JP2020056779A - 充電状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池の放電又は充電が継続しても、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる充電状態推定装置を提供することを課題とする。【解決手段】充電状態推定装置２０において、測定値取得部２１は、２次電池の電圧測定値Ｅｏと、２次電池の電流測定値Ｉｏと、２次電池の温度測定値Ｔｏとを取得する。推定値算出部２２は、電流測定値Ｉｏに基づいて、２次電池のＳＯＣ推定値Ｆｅを算出する。電圧監視部２３は、２次電池が充電又は放電を実行している時に２次電池の電圧測定値Ｅｏが予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断する。補正部２４は、２次電池の電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達したと電圧監視部２３により判断された場合、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達した補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。【選択図】図２

Description

本発明は、２次電池の充電状態を推定する充電状態推定装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、動力源であるモータに電力を供給する電源を搭載する。電動車両の電源には、主に、２次電池が用いられる。２次電池は、放電によりモータに電力を供給し、モータで発生した回生電力を充電により蓄積する。

２次電池の電力をモータに安定して供給することができるように、電動車両は、２次電池のＳＯＣ（State Of Charge）を推定する充電状態推定装置を搭載する。ＳＯＣは、２次電池の充電率に相当する。充電状態推定装置は、２次電池に流れる電流を測定するセンサから電流測定値を取得し、取得した電流測定値を積算する。積算された電流測定値が、ＳＯＣ推定値として用いられる。電流測定値を積算してＳＯＣを推定する方法は、クーロンカウント法と呼ばれる。

しかし、電流測定値が誤差を含むため、電流測定値の誤差が、ＳＯＣ推定値において蓄積されている。クーロンカウント法は、時間の経過とともに、ＳＯＣ推定値の精度が低下するという問題がある。

特許文献１は、充電又は放電中における２次電池の開放電圧を推定し、推定した開放電圧に基づいて２次電池のＳＯＣを推定する充電状態推定装置を開示している。

例えば、放電が開始された場合、特許文献１に係る充電状態推定装置は、放電開始前の２次電池の端子電圧と、放電が開始された後の２次電池の電流とに基づいて、２次電池の内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗を内部抵抗基準値として取得する。特許文献１に係る充電状態推定装置は、２次電池の温度と２次電池の内部抵抗との関係を示すテーブルに基づいて、測定された２次電池の温度に対応する内部抵抗を内部抵抗参照値として取得する。

特許文献１に係る充電状態推定装置は、内部抵抗基準値と内部抵抗参照値との比である補正係数を算出する。特許文献１に係る充電状態推定装置は、算出された補正係数を用いて内部抵抗参照値を補正することにより、内部抵抗校正値を算出する。特許文献１に係る充電状態推定装置は、内部抵抗校正値が算出された後に、２次電池の電流及び端子電圧を検出する。特許文献１に係る充電状態推定装置は、算出された内部抵抗校正値と、検出された電流と、検出された端子電圧とに基づいて、２次電池の開放電圧を算出する。特許文献１に係る充電状態推定推置は、予め設定された開放電圧と２次電池のＳＯＣとの関係を示すテーブルに基づいて、算出された２次電池の開放電圧に対応するＳＯＣを取得する。

特許文献１に係る充電状態推定装置は、電流測定値を積算することなくＳＯＣを推定する。充電状態推定装置は、クーロンカウント法を用いる充電状態推定装置よりも、ＳＯＣ推定精度を向上させることができる。

特開２０１４−２１１３０７号公報

特許文献１に係る充電状態推定装置は、放電開始前の開放電圧を用いて算出された内部抵抗基準値を用いて、ＳＯＣを推定する。放電が継続している場合、内部抵抗基準値は、更新されない。放電開始時における開放電圧と、ＳＯＣ推定時における開放電圧との差が大きくなった場合、ＳＯＣの推定精度が低下する虞がある。

上記問題点に鑑み、本発明は、２次電池の放電又は充電が継続しても、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる充電状態推定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、２次電池の充電状態を推定する充電状態推定装置であって、測定値取得部と、推定値算出部と、電圧監視部と、補正部とを備える。測定値取得部は、２次電池の電圧測定値と、２次電池の電流測定値と、２次電池の温度測定値とを取得する。推定値算出部は、電流測定値に基づいて、２次電池のＳＯＣ推定値を算出する。電圧監視部は、２次電池が充電又は放電を実行している時に２次電池の電圧測定値が予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断する。補正部は、２次電池の電圧測定値が電圧閾値に達したと電圧監視部により判断された場合、電圧測定値が電圧閾値に達した補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値に基づいて、ＳＯＣ推定値を補正する。

第１の発明によれば、ＳＯＣ推定値は、電圧測定値が電圧閾値に達した時刻に測定された２次電池の温度と２次電池を流れる電流とに基づいて補正される。放電又は充電の開始前に測定されたパラメータがＳＯＣ推定値の補正に使用されないため、２次電池の放電又は充電が継続した場合であっても、ＳＯＣ推定値の精度を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明であって、電圧測定値は、２次電池の閉回路電圧である。

第２の発明によれば、２次電池が充電中又は放電中である場合であってもＳＯＣ推定値を補正できる。従って、充電中又は放電中におけるＳＯＣ推定値の精度を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明であって、補正部は、領域決定部と、推定値補正部とを含む。領域決定部は、補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値によって定まる２次電池の動作位置が、２次電池を流れる電流と２次電池の温度とによって定まる第１領域内にあるか否かを判断する。推定値補正部は、動作位置が第１領域内にあると判断された場合、ＳＯＣ推定値を第１領域に対応する補正値を用いて補正する。

第３の発明によれば、動作位置が第１領域内にある場合に、ＳＯＣ推定値が補正される。ＳＯＣ推定値を補正することが適切でない場合、補正部は、ＳＯＣ推定値を補正しない。これにより、ＳＯＣ推定値の補正により、ＳＯＣ推定値の精度が逆に低下することを抑制できる。

第４の発明は、第３の発明であって、領域決定部は、動作位置が２次電池を流れる電流と２次電池の温度とによって予め設定され、かつ、第１領域と異なる第２領域内にあるか否かを判断する。推定値補正部は、動作位置が第２領域内にある場合、ＳＯＣ推定値を第２領域に対応する補正値を用いて補正する。

第４の発明によれば、補正部は、動作位置が第１領域内にある場合、ＳＯＣ推定値を第１領域に対応する補正値に置き換える。補正部は、動作位置が第２領域内にある場合、ＳＯＣ推定値を第２領域に対応する補正値に置き換える。これにより、ＳＯＣ推定値の補正機会を増やすことができるため、ＳＯＣ推定値の精度をさらに向上させることができる。

第５の発明は、２次電池の充電状態を推定する充電状態推定方法であって、ａ）ステップと、ｂ）ステップと、ｃ）ステップと、ｄ）ステップとを備える。ａ）ステップは、２次電池の電圧測定値と、２次電池の電流測定値と、２次電池の温度測定値とを取得する。ｂ）ステップは、電流測定値に基づいて、２次電池のＳＯＣ推定値を算出する。ｃ）ステップは、２次電池が充電又は放電を実行している時に２次電池の電圧測定値が予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断する。ｄ）ステップは、２次電池の電圧測定値が電圧閾値に達したと判断された場合、電圧測定値が電圧閾値に達した補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値に基づいて、ＳＯＣ推定値を補正する。

第５の発明は、第１の発明に用いられる。

本発明によれば、２次電池の充電又は放電が継続した場合であっても、ＳＯＣの推定精度を向上させることができる充電状態推定装置を提供できる。

本発明の実施の形態に係る充電状態推定装置を用いた車載装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す充電状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２に示す補正部の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す充電状態推定装置の動作を示すフローチャートである。 図４に示すＳＯＣ推定値補正処理のフローチャートである。 図２に示す電圧測定値が下限値に達した場合に用いられる補正領域データの一例を示す図である。 図２に示す補正値テーブルの一例を示す図である。 図２に示す電圧測定値が上限値に達した場合に用いられる補正領域データの一例を示す図である。 ＣＰＵバス構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．構成］
［１．１．車載システム１００の構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る充電状態推定装置２０を用いた車載システム１００の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、車載システム１００は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）等の車両に搭載される。車載システム１００は、２次電池５からモータ４へ電力を供給し、モータ４の回生電力を２次電池５に供給する。モータ４は、車両の動力源である。２次電池５は、車両の電源である。

車載システム１００は、電源管理装置１と、車両制御装置２と、変換部３と、モータ４と、２次電池５と、リレー６と、電圧センサ７と、電流センサ８と、温度センサ９とを備える。

電源管理装置１は、車両のイグニッションスイッチ（図示省略）の状態に応じて、変換部３と２次電池５とを接続する。電源管理装置１は、２次電池５の充電状態を示すＳＯＣ（state of charge）値１Ｓを車両制御装置２に出力する。ＳＯＣ値１Ｓは、例えば、２次電池５の充電率である。ＳＯＣ値１Ｓは、２次電池５の残留容量であってもよい。

車両制御装置２は、電源管理装置１から受けたＳＯＣ値１Ｓに基づいて、２次電池５の充電制御又は放電制御を行う。車両制御装置２が放電制御を行う場合、変換部３は、車両制御装置２の指示に応じて、２次電池５から供給される直流を３相交流に変換する。モータ４は、その変換された３相交流により駆動する。車両制御装置２が充電制御を行う場合、変換部３は、車両制御装置２の指示に応じて、モータ４から供給される３相交流を直流に変換する。モータ４は、回生ブレーキとして動作する際に３相交流を生成し、その生成した３相交流を変換部３に供給する。

２次電池５は、例えば、組電池であり、直列に接続された複数の電池スタックを含む。複数の電池スタックの各々は、直列に接続された複数のセルを含む。セルは、例えば、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池である。

リレー６は、電源管理装置１によりオンオフされる。リレー６をオンすることにより、２次電池５が変換部３と電気的に接続される。リレー６をオフすることにより、変換部３と２次電池５との電気的接続が解除される。

電圧センサ７は、２次電池５のＣＣＶ（閉回路電圧：Closed circuit voltage）を測定し、測定結果として電圧測定値Ｅｏを生成する。電圧センサ７は、生成した電圧測定値Ｅｏを充電状態推定装置２０に出力する。

電流センサ８は、２次電池５に流れる電流を測定し、測定結果として電流測定値Ｉｏを生成する。電流センサ８は、生成した電流測定値Ｉｏを充電状態推定装置２０に出力する。

温度センサ９は、２次電池５の温度を測定し、測定結果として温度測定値Ｔｏを生成する。温度センサ９は、生成した温度測定値Ｔｏを充電状態推定装置２０に出力する。２次電池５の温度は、例えば、複数の電池スタックの各々の表面温度である。温度センサ９は、複数の電池スタックのうち一部の表面温度を検出してもよい。

［１．２．電源管理装置１の構成］
電源管理装置１は、リレー制御装置１０と、充電状態推定装置２０とを備える。

リレー制御装置１０は、イグニッションスイッチからのイグニッション信号Ｓ１に基づいて、リレー６のオンオフを制御する。具体的には、イグニッション信号Ｓ１が、イグニッションスイッチのオンを示している場合、リレー制御装置１０は、リレー６をオンして、２次電池５を変換部３と電気的に接続する。イグニッション信号Ｓ１が、イグニッションスイッチのオフを示している場合、リレー制御装置１０は、リレー６をオフして、変換部３と２次電池５との電気的な接続を解除する。

充電状態推定装置２０は、２次電池５の充電状態を推定する。具体的には、充電状態推定装置２０は、電流測定値Ｉｏを電流センサ８から受け、その受けた電流測定値Ｉｏに基づいて２次電池５のＳＯＣを推定する。充電状態推定装置２０は、ＳＯＣの推定結果として、ＳＯＣ値１Ｓを車両制御装置２に出力する。充電状態推定装置２０は、電圧測定値Ｅｏが予め設定された電圧閾値に達した場合、電流測定値Ｉｏ及び温度測定値Ｔｏに基づいて、推定されたＳＯＣを補正する。

［１．３．充電状態推定装置２０の構成］
図２は、図１に示す充電状態推定装置２０の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照して、充電状態推定装置２０は、測定値取得部２１と、推定値算出部２２と、電圧監視部２３と、補正部２４と、記憶装置２５とを備える。

測定値取得部２１は、電圧センサ７から電圧測定値Ｅｏを取得し、電流センサ８から電流測定値Ｉｏを取得し、温度センサ９から温度測定値Ｔｏを取得する。電圧測定値Ｅｏと、電流測定値Ｉｏと、温度測定値Ｔｏとを取得する頻度は、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。電圧測定値Ｅｏと、電流測定値Ｉｏと、温度測定値Ｔｏとを取得するタイミングは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

測定値取得部２１は、取得した電流測定値Ｉｏを推定値算出部２２に出力する。測定値取得部２１は、取得した電圧測定値Ｅｏを電圧監視部２３に出力する。測定値取得部２１は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａを補正部２４に出力する。補正時刻については後述する。

推定値算出部２２は、測定値取得部２１から受けた電流測定値Ｉｏに基づいて、２次電池５のＳＯＣ推定値Ｆｅを算出する。ＳＯＣ推定値Ｆｅは、測定値取得部２１が電流測定値Ｉｏを取得するたびに算出される。推定値算出部２２の詳細については、後述する。

推定値算出部２２は、算出したＳＯＣ推定値Ｆｅが補正部２４により補正されなかった場合、算出されたＳＯＣ推定値ＦｅをＳＯＣ値１Ｓとして車両制御装置２に出力する。推定値算出部２２は、補正されたＳＯＣ推定値Ｆｅを補正部２４から受けた場合、補正されたＳＯＣ推定値ＦｅをＳＯＣ値１Ｓとして車両制御装置２に出力する。

電圧監視部２３は、２次電池５が定電流充電又は定電流放電を行っている時に、電圧測定値Ｅｏが予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断する。電圧閾値は、上限値及び下限値を含む。上限値は、２次電池５の充電上限電圧である。下限値は、２次電池５の放電終止電圧である。２次電池５が充電中である場合、上限値が電圧閾値として用いられる。２次電池５が放電中である場合、下限値が電圧閾値として用いられる。電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達したか否かを示す判断結果Ｋを補正部２４に出力する。

補正部２４は、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達したと電圧監視部２３により判断された場合、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達した時刻を補正時刻として決定する。補正部２４は、測定値取得部２１が取得した電流測定値Ｉｏ及び温度測定値Ｔｏのうち、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａを取得する。補正部２４は、取得した電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。補正部２４の詳細については後述する。

記憶装置２５は、不揮発性であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどである。記憶装置２５は、補正領域データ２６及び２７と、補正値テーブル２８とを記憶する。

補正領域データ２６及び２７は、補正部２４がＳＯＣ推定値Ｆｅを補正するか否かを決定する際に用いられる。補正領域データ２６は、電圧測定値Ｅｏが下限値に達した場合に用いられる。補正領域データ２７は、電圧測定値Ｅｏが上限値に達した場合に用いられる。補正値テーブル２８は、補正部２４がＳＯＣ推定値Ｆｅの補正値を決定する際に用いられる。補正領域データ２６及び２７と、補正値テーブル２８との各々の詳細については後述する。

図３は、補正部２４の構成を示す機能ブロック図である。図３を参照して、補正部２４は、領域決定部２４１と、推定値補正部２４２とを備える。

領域決定部２４１は、判断結果Ｋを電圧監視部２３から受ける。判断結果Ｋが、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達したことを示している場合、領域決定部２４１は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａを測定値取得部２１から取得する。領域決定部２４１は、２次電池５の動作位置が補正領域内にあるか否かを判断する。２次電池５の動作位置は、取得した電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａにより定まる。補正領域は、補正領域データ２６又は２７に記録されている。領域決定部２４１は、動作位置が補正領域内に位置するか否かを示す位置判断結果Ｒを推定値補正部２４２に出力する。

推定値補正部２４２は、動作位置が補正領域内に位置することを位置判断結果Ｒが示している場合、補正値テーブル２８を用いて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。補正値テーブル２８は、補正領域と補正値とを対応付けたデータである。

［２．充電状態推定装置２０の動作］
［２．１．ＳＯＣ推定値の算出］
図４は、図１に示す充電状態推定装置２０の動作を示すフローチャートである。２次電池５が定電流充電中又は定電流放電中である場合、充電状態推定装置２０は、図４に示す処理を繰り返し実行する。具体的には、図４に示す処理は、測定値取得部２１が電流測定値Ｉｏを新たに取得するたびに実行される。

測定値取得部２１は、電流測定値Ｉｏを電圧センサ７から新たに取得した場合、その新たに取得した電流測定値Ｉｏを推定値算出部２２に出力する。推定値算出部２２は、測定値取得部２１から受けた電流測定値Ｉｏと、前回算出したＳＯＣ推定値Ｆｅとに基づいて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを算出する（ステップＳ１１）。

例えば、ＳＯＣ推定値Ｆｅは、クーロンカウント法により算出される。推定値算出部２２は、測定値取得部２１が時刻ｔに取得した電流測定値Ｉｏを、時刻ｔ−１におけるＳＯＣ推定値Ｆｅに加算することにより、時刻ｔにおけるＳＯＣ推定値Ｆｅを算出する。時刻ｔ−１は、測定値取得部２１が時刻ｔの直前に電流測定値Ｉｏを取得した時刻である。ＳＯＣ推定値Ｆｅは、測定値取得部２１により取得された電流測定値Ｉｏの積算値である。つまり、推定値算出部２２は、２次電池５を流れる電流を時間で積分することにより、ＳＯＣ推定値Ｆｅを算出する。算出されたＳＯＣ推定値Ｆｅは、推定値補正部２４２に出力される。

測定値取得部２１は、電圧測定値Ｅｏを新たに取得した場合、その取得した電圧測定値Ｅｏを電圧監視部２３に出力する。電圧監視部２３は、測定値取得部２１から受けた電圧測定値Ｅｏが下限値又は上限値に達したか否かを判断する（ステップＳ１２）。２次電池５が定電流充電中又は定電流放電中であるため、電圧測定値Ｅｏは、２次電池５のＣＣＶである。つまり、ステップＳ１２において、電圧監視部２３は、２次電池５のＣＣＶが電圧閾値に達したか否かを判断する。

下限値は、２次電池５の放電終止電圧である。上限値は、２次電池５の充電上限電圧である。ステップＳ１２において、２次電池５が定電流放電中である場合、電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが下限値に達したか否かを判断する。２次電池５が定電流充電中である場合、電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが上限値に達したか否かを判断する。

電圧測定値Ｅｏが下限値又は上限値に達していない場合（ステップＳ１２においてＮｏ）、電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが下限値及び上限値の両者に達していないことを示す判断結果Ｋを推定値算出部２２及び補正部２４に出力する。この場合、推定値補正部２４２は、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正しない。推定値算出部２２は、ステップＳ１１で算出されたＳＯＣ推定値ＦｅをＳＯＣ値１Ｓとして出力する（ステップＳ１４）。

電圧測定値Ｅｏが下限値又は上限値に達した場合（ステップＳ１２においてＹｅｓ）、電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが電圧閾値に達したことを示す判断結果Ｋを補正部２４に出力する。補正部２４は、後述するＳＯＣ推定値補正処理（ステップＳ１３）を実行して、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。

推定値算出部２２は、補正されたＳＯＣ推定値Ｆｅを推定値補正部２４２から取得し、補正されたＳＯＣ推定値ＦｅをＳＯＣ値１Ｓとして出力する（ステップＳ１４）。なお、ＳＯＣ推定値補正処理（ステップＳ１３）の結果、ＳＯＣ推定値Ｆｅが補正されない場合がある。この場合、推定値算出部２２は、ステップＳ１１で算出したＳＯＣ推定値ＦｅをＳＯＣ値１Ｓとして出力する（ステップＳ１４）。

［２．２．ＳＯＣ推定値の補正（ステップＳ１３）］
図５は、図４に示すＳＯＣ推定値補正処理（ステップＳ１３）のフローチャートである。図５を参照しながら、電圧測定値Ｅｏが下限値に達した場合と、電圧測定値Ｅｏが上限値に達した場合とに分けて、ステップＳ１３を詳しく説明する。

（電圧測定値Ｅｏが下限値に達した場合）
領域決定部２４１は、電圧監視部２３から判断結果Ｋを受ける。電圧測定値Ｅｏが下限値（放電終止電圧）に達したことを判断結果Ｋが示している場合、領域決定部２４１は、電圧測定値Ｅｏが下限値に達した時刻を補正時刻に決定する。領域決定部２４１は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａを特定する（ステップＳ１３１）。

具体的には、領域決定部２４１は、測定値取得部２１により取得された電流測定値Ｉｏのうち補正時刻に最も近い時刻に取得された電流測定値Ｉｏを、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａとして特定する。補正決定部２４は、測定値取得部２１により取得された温度測定値Ｔｏのうち、補正時刻に最も近い時刻に取得された温度測定値Ｔｏを補正時刻に取得された温度測定値Ｔａとして特定する。

電流測定値Ｉａは、補正時刻よりも前の時刻に取得された電流測定値Ｉｏであってもよいし、補正時刻よりも後の時刻に取得された電流測定値Ｉｏであってもよい。温度測定値Ｔａについても同様である。

電圧測定値Ｅｏが下限値に達しているため（ステップＳ１３２においてＹｅｓ）、領域決定部２４１は、補正領域データ２６を記憶装置２５から読み出す（ステップＳ１３３）。領域決定部２４１は、補正時刻における電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて２次電池５の動作位置を特定する（ステップＳ１３５）。

図６は、下限値用の補正領域データ２６の一例を示す図である。図６を参照して、補正領域データ２６は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した場合における、２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す図である。２次電池５の許容電流は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した場合に２次電池５に流すことができる電流である。点Ｐ６１〜Ｐ６４は、２次電池５の動作位置の例示であるため、補正領域データ２６に含まれない。

ステップＳ１３５で特定された２次電池５の動作位置は、図６に示すように、２次電池５の温度に対応する横軸と、２次電池５を流れる電流に対応する縦軸とを有する２次元座標系上に現れる。例えば、温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが−７５Ａである場合、動作位置は点Ｐ６１である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが−１２５Ａである場合、動作位置は点Ｐ６２である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが−１７５Ａである場合、動作位置は点Ｐ６３である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが−２２５Ａである場合、動作位置は点Ｐ６４である。

図５を参照して、領域決定部２４１は、ステップＳ１３５で特定された動作位置が補正領域データ２６において設定された補正領域内に中にあるか否かを判断する（ステップＳ１３６）。動作位置が補正領域内にある場合（ステップＳ１３６においてＹｅｓ）、ステップＳ１３７が実行される。動作位置が補正領域外にある場合（ステップＳ１３６においてＮｏ）、ステップＳ１３８が実行される。

図６を参照して、補正領域データ２６は、補正領域２６１〜２６３と、非補正領域２６４とを含む。補正領域２６１〜２６３の各々は、温度が−２５℃以上１００℃以下の範囲であり、かつ、電流が−２５０Ａ以上０Ａ以下の範囲で定義される。

補正領域２６１は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが０％である領域に対応する。補正領域２６２は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが１％である領域に対応する。補正領域２６３は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが２％である領域に対応する。非補正領域２６４は、図６に示す２次元座標系において、補正領域２６１〜２６３を除く領域である。補正領域２６１〜２６３の決定方法については、後述する。

例えば、２次電池５の動作位置が点Ｐ６１である場合、領域決定部２４１は、特定した動作位置が補正領域２６１内にあると判断する（ステップＳ１３６においてＹｅｓ）。領域決定部２４１は、動作位置が補正領域２６１内にあることを示す位置判断結果Ｒを推定値補正部２４２に出力する。

ステップＳ１３７について説明する。推定値補正部２４２は、動作位置が補正領域内にあることを示す位置判断結果Ｒを領域決定部２４１から受けた場合、示された補正領域に対応する補正値を用いて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する（ステップＳ１３７）。具体的には、推定値補正部２４２は、補正値テーブル２８を参照して、位置判断結果Ｒで示された補正領域に対応する補正値を決定する。推定値補正部２４２は、推定値算出部２２から受けたＳＯＣ推定値Ｆｅを、決定した補正値で置き換える。これにより、ＳＯＣ推定値Ｆｅが補正される。

図７は、補正値テーブル２８の一例を示す図である。図７を参照して、補正値テーブル２８は、補正領域２６１〜２６３と補正値とを１対１に対応付けている。補正領域２６１に対応する補正値（ＳＯＣ）は、０％である。補正領域２６２に対応する補正値は、１％である。補正領域２６３に対応する補正値は、２％である。補正領域２７１〜２７３は、電圧測定値Ｅｏが上限値に達した場合に用いられるため、その説明については後述する。

例えば、２次電池５の動作位置が点Ｐ６１である場合、２次電池５の動作位置は、図６に示すように、補正領域２６１内にある。推定値補正部２４２は、補正領域２６１が示された位置判断結果Ｒを受ける。推定値補正部２４２は、補正値テーブル２８を参照して、補正領域２６１に対応する補正値を決定する。具体的には、推定値補正部２４２は、補正値を０％に決定する。この結果、ＳＯＣ推定値Ｆｅは、０％に補正される。推定値補正部２４２は、補正されたＳＯＣ推定値Ｆｅを推定値算出部２２に出力する。

ステップＳ１３８について説明する。ステップＳ１３５で特定された動作位置が非補正領域２６４内にある場合（ステップＳ１３６においてＮｏ）、領域決定部２４１は、非補正領域２６４が示された位置判断結果Ｒを推定値補正部２４２に出力する。この場合、推定値補正部２４２は、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正しないことを決定する（ステップＳ１３８）。推定値補正部２４２は、ステップＳ１３８の決定を推定値算出部２２に通知する。

以下、補正領域２６１〜２６３の決定方法を説明する。図６を参照して、補正領域２６１は、境界線２６ａと横軸とに挟まれた領域である。補正領域２６２は、境界線２６ａと境界線２６ｂとに挟まれた領域である。補正領域２６３は、境界線２６ｂと境界線２６ｃとに挟まれた領域である。境界線２６ａ〜２６ｃを特定できれば、補正領域２６１〜２６３を決定することができる。

境界線２６ａ〜２６ｃの各々は、２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した時の２次電池５の真のＳＯＣに従ってプロットした曲線である。

境界線２６ａは、２次電池５の真のＳＯＣが０％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。境界線２６ｂは、２次電池５の真のＳＯＣが１％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。境界線２６ｃは、２次電池５の真のＳＯＣが２％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。

つまり、境界線２６ａ〜２６ｃの位置は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した時における２次電池５の真のＳＯＣに依存する。以下、詳しく説明する。

電圧測定値Ｅｏ（２次電池５のＣＣＶ）は、２次電池５のＯＣＶ（開回路電圧：Open Circuit Voltageから過電圧を減算した数値である。過電圧は、２次電池５の内部抵抗に依存する。２次電池５の内部抵抗は、２次電池５の温度が低下するにつれて増加する。２次電池５の過電圧は、２次電池５を流れる電流の絶対値が大きくなるにつれて増加する。

２次電池５が放電中である場合、電圧測定値Ｅｏは、２次電池５のＯＣＶよりも小さくなる。この結果、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達したとしても、真のＳＯＣが０％より大きい場合がある。

電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した場合における２次電池５の真のＳＯＣは、２次電池５の内部抵抗によって変化する。つまり、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した場合における２次電池５の真のＳＯＣは、２次電池５の温度及び２次電池５を流れる電流によって変化する。従って、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した場合における２次電池５の動作位置を２次電池５の真のＳＯＣごとに事前に測定することにより、境界線２６ａ〜２６ｃを決定することができる。

（電圧測定値Ｅｏが上限値に達した場合）
領域決定部２４１は、電圧監視部２３から判断結果Ｋを受ける。電圧測定値Ｅｏが上限値（充電上限電圧）に達したことを判断結果Ｋが示している場合、領域決定部２４１は、電圧測定値Ｅｏが上限値に達した時刻を補正時刻に決定する。領域決定部２４１は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａを特定する（図５に示すステップＳ１３１）。

電圧測定値Ｅｏが上限値に達しているため（ステップＳ１３２においてＮｏ）、領域決定部２４１は、補正領域データ２７を記憶装置２５から読み出す（ステップＳ１３４）。領域決定部２４１は、補正時刻における電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて２次電池５の動作位置を特定する（ステップＳ１３５）。

図８は、上限値用の補正領域データ２７の一例を示す図である。図８を参照して、補正領域データ２７は、補正領域２７１〜２７３及び非補正領域２７４を含む。補正領域２７１〜２７３及び非補正領域２７４は、２次電池５の温度を横軸に設定し、２次電池５を流れる電流を縦軸に設定した２次元座標系によって定義される。

補正領域２７１〜２７３の各々は、温度が−２５℃以上１００℃以下の範囲であり、かつ、電流が０Ａ以上２５０Ａ以下の範囲で定義される。補正領域２７１は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが１００％である領域に対応する。補正領域２７２は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが９９％である領域に対応する。補正領域２７３は、電圧測定値Ｅｏが放電終止電圧に達した際に、２次電池５の真のＳＯＣが９８％である領域に対応する。非補正領域２７４は、図８に示す２次元座標系において、補正領域２７１〜２７３を除く領域である。

図８に示す点Ｐ７１〜Ｐ７４は、２次電池５の動作位置の例を示しており、補正領域データ２７に含まれない。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが５０Ａである場合、動作位置は点Ｐ７１である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが１００Ａである場合、動作位置は点Ｐ７２である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが１２５Ａである場合、動作位置は点Ｐ７３である。温度測定値Ｔａが５０℃であり、電流測定値Ｉａが１７５Ａである場合、動作位置は点Ｐ７４である。

図７を参照して、補正値テーブル２８は、補正領域２７１〜２7３と補正値とを１対１に対応付けている。補正領域２７１に対応する補正値は、１００％である。補正領域２７２に対応する補正値は、９９％である。補正領域２７３に対応する補正値は、９８％である。

以下、電圧測定値Ｅｏが上限値に達した場合におけるＳＯＣ推定値Ｆｅの補正を説明する。例えば、２次電池５の動作位置が点Ｐ７２である場合、領域決定部２４１は、２次電池５の動作位置が補正領域２７２内にあると判断する（ステップＳ１３６においてＹｅｓ）。推定値補正部２４２は、補正領域２７２に対応する補正値を用いて、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する（ステップＳ１３７）。ＳＯＣ推定値Ｆｅは、９９％に設定される。

２次電池５の動作位置が点Ｐ７４である場合、領域決定部２４１は、２次電池５の動作位置が非補正領域２７４内にあると判断する（ステップＳ１３６においてＮｏ）。推定値補正部２４２は、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正しないことを決定する（ステップＳ１３８）。

以下、補正領域２７１〜２７３の決定方法を説明する。図８を参照して、補正領域２７１は、境界線２７ａと横軸とに挟まれた領域である。補正領域２７２は、境界線２７ａと境界線２７ｂとに挟まれた領域である。補正領域２７３は、境界線２７ｂと境界線２７ｃとに挟まれた領域である。

境界線２７ａ〜２７ｃの各々は、２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を、電圧測定値Ｅｏが充電上限電圧に達した時の２次電池５の真のＳＯＣに従ってプロットした曲線である。

境界線２７ａは、２次電池５の真のＳＯＣが１００％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。境界線２７ｂは、２次電池５の真のＳＯＣが９９％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。境界線２７ｃは、２次電池５の真のＳＯＣが９８％である場合における２次電池５の温度と２次電池５の許容電流との関係を示す。

２次電池５が充電中である場合、電圧測定値Ｅｏは、２次電池５のＯＣＶよりも大きい。電圧測定値Ｅｏが充電上限電圧に達したことは、２次電池５のＯＣＶが充電上限電圧に達したことを意味しない。つまり、電圧測定値Ｅｏが充電上限電圧に達したとしても、真のＳＯＣが１００％より小さい場合がある。

電圧測定値Ｅｏが充電上限電圧に達した場合における２次電池５の真のＳＯＣは、補正領域２６１〜２６３の決定方法の説明と同様に、２次電池５の温度及び２次電池５を流れる電流によって変化する。従って、電圧測定値Ｅｏが充電上限電圧に達した場合における２次電池５の動作位置を２次電池５の真のＳＯＣごとに事前に測定することにより、境界線２７ａ〜２７ｃを決定することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る充電状態推定装置２０は、電圧測定値Ｅｏが下限値又は上限値に達した場合、電圧測定値Ｅｏが下限値又は上限値に達した時刻を補正時刻に決定する。充電状態推定装置２０は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて、２次電池５の動作位置を特定する。充電状態推定装置２０は、特定した動作位置に基づいて２次電池５のＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。充電状態推定装置２０は、補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいてＳＯＣ推定値Ｆｅを補正するため、２次電池５の充電又は放電が継続した場合であっても、２次電池５のＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

充電状態推定装置２０は、２次電池５のＣＣＶが下限値また上限値に達した時にＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する。充電状態推定装置２０は、２次電池５が充電中又は放電中であってもＳＯＣ推定値を補正できるため、充電中又は放電中におけるＳＯＣ推定値の精度を向上させることができる。

充電状態推定装置２０は、２次電池５の動作位置が非補正領域内にある場合、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正しない。非補正領域は、２次電池５の温度及び電流に基づいてＳＯＣ推定値Ｆｅを補正できない領域である。ＳＯＣ推定値を補正することが適切でない場合、充電状態推定装置２０は、ＳＯＣ推定値を補正しない。従って、充電状態推定装置２０は、ＳＯＣ推定値の補正により、ＳＯＣ推定値の精度が逆に低下することを抑制できる。

補正領域データ２６及び２７の各々は、複数の補正領域を有する。補正領域の数が１つである場合に比べて、ＳＯＣ推定値の補正機会を増やすことができる。従って、充電状態推定装置２０は、ＳＯＣ推定値の精度をさらに向上させることができる。

［変形例］
上記実施の形態において、電圧測定値Ｅｏが上限値又は下限値に達したか否かを電圧監視部２３が判断する例を説明したが、これに限られない。電圧監視部２３は、上限値又は下限値の少なくとも一方を使用すればよい。

上記実施の形態では、充電状態推定装置２０は、２次電池５全体のＳＯＣを推定する例を説明したが、これに限られない。充電状態推定装置２０は、２次電池のＳＯＣをセル単位又はスタック単位で管理してもよい。充電状態推定装置２０がセル単位でＳＯＣを管理する場合、電圧センサ７は、２次電池５のセルごとに電圧測定値Ｅｏを生成する。充電状態推定装置２０は、２次電池５のセルのうち、電圧測定値Ｅｏが上限値又は下限値に達したセルのＳＯＣを補正する。充電状態推定装置２０がスタック単位でＳＯＣを管理する場合も同様である。

上記実施の形態において、領域決定部２４１が、補正時刻に最も近い時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいて、２次電池５の動作位置を決定する例を説明したが、これに限られない。領域決定部２４１は、補正時刻を含む対象期間を設定し、対象期間において測定値取得部２１により取得された電流測定値Ｉｏの代表値を算出してもよい。この場合、算出された電流測定値Ｉｏの代表値が、補正時刻における電流測定値Ｉａとして用いられる。代表値は、例えば、平均値、中間値などである。温度測定値Ｔａについても同様である。また、対象期間は、補正時刻よりも後の期間を含んでいてもよい。

上記実施の形態において、補正領域データ２６及び２７の各々が３つの補正領域を有する例を説明したが、これに限られない。補正領域データ２６及び２７の各々は、補正領域を１つ有していればよい。補正領域の数が１つである場合、補正領域データ２６及び２７の各々は、補正値が０％である補正領域を有していることが望ましい。補正領域データ２６及び２７の各々が４つ以上の補正領域を有していてもよい。

上記実施の形態において、推定値補正部２４２がＳＯＣ推定値Ｆｅを補正値に置き換える例を説明したが、これに限られない。推定値補正部２４２は、補正値をＳＯＣ推定値Ｆｅに加算してもよいし、補正値をＳＯＣ推定値Ｆｅに乗算してもよい。推定値補正部２４２は、補正値を用いてＳＯＣ推定値Ｆｅを補正すればよい。

上記実施の形態において、下限値が放電終止電圧であり、上限値が充電上限電圧である例を説明したが、これに限られない。例えば、下限値は、ＳＯＣが１０％である場合における２次電池５のＣＣＶであってもよい。上限値は、ＳＯＣが９０％である場合における２次電池５のＣＣＶであってもよい。この場合、下限値及び上限値の各々は、ＳＯＣ−ＣＣＶ特性に基づいて設定される。つまり、電圧監視部２３は、電圧測定値Ｅｏが予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断すればよい。

上記実施の形態において、補正部２４が領域決定部２４１と推定値補正部２４２とを含む例を説明したが、これに限られない。補正部２４が補正時刻に取得された電流測定値Ｉａ及び温度測定値Ｔａに基づいてＳＯＣ推定値Ｆｅを補正するのであれば、ＳＯＣ推定値Ｆｅを補正する方法は特に限定されない。

上記実施の形態において、充電状態推定装置２０の各機能ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

また、充電状態推定装置２０の各機能ブロックにより実行される処理の一部又は全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。上記各実施の形態の各機能ブロックの処理の一部又は全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。

また、上記実施の形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。

例えば、上記実施の形態（変形例を含む）の各機能ブロックを、ソフトウェアにより実現する場合、図９に示したハードウェア構成（例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力部、出力部等をバスＢｕｓにより接続したハードウェア構成）を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。

また、上記実施の形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施の形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えてもよい。

前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。

上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１００ 車載システム
１ 電源管理装置
２ 車両制御装置
３ 変換部
４ モータ
５ ２次電池
６ リレー
７ 電圧センサ
８ 電流センサ
９ 温度センサ
２０ 充電電圧推定装置
２１ 測定値取得部
２２ 推定値算出部
２３ 電圧監視部
２４ 補正部
２４１ 領域決定部
２４２ 推定値補正部

Claims (5)

1. ２次電池の充電状態を推定する充電状態推定装置であって、
   前記２次電池の電圧測定値と、前記２次電池の電流測定値と、前記２次電池の温度測定値とを取得する測定値取得部と、
   前記電流測定値に基づいて、前記２次電池のＳＯＣ推定値を算出する推定値算出部と、
   前記２次電池が充電又は放電を実行している時に前記２次電池の電圧測定値が予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断する電圧監視部と、
   前記電圧監視部が前記２次電池の電圧測定値が前記電圧閾値に達したと判断した場合、前記電圧測定値が前記電圧閾値に達した補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値に基づいて、前記ＳＯＣ推定値を補正する補正部と、を備える充電状態推定装置。
2. 請求項１に記載の充電状態推定装置であって、
   前記電圧閾値は、前記２次電池の放電終止電圧又は前記２次電池の充電上限電圧である、充電状態推定装置。
3. 請求項１又は２に記載の充電状態推定装置であって、
   前記補正部は、
   前記補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値によって定まる前記２次電池の動作位置が、前記２次電池を流れる電流と前記２次電池の温度とによって定まる第１領域内にあるか否かを判断する領域決定部と、
   前記動作位置が前記第１領域内にあると判断された場合、前記ＳＯＣ推定値を前記第１領域に対応する補正値を用いて補正する推定値補正部と、を含む充電状態推定装置。
4. 請求項３に記載の充電状態推定装置であって、
   前記領域決定部は、前記動作位置が前記２次電池を流れる電流と前記２次電池の温度とによって予め設定され、かつ、前記第１領域と異なる第２領域内にあるか否かを判断し、
   前記推定値補正部は、前記動作位置が前記第２領域内にある場合、前記ＳＯＣ推定値を前記第２領域に対応する補正値を用いて補正する、充電状態推定装置。
5. ２次電池の充電状態を推定する充電状態推定方法であって、
   前記２次電池の電圧測定値と、前記２次電池の電流測定値と、前記２次電池の温度測定値とを取得するステップと、
   前記電流測定値に基づいて、前記２次電池のＳＯＣ推定値を算出するステップと、
   前記２次電池が充電又は放電を実行している時に前記２次電池の電圧測定値が予め設定された電圧閾値に達したか否かを判断するステップと、
   前記２次電池の電圧測定値が前記電圧閾値に達したと判断された場合、前記電圧測定値が前記電圧閾値に達した補正時刻に取得された電流測定値及び温度測定値に基づいて、前記ＳＯＣ推定値を補正するステップと、を備える充電状態推定方法。