JP2019158836A - 推定装置および推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＯＣの推定精度を向上させること。【解決手段】実施形態に係る推定装置は、算出部と、記憶部と、推定部とを備える。算出部は、二次電池の等価回路モデルにおける開放電圧を算出する。記憶部は、開放電圧と二次電池の充電状態との相関関係を近似した曲線であり、分割された領域毎に異なる関数が割り当てられた特性曲線を記憶する。推定部は、算出部によって算出された開放電圧と記憶部に記憶された特性曲線とに基づいて二次電池の充電状態を推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、推定装置および推定方法に関する。

従来、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＥＶ（Electric Vehicle）に搭載されるリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ：Lithium-Ion rechargeable Battery）等の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）をリチウムイオン二次電池の等価回路モデルを用いて推定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

かかる技術では、等価回路モデルから逐次的最小二乗法（ＲＬＳ：Recursive Least Square）を用いて開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を算出し、算出したＯＣＶと二次電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す関数とに基づき、関数拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ：Extended Kalman Filter）を用いてＳＯＣの推定する。

特開２０１６―６５８２８号公報

しかしながら、従来技術では、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性が複雑な曲線である場合、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す関数と実際のＳＯＣ−ＯＣＶ特性と誤差が大きくなり、ＳＯＣの推定精度が低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる推定装置および推定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態に係る推定装置は、算出部と、記憶部と、推定部とを備える。前記算出部は、二次電池の等価回路モデルにおける開放電圧を算出する。前記記憶部は、前記開放電圧と前記二次電池の充電状態との相関関係を近似した曲線であり、分割された領域毎に異なる関数が割り当てられた特性曲線を記憶する。前記推定部は、前記算出部によって算出された前記開放電圧と前記記憶部に記憶された前記特性曲線とに基づいて前記二次電池の前記充電状態を推定する。

本発明によれば、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

図１は、推定方法の概要を示す図である。 図２は、推定装置のブロック図である。 図３は、二次電池の等価回路モデルを示す図である。 図４は、特性曲線の具体例を示す図である。 図５Ａは、切替部による処理の具体例を示す図(その１)である。 図５Ｂは、切替部による処理の具体例を示す図(その２)である。 図５Ｃは、切替部による処理の具体例を示す図(その３)である。 図５Ｄは、切替部による処理の具体例を示す図(その４)である。 図６は、推定装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る推定装置および推定方法について詳細に説明する。なお、本実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１を用いて実施形態に係る推定方法の概要について説明する。図１は、推定方法の概要を示す図である。なお、かかる推定方法は、図１に示す推定装置１によって実行される。

実施形態に係る推定方法は、二次電池Ｂの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を二次電池Ｂの等価回路モデルに基づいて推定する。具体的には、まず、二次電池Ｂの電圧ｕおよび電流ｉから逐次的最小二乗法（ＲＬＳ：Recursive Least Square）を用いて等価回路モデルにおける開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を算出する。

その後、ＯＣＶとＳＯＣ−ＯＣＶ特性の相関関係を示す特性曲線Ｆとを用いて拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ：Extended Kalman Filter）によりＳＯＣの推定を行う。ここで、特性曲線Ｆは、二次電池Ｂを充放電させたときのＳＯＣとＯＣＶの観測値に対して例えば、最小二乗法等によって導出された関数である。

また、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性の観測値を忠実に再現しようとすると、特性曲線Ｆを示す関数の多項式の次数が増加し、多項式の次数を少なくすると、観測値と特性曲線Ｆとの誤差が大きくなる。このため、ＳＯＣを精度よく推定する場合、特性曲線Ｆの次数を増加させることが好ましいが、多項式の次数を増加させるとＥＫＦによる演算処理の負荷が増大する。

そこで、実施形態に係る推定方法では、特性曲線Ｆを複数の領域に分割し、領域毎に関数を割り当てることとした。つまり、実施形態に係る推定方法では、特性曲線Ｆを複数の関数に分割することで、それぞれの関数を実測値に対して精度よく近似させることとした。

具体的には、まず、実施形態に係る推定方法では、ＯＣＶを算出する（ステップＳ１）。実施形態に係る推定方法では、上記のように、電圧ｕおよび電流ｉからＲＬＳを用いてＯＣＶを算出することが可能である。なお、かかるＲＬＳの算出手順については後述する。

続いて、実施形態に係る推定方法では、ＯＣＶと特性曲線Ｆとに基づいて例えば、ＥＫＦを用いてＳＯＣを推定する（ステップＳ２）。ここで、本実施形態では、図１に示すように、特性曲線Ｆは、複数の領域に分割され、領域毎に異なる関数が割り当てられる。

図１に示す例では、特性曲線Ｆが３つの関数ｆ１〜ｆ３を有する場合について示している。具体的には、関数ｆ１は、ＳＯＣが０〜ａ（％）の領域Ａ１に対して割り当てられた関数であり、関数ｆ２は、ＳＯＣがａ〜ｂ（％）の領域Ａ２に対して割り当てられた関数である。また、関数ｆ３は、ＳＯＣがｂ〜１００（％）の領域Ａ３に割り当てられた関数である。

例えば、関数ｆ１〜ｆ３は、それぞれの領域毎の観測値に対して最小二乗法等によって導出された関数であり、関数ｆ１〜ｆ３を含む特性曲線Ｆは、推定装置１に予め記憶される。

つまり、実施形態に係る推定方法では、複数の関数（ｆ１〜ｆ３）を用いて特性曲線Ｆを表現するので、それぞれの関数（ｆ１〜ｆ３）の次数を抑えることができる。

そして、実施形態に係る推定方法では、ＯＣＶの値に応じて適宜関数ｆ１〜ｆ３を使い分けてＥＫＦを実行する。これにより、ＥＫＦによる演算の処理負荷を抑えることが可能となる。

また、実施形態に係る推定方法では、領域（Ａ１〜Ａ３）毎に関数を割り当てることで、それぞれの関数は次数が低くとも、観測値を表現するのに、十分な精度を有する。言い換えれば、それぞれの関数は、少ない次数で十分に観測値を表現することが可能となる。

したがって、実施形態に係る推定方法では、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

次に、図２を用いて実施形態に係る推定装置１の構成例について説明する。図２は、推定装置１のブロック図である。なお、図２には、二次電池Ｂおよび上位ＥＣＵ(Electronic Control Unite)５をあわせて示す。また、以下では、二次電池Ｂおよび推定装置１が車両に搭載される場合について説明する。

二次電池Ｂは、例えば、リチウムイオン二次電池（ＬＩＢ：Lithium-Ion rechargeable Battery）である。例えば、二次電池Ｂは、上位ＥＣＵ５によって充放電が制御される。

上位ＥＣＵ５は、車両の走行状態に基づいて二次電池Ｂの充放電を制御する。例えば、上位ＥＣＵ５は、推定装置１によって推定されたＳＯＣの値が適正範囲内に収まるように、二次電池Ｂと発電機（図示せず）との間に設けられたスイッチ（図示せず）の開閉（オン／オフ）を制御する。

推定装置１は、制御部２と、記憶部３とを備える。また、制御部２は、変換部２１と、カウンタ部２２と、算出部２３と、切替部２４と、推定部２５とを備える。制御部２は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、例えば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の変換部２１、カウンタ部２２、算出部２３、切替部２４および推定部２５として機能する。

また、制御部２の変換部２１、カウンタ部２２、算出部２３、切替部２４および推定部２５の少なくともいずれか一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３は、例えば、ＲＡＭやデータフラッシュに対応する。ＲＡＭやデータフラッシュは、サンプリングデータ情報３１、特性情報３２および切替条件情報３３や各種プログラムの情報を記憶することができる。なお、推定装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

制御部２の変換部２１は、二次電池Ｂの電流ｉおよび電圧ｕを一定周期でサンプリング値へ変換する。例えば、変換部２１は、図示しない電流センサおよび電圧センサを介して二次電池Ｂの電流ｉおよび電圧ｕを取得し、電流ｉおよび電圧ｕに対してＡＤ変換を行うことで、電流ｉおよび電圧ｕをサンプリング値へ変換する。

なお、以下では、電流ｉのサンプリング値について電流観測値ｉ、電圧ｕのサンプリング値について電圧観測値ｕと記載する場合がある。また、電流観測値ｉおよび電圧観測値ｕを総称してサンプリング値と記載する。

変換部２１は、電流観測値ｉをカウンタ部２２へ順次通知するとともに、電流観測値ｉおよび電圧観測値ｕを記憶部３にサンプリングデータ情報３１として記憶する。

カウンタ部２２は、いわゆるクーロンカウンタであり、変換部２１から通知される電流観測値ｉに基づいて二次電池Ｂの充放電電流を積算する。なお、充放電電流とは、二次電池Ｂの充電電流量に対する放電電流量の差分である。

そして、カウンタ部２２は、充放電電流に基づき、式（１）「ＳＯＣ（ｋ＋１）＝ＳＯＣ（ｋ）＋電流積分／ＦＣＣ」によりＳＯＣを推定する。ここで、電流積分は、充放電電流に相当し、ｋは、離散化した時間のインデックスであり、換言すれば、ステップ数である。また、ＦＣＣは、満充電容量と呼ばれる定数である。

算出部２３は、変換部２１から通知されるサンプリング値に基づいて二次電池Ｂの等価回路モデルにおける開放電圧（ＯＣＶ）を算出する。算出部２３は、サンプリング値に対して上記のＲＬＳを用いてＯＣＶを算出する。

ここで、算出部２３が実行する算出処理について、図３を用いて、より具体的に説明する。図３は、二次電池Ｂの等価回路モデルを示す図である。

ここで、抵抗値Ｒ_ａは電解質中のリチウムイオンの物質移動に対する抵抗で、（Ｒ_ｂ，Ｃ_ｂ）は抵抗値Ｒ_ｂの抵抗素子ならびに静電容量Ｃ_ｂからなる並列回路における界面電荷移動抵抗を示す。また、端子電圧をｕ_Lと、電流をｉと、それぞれ定義する。

また、電流ｉやステップ数（ｋ−１）の端子電圧ｕ_L等にかかる係数をｂ０，ｂ１，ａ１，ｆと定義した場合に、図３に示す等価回路モデルにおいては、端子電圧ｕ_L（ｋ）は、

式（２）のようにあらわすことができる。

ここで、公知ではあるが、ＲＬＳによる演算式を示しておく。まず、φ（ｋ）およびθを下記式（３），（４）のように定義する。＾Ｔは転置である。

そのうえで、下記式（５）に示すように初期値を設定する。

ここで、Ｐは推定誤差の共分散行列である。γは大きな正数でたとえば「１０」であり、λは忘却係数でたとえば「０．９９」である。

そして、逐次処理として、下記式（６）〜（８）が演算される。ｅ（ｋ）は誤差信号を示す。

そして、前述の抵抗値Ｒ_ａ，Ｒ_ｂ、静電容量Ｃ_ｂおよび開放電圧ｕ_ＯＣＶは、θからの下記逆算式（９）により求めることができる。なお、開放電圧ｕ_ＯＣＶが上記のＯＣＶである。

図２の説明に戻り、切替部２４について説明する。切替部２４は、ＯＣＶの推移する向きまたはＯＣＶの変化率に応じて異なる切替条件に基づいて推定部２５がＥＫＦに用いる特性曲線Ｆの関数を切り替える。

本実施形態では、切替部２４は、記憶部３に記憶された切替条件情報３３を参照し、電流観測値ｉの変化状態に応じて上記の関数を切り替える。

ここで、図４を用いて特性曲線Ｆの具体例について説明する。図４は、特性曲線Ｆの具体例を示す図であり、図２に示す記憶部３に記憶された特性情報３２に対応する。なお、上述のように、特性曲線Ｆは、二次電池Ｂを充放電させたときのＳＯＣとＯＣＶの観測値に対して例えば、最小二乗法等によって導出される関数である。

図４に示すように、特性曲線Ｆは、例えば、複数の関数ｆ１〜ｆ３を有する。具体的には、関数ｆ１は、ＳＯＣが０〜ｂ（％）の領域Ａ１に対して割り当てられた関数であり、関数ｆ２は、ＳＯＣがａ〜ｄ（％）の領域Ａ２に対して割り当てられた関数である。また、関数ｆ３は、ＳＯＣがｃ〜１００（％）の領域Ａ３に割り当てられた関数である。

ここで、領域Ａ１および領域Ａ３は、特性曲線ＦにおいてＯＣＶに対するＳＯＣの変化率が相対的に大きい急峻領域であり、領域Ａ２は、当該変化率が相対的に小さい緩慢領域である。

すなわち、本実施形態では、ＯＣＶに対するＳＯＣの変化率が比較的近い領域ごとに特性曲線Ｆを分割し、かかる領域毎に関数を割り当てる。言い換えれば、ＯＣＶに対するＳＯＣの傾向が比較的近い領域毎に特性曲線Ｆを分割する。

つまり、各関数ｆ１〜ｆ３は、それぞれＯＣＶに対するＳＯＣの変化率が比較的近い領域の観測値を近似することができるので、各関数ｆ１〜ｆ３を少ない次数で表すことが可能となる。換言すれば、観測値を精度よく近似した場合であっても、各関数ｆ１〜ｆ３の次数を抑えることが可能となる。

また、本実施形態において、特性曲線Ｆは、隣り合う関数ｆ１〜ｆ３がオーバーラップするオーバーラップ領域Ａｏ１、Ａｏ２を有する。具体的には、オーバーラップ領域Ａｏ１は、関数ｆ１と関数ｆ２とがオーバーラップした領域であり、ＳＯＣの値がａ〜ｂ（％）の領域である。また、オーバーラップ領域Ａｏ２は、関数ｆ２と関数ｆ３とがオーバーラップした領域であり、ＳＯＣの値がｃ〜ｄ（％）の領域である。

切替部２４は、関数ｆ１および関数ｆ２間で関数を切り替える場合、オーバーラップ領域Ａｏ１で関数の切り替えを行い、関数ｆ２および関数ｆ３間で関数を切り替える場合、オーバーラップ領域Ａｏ２で関数の切り替えを行う。

すなわち、特性曲線Ｆにオーバーラップ領域Ａｏ１、Ａｏ２を設けることで、切替部２４は、オーバーラップ領域Ａｏ１、Ａｏ２におけるいずれかのタイミングで関数の切り替えを行えばよいので、オーバーラップ領域Ａｏ１、Ａｏ２がない場合に比べて関数を切り替える回数を抑えることができる。

なお、図４に示す特性曲線Ｆは、一例であり、これに限定されるものではない。すなわち、特性曲線Ｆは、２つまたは４つ以上の関数で構成されていてもよく、オーバーラップ領域についても全ての隣り合う関数に設けていなくてもよい。

次に、図５Ａ〜図５Ｄを用いて切替部２４による処理の具体例について説明する。図５Ａ〜図５Ｄは、切替部２４による処理の具体例を示す図であり、図４に示すＢの拡大模式図に対応する。

また、ここでは、関数ｆ２と関数ｆ３とのオーバーラップ領域Ａｏ２における切替部２４による切替処理を例に挙げて説明するが、関数ｆ１と関数ｆ２とのオーバーラップ領域Ａｏ１についても同様である。また、以下では、説明を簡単にするために、関数ｆ２と関数ｆ３とを互いに離間させて示す。

また、以下では、電流観測値ｉの値が負である場合に、二次電池Ｂが放電状態であり、電流観測値ｉの値が正である場合に、二次電池Ｂが充電状態であるものとして説明する。また、オーバーラップ領域Ａｏ２において、ＳＯＣの値が最少となる端(ｃ％に対応)を左端と記載し、ＳＯＣの値が最少となる端(ｄ％に対応)を右端と記載する。

まず、図５Ａを用いて切替部２４が、関数ｆ３から関数ｆ２へ切り替える場合について説明する。ここでは、二次電池Ｂが放電状態であり、過去に推定したＳＯＣが関数ｆ３に属する値Ｐ１からＳＯＣが関数ｆ２に属する値Ｐ２へ推移する場合について説明する。

切替部２４は、電流観測値ｉが負の値であることに基づき、二次電池Ｂの放電を検出する。放電に伴いＳＯＣの値が減少するので、切替部２４は、ＳＯＣの値がオーバーラップ領域Ａｏ２へ進入することを推定することができる。

そして、切替部２４は、放電状態においては、ＳＯＣの値がオーバーラップ領域Ａｏ２の左端を通過する際に、関数ｆ３から関数ｆ２へ切り替える。つまり、オーバーラップ領域Ａｏ２内で二次電池Ｂの充放電が繰り返し行われる場合であっても、オーバーラップ領域Ａｏ２の左端を超えて放電されない限りは、関数ｆ３から関数ｆ２への関数の切り替えを行わない。

その後、切替部２４は、オーバーラップ領域Ａｏ２を左端から逸脱する場合に、関数ｆ３から関数ｆ２へ関数の切り替えを行う。これにより、関数の切り替え回数を抑制するとともに、後述する推定部２５は、適切な関数を用いてＳＯＣを推定することが可能となる。

次に、図５Ｂを用いて関数ｆ２から関数ｆ３へ切り替える場合について説明する。ここでは、二次電池Ｂが充電状態であり、過去に推定したＳＯＣが関数ｆ２に属する値Ｐ３からＳＯＣが関数ｆ３に属する値Ｐ４へ推移する場合について説明する。

かかる場合、切替部２４は、電流観測値ｉの正の値であることに基づき、二次電池Ｂの充電状態を検出し、オーバーラップ領域Ａｏ２の右端を跨いで変化する場合に、関数ｆ２から関数ｆ３へ切り替える。

すなわち、充電状態である場合、オーバーラップ領域Ａｏ２を右端から逸脱しない限りは、関数ｆ２から関数ｆ３への関数の切り替えを行わない。これにより、オーバーラップ領域Ａｏ２内で充放電が繰り返し行われたとしても、関数の切り替え回数を抑制することが可能となる。

このように、切替部２４は、二次電池Ｂが充電状態である場合と、放電状態である場合とで、オーバーラップ領域Ａｏ２内の異なる切替ポイントで関数の切り替えを行う。これにより、関数の切り替わりを抑制することが可能となる。

また、かかる場合に、切替部２４は、図２に示す上位ＥＣＵ５に対して二次電池Ｂの充電または放電を指示することで、関数の切り替わりを抑制することにしてもよい。例えば、切替部２４は、関数ｆ３から関数ｆ２へ切り替えた場合に上位ＥＣＵ５に対して放電を指示し、関数ｆ２から関数ｆ３へ切り替えた場合、充電を指示する。これにより、関数の切り替わりを抑制することが可能となる。

ところで、上述の例に限られず、切替部２４は、電流観測値ｉからＯＣＶの変化率を推定し、推定結果に基づいてオーバーラップ領域Ａｏ２内で切替ポイントを設定することも可能である。

例えば、図５Ｃに示すように、切替部２４は、ＳＯＣの値が関数ｆ３に属する値Ｐ１において、観測電流値ｉが負の値であり、その絶対値が大きい場合を想定する。

かかる場合に、ＳＯＣがオーバーラップ領域Ａｏ２の右端からオーバーラップ領域Ａｏ２へ一旦進入すると、その後、ＳＯＣが右端から値Ｐ１側へ逸脱するためには、大電流の充電が必要となる。

すなわち、かかる場合、オーバーラップ領域Ａｏ２に一旦進入すると、ＳＯＣが右端側から逸脱しにくいことが想定される。このため、かかる場合、切替部２４は、オーバーラップ領域Ａｏ２の右端において関数を関数ｆ３から関数ｆ２へ切り替える。

一方、図５Ｄに示すように、切替部２４は、放電時において、観測電流値ｉの値が小さい場合には、オーバーラップ領域Ａｏ２の右端で関数を切り替えるのではなく、左端で関数ｆ３から関数ｆ２へ関数の切り替えを行う。

これは、観測電流値ｉが小さい場合には、右端からオーバーラップ領域Ａｏ２に進入したとしても、少ない放電によって、オーバーラップ領域Ａｏ２を右端から逸脱するためである。

つまり、切替部２４は、電流観測値ｉの大きさに基づき、オーバーラップ領域Ａｏ２において関数の切り替わりが最小限に収まるように、関数の切替ポイントを設定する。言い換えれば、切替部２４は、電流観測値ｉの推移、すなわち、ＯＣＶの推移を観測し、関数の切り替わりが最小限に収まるように関数の切り替えを行う。

このように、切替部２４は、電流観測値ｉの推移に応じて関数の切り替えを行うので、関数の切り替え回数を抑えることが可能となる。なお、切替部２４は、電流観測値ｉの履歴に基づき、関数の切り替えを行うか否かを判定することにしてもよい。

例えば、かかる履歴において電流観測値ｉが大きな変動を繰り返している場合、例えば、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、関数の切り替わりを抑制する。

また、かかる履歴において電流観測値ｉが正もしくは負の一方の値を連続して示す場合、例えば、図５Ｃに示したように、関数の切り替わりを促進する。

つまり、かかる履歴から関数の切り替わりが発生しやすい状況と推定される場合には、関数の切り替わりを抑制し、関数の切り替わりが起こりにくい状況と推定される場合には、早めに関数を切り替える。

また、例えば、切替部２４は、関数を切り替えた後の所定時間内においては、関数の切り替え条件を厳しくし、関数の切り替わりを抑制することも可能である。

例えば、かかる場合に、切替部２４は、所定時間内においては、図５Ａや図５Ｂに示したように、オーバーラップ領域Ａｏ２から逸脱する場合のみ、関数の切り替えを行う。これにより、かかる所定時間内における関数の切り替わりを抑制することが可能となり、関数の切り替わり回数を抑えることができる。なお、上記の切替部２４による処理は、一例であり、適宜変更することが可能である。

図２の説明に戻り、推定部２５について説明する。推定部２５は、算出部２３によって算出されたＯＣＶと記憶部３に記憶された特性曲線Ｆとに基づいてＥＫＦを用いて二次電池ＢのＳＯＣを推定する。

ＥＫＦも公知ではあるが、推定部２５によるＳＯＣの演算処理について以下に示す。状態ベクトルｘ（ｋ）および出力ｙ（ｋ）を、

式（１０）とし、Ｆ（ｋ），Ｇ（ｋ），ｈ（ｋ）をそれぞれ、

式（１１），（１２），（１３）とすれば、二次電池Ｂの状態空間モデルｘ（ｋ＋１）は、

式（１４）のようになる。また、出力ｙ（ｋ）は、

式（１５）のように書き換えることができる。なお、式（１４）のｗ（ｋ），式(１５)のｖ（ｋ）は、平均値０，共分散Ｑ，Ｒの正規白色雑音である。かかる状態空間モデルｘ（ｋ＋１）および出力ｙ（ｋ）に基づき、ＳＯＣが導出される。

ここで、本実施形態では、推定部２５は、特性曲線Ｆのうち、切替部２４によって切り替えられた後の関数（式（１３）のＯＣＶ（ＳＯＣ（ｋ））に対応）を用いてＳＯＣを推定する。また、上述のように、特性曲線Ｆは、領域毎に複数の関数が割り当てられるので、各関数の次数を抑えることが可能となる。

このため、推定部２５は、次数が低い関数を用いてＥＫＦの演算を行うことができ、推定部２５による演算処理の負荷を抑えることができる。また、本実施形態では、領域毎に関数を割り当てることで、推定したＳＯＣが適正な値か否かを判定することが可能である。

例えば、推定部２５は、関数ｆ１を用いてＥＫＦにより推定したＳＯＣの値が関数ｆ２や関数ｆ３の領域の値であった場合、かかるＳＯＣの値を異常値として判定する。

より詳細には、図４に示したように、特性曲線Ｆにおいて、関数ｆ１は、ＳＯＣが０〜ｂ％の領域Ａ１に割り当てられた関数である。このため、関数ｆ１を用いてＥＫＦにより推定したＳＯＣの値がｂ％よりも大きかった場合、かかるＳＯＣの値を異常値として判定する。

かかる場合に、本実施形態では、推定部２５によって推定されたＳＯＣの確からしさが低いので、カウンタ部２２によって推定されたＳＯＣの値を上位ＥＣＵ５へ通知する。

このように、本実施形態では、特性曲線Ｆを分割することで、推定したＳＯＣの異常値を判定することも可能である。したがって、確度の高いＳＯＣを最終的な推定結果として上位ＥＣＵ５へ通知することが可能となる。

次に、図６を用いて実施形態に係る推定装置１が実行する処理手順について説明する。図６は、推定装置１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、推定装置１の変換部２１は、二次電池Ｂの電流ｉおよび電圧ｕをサンプリング値へ変換し（ステップＳ１０１）、カウンタ部２２は、充放電電流に基づきＳＯＣを推定する（ステップＳ１０２）。

続いて、算出部２３は、上記のサンプリング値に基づきＯＣＶを算出する（ステップＳ１０３）。その後、切替部２４は、ＥＫＦに用いる関数の切り替えは必要か否かを判定し（ステップＳ１０４）、関数の切り替えが必要である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、関数の切り替えを行う（ステップＳ１０５）。一方、関数の切り替えが必要でない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理は、省略される。

続いて、推定部２５は、上記のＯＣＶと関数とに基づき、カルマンフィルタを用いてＳＯＣを推定し（ステップＳ１０６）、推定したＳＯＣの値が正常値であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

ここで、推定部２５は、推定したＳＯＣの値が正常値である場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、ＳＯＣを確定させて（ステップＳ１０８）、処理を終了する。一方、推定部２５は、推定したＳＯＣが異常値であった場合（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、推定したＳＯＣを確定せず、カウンタ部２２のＳＯＣを採用して（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

上述したように、実施形態に係る推定装置１は、算出部２３と、記憶部３と、推定部２５とを備える。算出部２３は、二次電池Ｂの等価回路モデルにおける開放電圧（ＯＣＶ）を算出する。記憶部３は、開放電圧と二次電池Ｂの充電状態（ＳＯＣ）との相関関係を近似した曲線であり、分割された領域毎に異なる関数が割り当てられた特性曲線Ｆを記憶する。

推定部２５は、算出部２３によって算出された開放電圧と記憶部３に記憶された特性曲線Ｆとに基づいて二次電池Ｂの充電状態を推定する。したがって、実施形態に係る推定装置１によれば、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

ところで、上述した実施形態では、推定部２５が、ＥＫＦを用いてＳＯＣを推定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、推定部２５は、ＯＣＶと分割された特性曲線Ｆとを用いてＳＯＣを推定することができれば、その手法は問わない。

また、上述した実施形態では、二次電池Ｂが搭載される機器が車両である場合を例に挙げたが、車両に限定されるものではない。二次電池Ｂが、携帯電話やノートパソコンをはじめとする多様な電子機器・電気機器へ搭載される場合であってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 推定装置
５ 上位ＥＣＵ
２１ 変換部
２２ カウンタ部
２３ 算出部
２４ 切替部
２５ 推定部
Ｂ 二次電池
Ｆ 特性曲線

Claims (6)

1. 二次電池の等価回路モデルにおける開放電圧を算出する算出部と、
   前記開放電圧と前記二次電池の充電状態との相関関係を近似した曲線であり、分割された領域毎に異なる関数が割り当てられた特性曲線を記憶する記憶部と、
   前記算出部によって算出された前記開放電圧と前記記憶部に記憶された前記特性曲線とに基づいて前記二次電池の前記充電状態を推定する推定部と
   を備えることを特徴とする推定装置。
2. 前記記憶部は、
   前記特性曲線において、前記開放電圧に対する前記充電状態の変化率が相対的に大きい急峻領域と、当該変化率が相対的に小さい緩慢領域とで異なる前記関数の前記特性曲線を記憶すること
   を特徴とする請求項１に記載の推定装置。
3. 前記記憶部は、
   隣り合う前記関数がオーバーラップするオーバーラップ領域を有する前記特性曲線を記憶すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の推定装置。
4. 前記充電状態の推移する向きに応じて異なる切替条件に基づき、前記オーバーラップ領域において前記関数を切り替える切替部をさらに備え、
   前記推定部は、
   前記切替部によって切り替えられた後の前記関数を用いて前記充電状態を推定すること
   を特徴とする請求項３に記載の推定装置。
5. 前記切替部は、
   前記充電状態の変化率に応じて異なる前記切替条件に基づいて前記関数を切り替えること
   を特徴とする請求項４に記載の推定装置。
6. 二次電池の等価回路モデルにおける開放電圧を算出する算出工程と、
   前記開放電圧と前記二次電池の充電状態との相関関係を近似した曲線であり、分割された領域毎に異なる関数が割り当てられた特性曲線を記憶する記憶工程と、
   前記算出工程によって算出された前記開放電圧と前記記憶工程に記憶された前記特性曲線とに基づいて前記二次電池の前記充電状態を推定する推定工程と
   を含むことを特徴とする推定方法。

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