）を算出する。ここで指定した信頼度とは、規定値でもよいし、信頼度の低いデータを含めた推定容量直線式の傾きが信頼性の低いデータを除いた推定容量直線式の傾きとの差が許容範囲（許容される精度内）であれば、推定容量直線式に用いる信頼度を下げるなど、可変としてもよい。また使用するｋ回分であるが、初回から今回分まででもよいし、直近のフル充電面積を求めたときの容量からｋ回分でよく、使用する個数に関しては限定しない。

記憶部３８は、第１実施形態で記載した事項の他、推定容量直線式、推定容量直線式2、補正推定容量2や、故障判定部の結果等を記憶する。

差分算出部１１０と故障判定部１２０は本実施形態では図１１に示すように電池制御部３に含まれている。差分算出部１１０は、補正推定容量算出部３７で算出された、推定容量直線式及び、推定容量直線式2から式５を使って、差分値を算出する。
差分値＝｜推定容量直線式の傾き-推定容量直線式2の傾き｜・・・（式５）
故障判定部１２０は、差分算出部１１０で算出した差分値が第一の故障閾値以上であれば、故障と判定する。
〔動作の説明〕
まず、第１実施形態における処理の流れを示すフローチャートと同じ手順（図４の工程S106まで）で、各週における推定フル容量と信頼度を算出する（図１２）。そのあと、図９に示す第２実施形態における処理の流れを示すフローチャートに従い、０週目を初期状態とした場合の各週における補正推定フル容量を、第１実施形態の手順（図４の工程S108に相当）と同様に、過去の週のデータ（推定フル容量と信頼度）も含める方法で算出する。ここで、第２実施形態においては、各週の推定フル容量について、信頼度が高い（第一の信頼度以上の）推定フル容量と、信頼度が低い（第一の信頼度未満の）推定フル容量を判別する（S200）。そのあと、それぞれの組合せにおいて、各週の補正推定フル容量（S210）または、補正推定フル容量2（S220）を算出する。

次に、各週において、補正推定フル容量を算出した際の推定容量直線式の傾きと補正推定フル容量2を算出した際の推定容量直線式２の傾きの差分（絶対値）を求め、各週における差分値とする（S230）。
最後に算出した差分値が第一の故障閾値以上であれば、故障判定とする（S240）。
〔効果〕
発明が解決しようとする課題の項でも記した様に、電圧センサは、蓄電体１１の電圧の読み取りの際、±30mV程度の誤差が生じる。これにより、電圧の変化量に対するSOCの変化量が大きい領域については、間違ったSOCを算出してしまう。理想的には、この誤差は、正規分布を示す。しかしながら例えば、電圧センサ等が何等かの理由で故障等を起こした場合、正規分布の幅の広がりや、片寄りが生る。またこれは電圧の変化量に対するSOCの変化量が大きい領域の方が顕著に表れる。

本実施形態の方法で言えば信頼度の低い推定フル容量がこの領域に該当する。そこで、第２実施形態は、この特性を利用して、本実施形態の方法で生成される、信頼度の高い推定フル容量と、信頼度の低い推定フル容量を用いて電圧センサ等の傾向や、故障を検知するものである。

図１０は、第２実施形態における本実施形態の効果を示した図である。図中で、信頼度が高い場合に比べて、信頼度が低い場合の方が、電圧センサがオフセット異常を発生した（図１０のオフセット異常領域）後に、各週で算出した推定容量直線（過去の週のデータを含めて算出）の傾きは、週を重ねるにつれて大きく低下している。従って、信頼度が高い場合の直線近似式（推定容量直線式）の傾きと信頼度が低い場合の直線近似式２（推定容量直線式２）の傾きとの差分値も、週を重ねるにつれて増加し、第一の故障閾値以上になった時点で故障と判断することができる（図１０中の「オフセット異常検知」）。

これは、容量維持率を全体的な計測データから判断するよりも、電圧の変化量に対するSOCの変化が大きい領域を限定的に使用する事により、電圧センサ等の異常を早期に発見する事が可能であるという事である。なお、第一の故障閾値よりも小さい値（例えば図１０に示す正常領域とオフセット異常領域の境目における差分値）を予備的な閾値に設定しておいて、電池制御部３が予備的なアラームを発生するようしてもよい。

この結果、第２実施形態では、信頼度の低い推定容量直線の傾きが、信頼度の高い推定容量直線の傾きに対して大きく変化した為、オフセット異常を検出する事ができた。
（第３実施形態）
図１４は本発明の第３実施形態の電池制御部３Ａを説明するためのブロック図である。電池制御部３Ａは、充電範囲設定部３１、ＳＯＣ量算出部３２、充電容量算出部３３、推定フル容量算出部３４、充電面積算出部３５、信頼度算出部３６、補正推定容量算出部３７’を備える。電範囲設定部３１〜信頼度算出部３６は第１，第２実施形態と同様である。補正推定容量算出部３７’は、記憶していた過去ｋ回分の時系列毎の推定フル容量と今回の推定フル容量から指定した信頼度以上の推定フル容量のみを抽出する。その後直線近似式等により推定容量直線式を算出する。

このようにすれば、精度の悪い満充電容量を算出してしまう事がある使用状況及び使用環境下においても、蓄電体の劣化率（容量維持率）を精度よく測定することができる。
（別の実施形態）
なお、第１〜第３の実施形態で説明した蓄電制御装置と蓄電装置は専用の装置によって実現してもよいが、コンピュータ（情報処理装置）によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、メモリに格納されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをＣＰＵにおいて実行し、実行結果を、例えば、ユーザ・インタフェースに出力する。

また、今まで説明した図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
前記電圧範囲からSOC(State Of Charge)の変化量を算出するSOC量算出部と、
前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求める充電容量算出部と、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する補正推定容量算出部、
を備えたことを特徴とする蓄電制御装置。
（付記２）
前記推定フル容量と前記信頼度から補正した推定フル容量を算出する補正推定容量算出部と、初期のフル充電容量と前記第１の補正推定フル容量から容量維持率を求める容量維持率算出部と、
をさらに有することを特徴とする付記１に記載の蓄電制御装置。
（付記３）
前記推定フル容量算出部は、（１００／前記SOC量）×前記充電容量で前記推定フル容量を算出する請求項１または２に記載の蓄電制御装置。
（付記４）
前記充電面積算出部は、前記充電範囲設定部で設定した電圧範囲と前記電圧範囲に対応するＳＯＣの範囲で囲われた面積を算出する付記１から３のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
（付記５）
前記直近のフル充電面積は、前記蓄電部の通常使用時の下限電圧またはＳＯＣ０％と上限電圧の間で充電したときの前記充電面積算出部で算出した充電面積のうちの直近のものである付記４に記載の蓄電制御装置。
（付記６）
前記信頼度算出部は、前記充電面積／（前記直近のフル充電面積）×１００で前記信頼度を算出する付記４または５に記載の蓄電制御装置。
（付記７）
過去及び現在の前記推定フル容量から、前記指定した信頼度以上の複数の推定フル容量を選別し、選別した複数の推定フル容量から得た第１の近似式から前記第１の補正推定フル容量を算出する付記２から６のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
（付記８）
前記容量維持率算出部は前記初期のフル充電容量と前記第１の補正推定フル容量から、（前記第１の補正推定フル容量／前記初期のフル充電容量）×１００で前記容量維持率を求める付記２から７のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
（付記９）
過去及び現在の前記推定フル容量から、前記指定した信頼度未満の複数の推定フル容量を選別し、選別した複数の推定フル容量から得た第２の近似式から第２の補正推定フル容量を算出し、前記第１の近似式と前記第２の近似式の傾きの差分が故障閾値以上の場合に故障判定する付記７に記載の蓄電制御装置。
（付記１０）
蓄電部と、
前記蓄電部の電圧および電流を少なくとも取得する状態取得部と、
前記蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
前記電圧範囲からSOCの変化量を算出するSOC量算出部と、
前記電圧範囲を充電する充電部と、
前記状態取得部で取得した電流値から前記電圧範囲を充電する際の充電容量を求める充電容量算出部と、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する補正推定容量算出部、
を備えたことを特徴とする蓄電装置。
（付記１１）
前記推定フル容量と前記信頼度から補正した推定フル容量を算出する補正推定容量算出部と、初期のフル充電容量と前記補正推定フル容量から容量維持率を求める容量維持率算出部と、
をさらに有することを特徴とする付記１０に記載の蓄電装置。
（付記１２）
蓄電部を充電する電圧範囲を設定し、
前記電圧範囲からSOCの変化量を算出し、
前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求め、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求め、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求め、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求め、
前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別することを特徴とする蓄電制御方法。
（付記１３）
蓄電部を充電する電圧範囲を設定する処理と、
前記電圧範囲からSOCの変化量を算出する処理と、
前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求める処理と、
前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める処理と、
充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める処理と、
前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求めす処理と、
前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する処理、
をコンピュータに実行させることを特徴とする蓄電制御プログラム。

１ 蓄電部
２ 状態取得部
３ 電池制御部
４ 充放電制御部
１１ 蓄電体（セル）
２１ 電圧監視装置
２２ 電流取得装置
２３ 温度取得装置
３１ 充電範囲設定部
３２ ＳＯＣ量算出部
３３ 充電容量算出部
３４ 推定フル容量算出部
３５ 充電面積算出部
３６ 信頼度算出部
３７、３７’ 補正推定容量算出部
３８ 記憶部
３９ 容量維持率算出部
１００、２００、３００ 蓄電装置
１１０ 差分算出部
１２０ 故障判定部

Claims (10)

1. 蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
   前記電圧範囲からSOC(State Of Charge)の変化量を算出するSOC量算出部と、
   前記電圧範囲を充電する際の電流値から充電容量を求める充電容量算出部と、
   前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
   充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
   前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
   前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する補正推定容量算出部、
   を備えていることを特徴とする蓄電制御装置。
2. 前記推定フル容量と前記信頼度から補正した推定フル容量を算出する補正推定容量算出部と、初期のフル充電容量と前記第１の補正推定フル容量から容量維持率を求める容量維持率算出部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電制御装置。
3. 前記推定フル容量算出部は、（１００／前記SOC量）×前記充電容量で前記推定フル容量を算出する請求項１または２に記載の蓄電制御装置。
4. 前記充電面積算出部は、前記充電範囲設定部で設定した電圧範囲と前記電圧範囲に対応するＳＯＣの範囲で囲われた面積を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
5. 前記直近のフル充電面積は、前記蓄電部の通常使用時の下限電圧と上限電圧の間で充電したときの前記充電面積算出部で算出した充電面積のうちの直近のものである請求項４に記載の蓄電制御装置。
6. 前記信頼度算出部は、前記充電面積／（前記直近のフル充電面積）×１００で前記信頼度を算出する請求項４または５に記載の蓄電制御装置。
7. 過去及び現在の前記推定フル容量から、前記指定した信頼度以上の複数の推定フル容量を選別し、選別した複数の推定フル容量から得た第１の近似式から前記第１の補正推定フル容量を算出する請求項２から６のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
8. 前記容量維持率算出部は前記初期のフル充電容量と前記第１の補正推定フル容量から、（前記第１の補正推定フル容量／前記初期のフル充電容量）×１００で前記容量維持率を求める請求項２から７のいずれか一項に記載の蓄電制御装置。
9. 過去及び現在の前記推定フル容量から、前記指定した信頼度未満の複数の推定フル容量を選別し、選別した複数の推定フル容量から得た第２の近似式から第２の補正推定フル容量を算出し、前記第１の近似式と前記第２の近似式の傾きの差分が故障閾値以上の場合に故障判定する請求項７に記載の蓄電制御装置。
10. 蓄電部と、
    前記蓄電部の電圧および電流を少なくとも取得する状態取得部と、
    前記蓄電部を充電する電圧範囲を設定する充電範囲設定部と、
    前記電圧範囲からSOCの変化量を算出するSOC量算出部と、
    前記電圧範囲を充電する充電部と、
    前記状態取得部で取得した電流値から前記電圧範囲を充電する際の充電容量を求める充電容量算出部と、
    前記充電容量と前記SOC量を使って推定フル容量を求める推定フル容量算出部と、
    充電時の電圧範囲と前記電圧範囲に対応するSOCの範囲から充電面積を求める充電面積算出部と、
    前記充電面積と直近のフル充電面積から信頼度を求める信頼度算出部と、
    前記信頼度を算出した推定フル容量のうち、所定値以上の信頼度を有する推定フル容量を選別する補正推定容量算出部、
    を備えていることを特徴とする蓄電装置。

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