JP2019049412A - 電池パックの状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの充電率を適正に推定することができる電池パックの状態推定装置を提供する。
【解決手段】複数の電池セル２１を備えた電池パック２の状態を推定する状態推定装置であって、複数の電池セル２１のそれぞれについて初期満充電容量に対する電池パック２の使用後の満充電容量を規定したＳＯＨ（健全度）を演算する健全度演算手段１２と、電池セル２１のＳＯＣ（充電率）を演算する充電率演算手段１６と、健全度演算手段１２の演算結果からＳＯＨが最も低い最劣化セルを抽出する最劣化セル抽出手段１３と、充電率演算手段１６の演算結果から得られる最劣化セルのＳＯＣに基づいて電池パック２のＳＯＣを決定する電池パック充電率推定手段１７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックを電源とする電動車両の電池パックに関連する制御等に用いて好適の、電池パックの状態推定装置に関するものである。

電気自動車に装備される電池パックは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等のエネルギ密度の高い電池セル（二次電池）を多数備えて構成される。多くの場合、電池パックは、電池セルをモジュール化した電池モジュールが、複数直列に接続されケース内に装備されて構成される。

電池パックを使用するにあたって、電池パックの充電率（ＳＯＣ：State of Charge）を予測することが必要である。電池セルのＳＯＣを予測する一般的な手法には、電流積算法と電圧推定法との２つがあげられる。
電流積算法では、基点となるＳＯＣからの変化量を電流積算値で演算する。
電圧推定法では、電圧、電流、温度などの情報から、常時、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage，開回路電圧又は開放電圧）を予測し、このＯＣＶからＳＯＣを演算する。

ＯＣＶとＳＯＣとの間には、相関関係があり、電圧推定法では、この相関関係を利用して、ＯＣＶをＳＯＣに変換することによって現在のＳＯＣを予測する。
電圧推定法では、通電中にＯＣＶを予測して、予測したＯＣＶからＳＯＣを推定する。
電流積算法でも、安定状態で実際のＯＣＶを計測し、基点のＳＯＣを演算することがあるが、通電中に電圧からＳＯＣを演算することは行わない。
また、電流積算法と電圧推定法とを組み合せてＳＯＣを演算する技術（特許文献１）や、さらに、電流積算法と電圧推定法とを組み合せて状況に応じて重み付けを変えながらＳＯＣを演算する技術も開発されている。

また、推定されるＳＯＣは電池セルによって異なる値となるため、予測した各電池セルＳＯＣから電池パックのＳＯＣを推定する手法も必要となる。これに関して、特許文献２には、電池パック（組電池）を構成する複数の電池セル（単電池）のＳＯＣ〔残存容量（％）〕をそれぞれ予測して、これらの各電池セルのＳＯＣのうち最小のＳＯＣを電池パックのＳＯＣとする技術が開示されている。また、特許文献２では、各電池セルのＳＯＣの平均値に対して所定量以上ＳＯＣが小さい電池セルを劣化電池と判定している。

特開２０１４−２０２５５１号公報 特開平８−３１７５７２号公報

特許文献２の技術では、各電池セルのＳＯＣのうち最小のＳＯＣを電池パックのＳＯＣとしているため、電池パックのＳＯＣは低目に推定されることになり、ＳＯＣに基づいて放電を制御することにより電池セルの過放電は抑制することができる。しかし、ＳＯＣに基づいて充電を制御する場合には過充電を抑制することはできない。

本発明は、このような課題に着目して創案されたもので、電池パックの充電率を適正に推定することができる電池パックの状態推定装置を提供することを目的としている。

（１）本発明の電池パックの状態推定装置は、複数の電池セルを備えた電池パックの状態を推定する状態推定装置であって、前記複数の電池セルのそれぞれについて初期満充電容量に対する前記電池パックの使用後の満充電容量を規定した健全度を演算する健全度演算手段と、前記複数の電池セルの少なくとも何れかの充電率を演算する充電率演算手段と、前記健全度演算手段の演算結果から前記複数の電池セルのうち前記健全度が最も低い最劣化セルを抽出する最劣化セル抽出手段と、前記充電率演算手段の演算結果から得られる前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定する電池パック充電率推定手段と、を備えていることを特徴としている。

（２）前記電池パックは車両に搭載された走行用電池パックであって、前記健全度演算手段は、前記車両を起動するスイッチがオン状態で前記健全度の演算を実施し、前記スイッチがオフに切り替わった際に、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルを記憶する記憶手段を備え、前記電池パック充電率推定手段は、前記スイッチがオンに切り替わった際に、前記記憶手段に記憶された前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を演算することが好ましい。

（３）前記電池パック充電率推定手段は、前記スイッチのオン状態中に、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルが変更された場合、前記最劣化セルが切り替わる前後での前記最劣化セルの充電率の変化量が所定量以下であれば、前記スイッチがオン状態にあったとしても、変更後の前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を演算することが好ましい。

（４）前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果から前記複数の電池セルのうち電圧が最も低い最低電圧セルを抽出する最低電圧セル抽出手段と、前記電池パックの使用状態に応じて前記電池パックが所定の劣化状態にあるか否かを判定する劣化状態判定手段と、を備え、前記電池パック充電率推定手段は、前記劣化状態判定手段が前記劣化状態を判定しない場合には、前記最低電圧セル抽出手段により抽出された前記最低電圧セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定し、前記劣化状態判定手段が前記劣化状態を判定した場合には、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定することが好ましい。

（５）前記劣化状態判定手段は、前記健全度演算手段の演算結果から、前記複数の電池セルの前記健全度の平均値と、前記最劣化セルの前記健全度との差が所定差以上であれば前記電池パックが所定の劣化状態にあると判定することが好ましい。

（６）前記電池セルを流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから当該電池セルの内部抵抗値を演算する内部抵抗演算手段と、を備え、前記健全度演算手段は、前記内部抵抗演算手段により演算された前記電池セルの内部抵抗値と、前記温度検出手段により検出された当該電池セルの温度値と、から前記健全度を演算することが好ましい。

本発明によれば、最劣化した電池セルの充電率に基づいて電池パックの充電率を決定するので、電池パックの充電率を適正に推定することができ、電池パックの充電率に基づいて電池パックの放電や充電を適切に制御することが可能になる。

一実施形態に係る電池パック及びその状態推定装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る状態推定装置による電池セルの健全度（ＳＯＨ）及び最劣化セルの抽出を説明するブロック図である。 一実施形態に係る状態推定装置による電池パックの充電率（ＳＯＣ）の演算方式の切り替えを説明するブロック図である。 図３に示す劣化セル方式による充電率（ＳＯＣ）の演算を説明するブロック図である。 図３に示す最低電圧セル方式による充電率（ＳＯＣ）の演算を説明するブロック図である。 開回路電圧Ｅ_０の推定にかかる回帰直線を取得するための電圧−電流グラフである。 電池セルの健全度（ＳＯＨ）と内部抵抗との関係を示すグラフである。 電池セルの健全度（ＳＯＨ）と開回路電圧（ＯＣＶ）との関係を示すグラフである。 一実施形態に係る電池パックの状態推定装置の処理を説明するフローチャートである。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができると共に、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．装置構成］
図１に示すように、本実施形態に係る電池パック２は、多数の電池セル（単電池）２１を備えており、ここでは、複数の直列接続された電池セル２１をモジュール化した電池モジュール２０が、複数直列に配置されて電池パック２が構成されている。電池セル２１は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等のエネルギ密度の高い二次電池である。また、本実施形態の電池パック２は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に車両駆動源として搭載された走行用の電動モータ１に電力を供給する電源として、電気回路３内に組み込まれた走行用電池パックである。

電池パックの状態推定装置は、電池パック２内のそれぞれの電池セル２１の電流値（充放電電流）Ｉｓ，電圧値Ｅｓ，温度値Ｔｓを検出する電流センサ（電流検出手段）３１，電圧センサ（電圧検出手段）３２，温度センサ（温度検出手段）３３と、これらの検出情報に基づいて電池パック２の状態を推定する処理装置１０とを備えている。なお、「電流値Ｉs」は「電流Ｉs」とも記載し、「電圧値Ｅs」は「電圧Ｅs」とも記載し、「温度値Ｔｓ」は「温度Ｔｓ」とも記載する。

電池パック２内の各電池セル２１は直列に接続されているので何れの電池セル２１にも等しい電流が流れる。そこで、電流センサ３１は、電気回路３内のいずれかの箇所に１つだけ設けられている。
電圧センサ３２は各電池セル２１の端子間にそれぞれ設けられている。
温度センサ３３もそれぞれの電池セル２１に設けることが好ましいが、各電池モジュール２０内では各電池セル２１の温度Ｔｓがほぼ等しいと考えられれば、各電池モジュール２０単位で温度センサ３３を設けてもよい。

処理装置１０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ等の不揮発性メモリ、ＣＰＵでの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ等の揮発性メモリ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート、時間をカウントするタイマー等を備えたコンピュータである。

処理装置１０は、内部抵抗演算部（内部抵抗演算手段）１１と、セルＳＯＨ演算部（健全度演算手段）１２と、最劣化セル抽出部（最劣化セル抽出手段）１３と、劣化状態判定部（劣化状態判定手段）１４と、最低電圧セル抽出部（最低電圧セル抽出手段）１５と、セルＳＯＣ演算部（充電率演算手段）１６と、電池パックＳＯＣ推定部（電池パック充電率推定手段）１７と、セルＯＣＶ推定部（開回路電圧推定手段）１８とを機能要素として備えている。

処理装置１０のこれらの各部１１〜１８は、車両を起動する図示しないスイッチ（パワースイッチ）がオンとなっていることを条件に、予め設定された制御周期に従って周期的に作動して各処理を行う。
また、処理装置１０は、装置停止中に状態推定データを保持する不揮発性メモリを用いた記憶部（記憶手段）１９を備えている。パワースイッチがオフからオンに切り替わった際には、記憶部１９に記憶された状態推定データを適宜用いて各部１１〜１８の処理が行われる。

内部抵抗演算部１１は、電流センサ３１により検出された電流Ｉs［Ａ］と電圧センサ３２により検出された電圧Ｅs［Ｖ］とから、各電池セル２１の内部抵抗値Ｒsi［Ω］（内部抵抗値Ｒsiは、「内部抵抗Ｒsi」とも記載する）を演算する。この内部抵抗Ｒsiの演算には公知の手法が種々あり、何れの手法を用いてもよい。以下、その一例を説明する。

内部抵抗演算部１１では、電池セル２１の内部抵抗Ｒsiを演算する際には、まず、セルＯＣＶ推定部１８により、電池セル２１の開回路電圧〔開放電圧、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）〕Ｅ_０を推定する。そして、推定した開回路電圧Ｅ_０と、検出された充放電電流の電流Ｉsと、検出された電圧Ｅsとから、下記の式（１）によって内部抵抗Ｒsiを算出する。
Ｅs＝Ｅ_０−Ｉs×Ｒsi ・・・（１）

ここで、開回路電圧Ｅ_０の推定を説明する。まず、図６に示すように、電流Ｉを横軸とし電圧Ｅを縦軸とした電圧−電流グラフ上に、検出された（電流Ｉs，電圧Ｅs）をプロット（×印）し、多数のデータから回帰直線を取得する。この回帰直線の縦軸切片がその電池セル２１の開回路電圧（開放電圧）Ｅ_０となる。

セルＳＯＨ演算部１２は、内部抵抗演算部１１により演算された各電池セル２１の内部抵抗Ｒsiと当該電池セル２１の温度Ｔｓとから当該電池セル２１のＳＯＨ（State of Health、即ち、健全度、或いは劣化度）を演算する。なお、ＳＯＨは、初期満充電容量（初期最大充電量）Ｃｆｓに対する現在の満充電容量（最大充電量）、即ち、経年的な使用後の満充電容量Ｃｆｐをいうが、本実施形態では、ＳＯＨは下記の式（２）によって定義される。このＳＯＨの演算にも公知の手法が種々あり、何れの手法を用いてもよい。以下、その一例を説明する。
ＳＯＨ＝（Ｃｆｐ／Ｃｆｓ）×１００〔％〕 ・・・（２）

電池のＳＯＨとその内部抵抗Ｒとの間には、図７に示すような相関関係、つまり、ＳＯＨが低下するほど内部抵抗Ｒが増大する特性がある。ただし、一般に、電池の内部抵抗Ｒは電池の温度に応じて変動し、温度が高くなるほど低下し（図７の二点鎖線を参照）、温度が低くなるほど上昇する（図７の一点鎖線を参照）特性がある。

そこで、セルＳＯＨ演算部１２では、図２に示すように、内部抵抗演算部１１により演算された各電池セル２１の内部抵抗Ｒsiを、その時の各電池セル２１の温度Ｔｓに応じて基準温度相当の値になるように温度補正して、基準温度時の相関関係を示す特性線（図７の実線を参照）を用いて、温度補正した内部抵抗Ｒsitを対応するＳＯＨに変換する。

最劣化セル抽出部１３は、電池パック２内の全ての電池セル２１のＳＯＨ（セルＳＯＨ）の中からＳＯＨが最も低い電池セル２１を最劣化セルとして抽出し、この最劣化セルとして抽出した電池セル２１のＩＤ（劣化セルＩＤ）を出力する。この劣化セルＩＤは記憶部１９に状態推定データとして記憶され、最劣化セル抽出部１３で抽出された劣化セルＩＤが変わった場合には最新のものに更新される。

劣化状態判定部１４は、図２，図３に示すように、セルＳＯＨ演算部１２の演算結果から、電池パック２が所定の劣化状態にあるか否かを判定する。具体的には、電池パック２内の全ての電池セル２１のＳＯＨ（セルＳＯＨ）の平均値（平均ＳＯＨ）を算出し、この平均ＳＯＨと、抽出された最劣化セルのＳＯＨ（最劣化セルＳＯＨ）との差（ＳＯＨ差＝平均ＳＯＨ−最劣化セルＳＯＨ）を予め設定された所定ＳＯＨ差と比較して、ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上であれば電池パック２が所定の劣化状態にあると判定する。この劣化判定の結果は記憶部１９に状態推定データとして記憶される。
また、劣化状態判定部１４は、新車からの走行距離など電池パック２の使用状態と相関する値を用いて単純に劣化状態を判定してもよい。この場合、走行距離に応じて、所定の走行距離までは劣化状態にないと判定し、所定の走行距離を越えた場合は劣化状態にあると判定する。

最低電圧セル抽出部１５は、電池パック２内の全ての電池セル２１の中から、検出された電圧Ｅsが最も低い電池セル２１を最低電圧セルとして抽出し、この最低電圧セルとして抽出した電池セル２１のＩＤ（最低電圧セルＩＤ）を出力する。

セルＳＯＣ演算部１６は、最劣化セルとして抽出された電池セル２１又は最低電圧セルとして抽出された電池セル２１のＳＯＣ（State of Charge、即ち、充電率）を演算する。なお、ＳＯＣは下記の式（３）によって定義される。このＳＯＣの演算にも電流積算法や電圧推定法など公知の手法が種々あり、何れの手法を用いてもよい。以下、その一例を説明する。
ＳＯＣ＝(Ｃｐ／Ｃｆｐ）×１００〔％〕 ・・・（３）
ただし、 Ｃｐ：現在の充電容量
Ｃｆｓ：現在の満充電容量（最大充電量）

ここでは、ＯＣＶ推定法を用いてＳＯＣを推定する。
つまり、図８に示すＯＣＶ−ＳＯＣ曲線に応じた変換マップ（図示略）が予め用意されており、この変換マップを用いて、セルＯＣＶ推定部１８により推定された当該電池セル２１の開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０をＳＯＣに変換する。なお、変換マップは基準温度下におけるものである。開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０は電池セル２１の温度Ｔｓによって変化するので、セルＳＯＣ演算部１６では、当該電池セル２１の温度Ｔｓに応じて開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０を補正したうえで、変換マップを用いてＳＯＣを演算する。

したがって、最劣化セルのＳＯＣを演算する場合、図４に示すように、最劣化セル抽出部１３から出力された劣化セルＩＤに基づいて、最劣化セルの電圧Ｅｓと温度Ｔｓとを抽出し、抽出された最劣化セルの電圧Ｅｓと電流Ｉｓとから、最劣化セルの開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０を求め、抽出された最劣化セルの温度Ｔｓに応じて開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０を補正したうえで、変換マップを用いてＳＯＣを演算する。

最低電圧セルのＳＯＣを演算する場合、図５に示すように、最低電圧セル抽出部１５から出力された最低電圧セルＩＤで紐付された最低電圧セルの電圧Ｅｓと温度Ｔｓとを抽出し、この電圧Ｅｓと検出された電流Ｉｓとから、最低電圧セルの開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０を求め、最低電圧セルの温度Ｔｓに応じて開回路電圧（ＯＣＶ）Ｅ_０を補正したうえで、変換マップを用いてＳＯＣを演算する。

電池パックＳＯＣ推定部１７は、最低電圧セルのＳＯＣに基づいて電池パック２のＳＯＣを決定するが、劣化状態判定部１４が劣化状態を判定しない場合には、セルＳＯＣ演算部１６で演算された最低電圧セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定し、劣化状態判定部１４が劣化状態を判定した場合には、セルＳＯＣ演算部１６で演算された最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。

つまり、図３に示すように、平均ＳＯＨと最劣化セルＳＯＨとのＳＯＨ差（平均ＳＯＨ−最劣化セルＳＯＨ）を算出し、このＳＯＨ差を所定ＳＯＨ差と比較する。ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上であれば電池パック２が所定の劣化状態にあると判定され、最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。また、ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上でなければ電池パック２が所定の劣化状態にはないと判定され、最低電圧セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。

なお、電池パックＳＯＣ推定部１７は、パワースイッチのオン状態継続中（ワントリップ中）に、最劣化セル抽出部１３で抽出された最劣化セルが切り替わった場合、そのまま最劣化セルを切り替わったものに変更すると推定される電池パック２のＳＯＣが急変するおそれがある。これを回避するために、最劣化セル抽出部１３で抽出された最劣化セルの変更を制限して採用するようになっている。

このために、電池パックＳＯＣ推定部１７は、この最劣化セルが切り替わる前後での最劣化セルのＳＯＣの変化量（即ち、その時点の最劣化セルのＳＯＣと切り替わった後の最劣化セルのＳＯＣとの差）を予め設定された所定量と比較する。
そして、ＳＯＣの変化量が所定量よりも大きければ、最劣化セルの更新を行わず、切り替わる前の最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。また、ＳＯＣの変化量が所定量以下であれば、パワースイッチがオン状態継続中であっても、最劣化セルの更新を行い、切り替わった後の最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。

〔フローチャート〕
本実施形態に係る電池パックの状態推定装置は、上述のように構成されるので、パワースイッチがオンとされている状況下で、例えば図９のフローチャートに示すような処理を所定の制御周期で繰り返して電池パック２のＳＯＣを推定することができる。

つまり、処理装置１０では、まず、電流センサ３１、電圧センサ３２、温度センサ３３から、各電池セル２１の電流Ｉｓ、電圧Ｅｓ、温度Ｔｓの各検出情報を取得する（ステップＳ１０）。そして、電流Ｉｓ，電圧Ｅｓから各電池セル２１の内部抵抗Ｒsiを演算する（ステップＳ２０）。さらに、この内部抵抗Ｒsiと温度Ｔｓとから各電池セル２１のＳＯＨを演算する（ステップＳ３０）。

演算された各電池セル２１のＳＯＨから電池パック２の劣化を判定する（ステップＳ４０）。つまり、電池パック２内の全ての電池セル２１のＳＯＨから平均ＳＯＨを求め、この平均ＳＯＨと、最劣化セルのＳＯＨとの差であるＳＯＨ差を求め、ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上であるか否かにより電池パック２の劣化を判定する。

ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上であれば電池パック２が劣化状態にあると判定し、最劣化セルＩＤを抽出し（ステップＳ５０）、最劣化セルＩＤで特定された電池セル２１のＳＯＣを演算する（ステップＳ６０）。そして、この最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する（ステップＳ９０）。

ＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差未満であれば電池パック２が劣化状態にないと判定し、最低電圧セルＩＤを抽出し（ステップＳ７０）、最低電圧セルＩＤで特定された電池セル２１のＳＯＣを演算する（ステップＳ８０）。そして、この最低電圧セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する（ステップＳ９０）。

〔作用及び効果〕
本実施形態に係る電池パックの状態推定装置は、上述のように構成されるので、以下のような作用及び効果を得ることができる。

（１）電池パック２を構成する全ての電池セル２１のうちで最も劣化した最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定するので、電池パック２のＳＯＣを適正に推定することができる。

つまり、電池パック２の充放電を制御する際に、電池パック２を構成する各電池セル２１の劣化を抑えることが重要である。電池パック２の全ての電池セル２１のうちの最劣化セルが最も劣化が進み易いため、電池パック２を管理するうえでこの最劣化セルの劣化を抑えることが重要となる。電池パック２の充放電を制御する際に、最劣化セルのＳＯＣに着目することにより、最劣化セルのＳＯＣを最適領域内に保持することができ、電池パック２を適切に管理することができる。

なお、特許文献２では、各電池セルのＳＯＣの平均値に対して所定量以上ＳＯＣが小さい電池セルを劣化電池（最劣化セル）と判定しているが、上記のようにＳＯＣは現在の充電容量Ｃｐの現在の満充電容量（最大充電量）Ｃｆｓに対する比（Ｃｐ／Ｃｆｓ）であり、最劣化セルのＳＯＣが他よりも低くなるとは限らない。本装置では、ＳＯＨに基づいて最劣化セルを判定しているので、最劣化セルを適切に抽出することができる。

（２）電池パックＳＯＣ推定部１７は、劣化状態判定部１４が劣化状態を判定しない場合には、最低電圧セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定し、劣化状態判定部１４が劣化状態を判定した場合には、最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定するので、例えば、電池パック２が新品（各電池セル２１が新品）の状態からある程度の期間は、劣化状態とは判定されない。このような場合には、各電池セル２１間の劣化の差はわずかであり、最低電圧セルに着目してＳＯＣを求めても支障はない。そこで、この場合には、よりシンプルに抽出できる最低電圧セルに着目してＳＯＣを求めることにより、処理を簡素化することができる。

なお、劣化状態判定部１４の判定情報が得られない場合にも、劣化状態判定部１４が劣化状態を判定しないものとして、最低電圧セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定する。これによって、どのような状況下でも確実に電池パック２のＳＯＣを推定することができる。

（３）また、劣化状態判定部１４では、電池パック２内の全ての電池セル２１のＳＯＨの平均値（平均ＳＯＨ）と、最劣化セルのＳＯＨとのＳＯＨ差が所定ＳＯＨ差以上であれば電池パック２が所定の劣化状態にあると判定するので、確実に且つ適正に電池パック２の劣化を判定することができる。

（４）また、セルＳＯＨ演算部１２は、内部抵抗演算部１１により演算された電池セル２１の内部抵抗Ｒsiと、温度センサ３３により検出された電池セル２１の温度ＴｓとからＳＯＨを演算するので、確実に且つ適正にＳＯＨを得ることができる。

（５）電池パックＳＯＣ推定部１７は、ワントリップ中に、最劣化セル抽出部１３で抽出された最劣化セルが切り替わった場合、この最劣化セルが切り替わる前後での最劣化セルのＳＯＣの変化量が所定量よりも大きければ、最劣化セルの更新を行わず、切り替わる前の最劣化セルのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定するので、電池パック２のＳＯＣの急変が防止され、電池パック２のＳＯＣに基づいた各制御を安定して行うことができ、また、ＳＯＣを車室内に表示する場合にも表示の急変が防止されるためドライバ等に違和感を与えることがない。

一方、電池パックＳＯＣ推定部１７は、ワントリップ中に、最劣化セル抽出部１３で抽出された最劣化セルが切り替わった場合、この最劣化セルが切り替わる前後での最劣化セルのＳＯＣの変化量が所定量以下であれば、最劣化セルの更新を行って電池パック２のＳＯＣを推定するので、適正に電池パック２のＳＯＣを推定することができる。

（６）なお、電池パックＳＯＣ推定部１７は、最劣化セルのＳＯＣの変化量が所定量よりも大きい場合、最劣化セルの更新を行わないので、電池パック２のＳＯＣの推定値が、本来の推定値と乖離することになるが、ワントリップが終了したら、記憶部１９に記憶されている最新の判定結果の最劣化セルＩＤに基づいて電池パック２のＳＯＣを推定するので、乖離状態は解消される。

〔その他〕
以上、実施形態を説明したが、本発明に係る電池パックの状態推定装置は、かかる実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば上記実施形態では、劣化状態判定部１４で劣化判定された時には最劣化セルＩＤのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定し、劣化判定されない時には最低電圧セルＩＤのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定しており、劣化状態判定部１４の劣化判定に応じて電池パック２のＳＯＣの推定を変更しているが、常に最劣化セルＩＤのＳＯＣを電池パック２のＳＯＣに決定するようにしてもよい。

また、劣化状態に応じて電池パック２のＳＯＣの推定を変更する場合も、劣化状態判定部１４による劣化判定の手法は実施形態のものに限定されるものではない。
さらに、ＳＯＨやＳＯＣの演算手法も、実施形態のものに限定されるものではなく、種々の手法を適用することができる。
また、上記実施形態では電池パック２が車両の駆動源としての電動モータ１の電源として用いられる例を説明したが、電池パック２の負荷には車両の電動モータ１に限らず種々のものを適用することができる。
上記実施形態では、電池セル２１が全て直列に接続されて電池パック２を構成する例を説明したが、電池パック２には、並列接続された電池セル２１が含まれていてもよい。

１ 走行用の電動モータ
２ 電池パック
３ 電気回路
２０ 電池モジュール
２１ 電池セル（単電池）
３１ 電流センサ（電流検出手段）
３２ 電圧センサ（電圧検出手段）
３３ 温度センサ（温度検出手段）
１０ 処理装置
１１ 内部抵抗演算部（内部抵抗演算手段）
１２ セルＳＯＨ演算部（健全度演算手段）
１３ 最劣化セル抽出部（最劣化セル抽出手段）
１４ 劣化状態判定部（劣化状態判定手段）
１５ 最低電圧セル抽出部（最低電圧セル抽出手段）
１６ セルＳＯＣ演算部（充電率演算手段）
１７ 電池パックＳＯＣ推定部（電池パック充電率推定手段）
１８ セルＯＣＶ推定部（開回路電圧推定手段）
１９ 記憶部（記憶手段）
Ｃｆｐ 現在の満充電容量（最大充電容量）
Ｃｆｓ 初期満充電容量
Ｃｐ 現在の充電容量
Ｅs 電池セル２１の電圧値
Ｅ_０ 電池セル２１の開回路電圧〔開放電圧、ＯＣＶ〕
Ｉs 電池セル２１の電流値
Ｒsi 電池セル２１の内部抵抗値
Ｔｓ 電池セル２１の温度値

Claims (6)

1. 複数の電池セルを備えた電池パックの状態を推定する状態推定装置であって、
   前記複数の電池セルのそれぞれについて初期満充電容量に対する前記電池パックの使用後の満充電容量を規定した健全度を演算する健全度演算手段と、
   前記複数の電池セルの少なくとも何れかの充電率を演算する充電率演算手段と、
   前記健全度演算手段の演算結果から前記複数の電池セルのうち前記健全度が最も低い最劣化セルを抽出する最劣化セル抽出手段と、
   前記充電率演算手段の演算結果から得られる前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定する電池パック充電率推定手段と、を備えている
   ことを特徴とする電池パックの状態推定装置。
2. 前記電池パックは車両に搭載された走行用電池パックであって、
   前記健全度演算手段は、前記車両を起動するスイッチがオン状態で前記健全度の演算を実施し、前記スイッチがオフに切り替わった際に、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルを記憶する記憶手段を備え、
   前記電池パック充電率推定手段は、前記スイッチがオンに切り替わった際に、前記記憶手段に記憶された前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を演算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池パックの状態推定装置。
3. 前記電池パック充電率推定手段は、前記スイッチのオン状態中に、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルが変更された場合、前記最劣化セルが切り替わる前後での前記最劣化セルの充電率の変化量が所定量以下であれば、前記スイッチがオン状態にあったとしても、変更後の前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を演算する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パックの状態推定装置。
4. 前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段の検出結果から前記複数の電池セルのうち電圧が最も低い最低電圧セルを抽出する最低電圧セル抽出手段と、
   前記電池パックの使用状態に応じて前記電池パックが所定の劣化状態にあるか否かを判定する劣化状態判定手段と、を備え、
   前記電池パック充電率推定手段は、
   前記劣化状態判定手段が前記劣化状態を判定しない場合には、前記最低電圧セル抽出手段により抽出された前記最低電圧セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定し、
   前記劣化状態判定手段が前記劣化状態を判定した場合には、前記最劣化セル抽出手段により抽出された前記最劣化セルの充電率に基づいて前記電池パックの充電率を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電池パックの状態推定装置。
5. 前記劣化状態判定手段は、前記健全度演算手段の演算結果から、前記複数の電池セルの前記健全度の平均値と、前記最劣化セルの前記健全度との差が所定差以上であれば前記電池パックが所定の劣化状態にあると判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電池パックの状態推定装置。
6. 前記電池セルを流れる電流を検出する電流検出手段と、
   前記電池セルの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、
   前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから当該電池セルの内部抵抗値を演算する内部抵抗演算手段と、を備え、
   前記健全度演算手段は、前記内部抵抗演算手段により演算された前記電池セルの内部抵抗値と、前記温度検出手段により検出された当該電池セルの温度値と、から前記健全度を演算する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電池パックの状態推定装置。

Images