JP2021012106A - Ｓｏｃ推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリのＳＯＣの補正精度が低下することを防止できるＳＯＣ推定装置を提供すること。【解決手段】バッテリの充放電時の電流積算値を算出する電流積算値算出部と、電流積算値に基づいてバッテリの基本ＳＯＣを算出する基本ＳＯＣ算出部と、バッテリの充電中又は放電中の電流値と閉回路電圧とに基づいてバッテリの開放電圧を推定する開放電圧推定部と、開放電圧推定部によって推定された開放電圧に基づいて補正用ＳＯＣを算出し、補正用ＳＯＣによって基本ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、を備え、ＳＯＣ補正部は、所定時間におけるバッテリの電流積算値の絶対値が閾値以上である場合、補正用ＳＯＣによる基本ＳＯＣの補正を制限する。【選択図】図８

Description

本発明は、ＳＯＣ推定装置に関する。

特許文献１には、電流積算値に基づいて算出されたバッテリのＳＯＣを、開回路電圧（Open Circuit Voltage：以下、「ＯＣＶ」という）に基づいて補正する技術が開示されている。また、特許文献１には、ＳＯＣの補正に用いるＯＣＶとして、推定したＯＣＶを用いることも開示されている。

ところで、ＯＣＶの推定方法としては、バッテリの充放電時に閉回路電圧（Closed Circuit Voltage：以下、「ＣＣＶ」という）からＯＣＶを推定する方法が知られている。

特開２０１６−２０１９８４号公報

仮に、上述のようなＯＣＶの推定方法を用いて、バッテリの充放電時にＣＣＶからＯＣＶを推定し、推定されたＯＣＶに基づいて補正用ＳＯＣを算出する場合には、バッテリの充放電の継続状態によって分極抵抗成分が大きく変わるため、推定されるＯＣＶ、及びそのＯＣＶに基づいて算出される補正用ＳＯＣに精度のばらつきが生ずるおそれがある。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、バッテリのＳＯＣの補正精度が低下することを防止できるＳＯＣ推定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、バッテリの充電時及び放電時の電流値の積算値である電流積算値を算出する電流積算値算出部と、前記電流積算値に基づいて前記バッテリの基本ＳＯＣを算出する基本ＳＯＣ算出部と、前記バッテリの充電中又は放電中の電流値と閉回路電圧とに基づいて前記バッテリの開放電圧を推定する開放電圧推定部と、前記開放電圧推定部によって推定された開放電圧に基づいて補正用ＳＯＣを算出し、前記補正用ＳＯＣによって前記基本ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、を備え、前記ＳＯＣ補正部は、所定時間における前記バッテリの電流積算値の絶対値が閾値以上である場合、前記補正用ＳＯＣによる前記基本ＳＯＣの補正を制限する構成を有する。

本発明によれば、バッテリのＳＯＣの補正精度が低下することを防止できるＳＯＣ推定装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置を搭載した車両の概略構成図である。 図２は、電流積算法によるＳＯＣ演算値の誤差について説明するグラフである。 図３は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置において参照される第１の補正用ＳＯＣ算出マップである。 図４は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置において参照される第２の補正用ＳＯＣ算出マップである。 図５は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置におけるＯＣＶの推定方法を説明するグラフの一例である。 図６は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置によって実行されるＯＣＶの推定処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、バッテリのセルの閉回路電圧ＣＣＶを模式的に示した等価回路図である。 図８は、本発明の第１の実施例に係るＳＯＣ推定装置によって実行されるＳＯＣ算出処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、本発明の第２の実施例に係るＳＯＣ推定装置によって実行されるＳＯＣ算出処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、本発明の第２の実施例に係るＳＯＣ推定装置において参照されるα決定マップである。 図１１は、変形例による作用効果を説明する図である。

本発明の一実施の形態に係るＳＯＣ推定装置は、バッテリの充電時及び放電時の電流値の積算値である電流積算値を算出する電流積算値算出部と、電流積算値に基づいてバッテリの基本ＳＯＣを算出する基本ＳＯＣ算出部と、バッテリの充電中又は放電中の電流値と閉回路電圧とに基づいてバッテリの開放電圧を推定する開放電圧推定部と、開放電圧推定部によって推定された開放電圧に基づいて補正用ＳＯＣを算出し、補正用ＳＯＣによって基本ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、を備え、ＳＯＣ補正部は、所定時間におけるバッテリの電流積算値の絶対値が閾値以上である場合、補正用ＳＯＣによる基本ＳＯＣの補正を制限することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るＳＯＣ推定装置は、バッテリのＳＯＣの補正精度が低下することを防止できる。

以下、本発明の一実施例に係るＳＯＣ推定装置を搭載した車両について図面を参照して説明する。

（第１の実施例）
図１に示すように、第１の実施例に係る車両１は、走行用駆動源としてエンジン２及びモータジェネレータ３と、モータジェネレータ３に電力を供給するバッテリ４と、エンジンコントローラ５と、モータジェネレータコントローラ６と、上位コントローラ７と、組電池管理システム１０と、を含んで構成されている。

バッテリ４は、モータジェネレータ３によって発電された電力を充電可能な二次電池によって構成されている。バッテリ４は、それぞれが単電池として機能する複数のセルが接続された組電池構造からなる。

バッテリ４は、モータジェネレータ３の他に、エンジンコントローラ５、モータジェネレータコントローラ６及び上位コントローラ７の各種コントローラや組電池管理システム１０を含む車載の各種電気負荷にも電力を供給可能に接続されている。

エンジンコントローラ５は、エンジン２を制御するコントローラである。エンジンコントローラ５は、上位コントローラ７に接続されており、上位コントローラ７との間で相互に情報のやりとりを行う。

モータジェネレータコントローラ６は、モータジェネレータ３を制御するコントローラである。モータジェネレータコントローラ６は、上位コントローラ７に接続されており、上位コントローラ７との間で相互に情報のやりとりを行う。

上位コントローラ７は、車両１を統括して制御するコントローラであり、前述したエンジンコントローラ５及びモータジェネレータコントローラ６の他、組電池管理システム１０や各種コントローラに接続されている。

これらエンジンコントローラ５、モータジェネレータコントローラ６、上位コントローラ７及び組電池管理システム１０はそれぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、これらコンピュータユニットを各コントローラ及び組電池管理システム１０として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、コンピュータユニットは、本実施例における各コントローラ及び組電池管理システム１０として機能する。

組電池管理システム１０には、電圧センサ４１、電流センサ４２及び温度センサ４３が接続されている。電圧センサ４１は、バッテリ４のセル毎の電圧、すなわちセル電圧値Ｖｃｃを検出する。

電流センサ４２は、バッテリ４の充放電電流を検出する。温度センサ４３は、バッテリ４のセルの温度を検出する。

組電池管理システム１０は、電流積算値算出部１００、基本ＳＯＣ算出部１０１、開放電圧測定部１０２、開放電圧推定部１０３、補正用ＳＯＣ算出部１０４、ＳＯＣ補正部１０５、満充電容量算出部１０６、充放電許容電力算出部１０７、及び通信部１０８としての機能を有する。

電流積算値算出部１００は、バッテリ４の充電時及び放電時に電流センサ４２から得られる電流値を積算することにより電流積算値を算出する。

基本ＳＯＣ算出部１０１は、電流積算法によりバッテリ４の基本ＳＯＣ（State of charge）を算出する。電流積算法は、制御周期毎に、前回ＳＯＣに周期間のバッテリ４の電流積算値を加算していくことにより今回ＳＯＣを推定するものである。

具体的には、基本ＳＯＣ算出部１０１は、次式（１）に基づき、基本ＳＯＣを算出する。次式（１）において、ＳＯＣＩ（ｎ）は今回の制御周期における基本ＳＯＣ、ＳＯＣＩ（ｎ−１）は前回の制御周期における基本ＳＯＣ、ＩｓはＳＯＣＩ（ｎ−１）算出からＳＯＣＩ（ｎ）算出までの間の電流積算値、ＳＯＨ（ｎ−１）はバッテリ劣化度、Ｃｄは初期の満充電容量である。

ここで、ＳＯＣは、バッテリ４の「現在の充電容量／初期満充電容量×１００」で表される値（％）である。また、ＳＯＨは、バッテリ４の「現在の満充電容量／初期の満充電容量×１００」で表される値（％）である。

ところで、上述した電流積算法では、推定するＳＯＣの値が電流センサの測定誤差や量子化誤差によって影響を受けることがある。図２に示すように、電流値を積算する時間が長いほど誤差が積み重なるため、ＳＯＣの真値に対して、推定するＳＯＣ（図２においては「ＳＯＣ演算値」と記す）の誤差が大きくなってしまう。

このように、推定するＳＯＣの誤差が大きくなると、正確な充放電許容電力値を算出できず、バッテリが十分な電力を駆動力源であるモータジェネレータに供給できなくなる。このため、モータジェネレータが適切なトルクを出力できず、車両の挙動に影響が出てしまう。

そこで、本実施例においては、後述するように、電流積算法以外の方法により算出したＳＯＣを利用して、電流積算方法によって推定した基本ＳＯＣを補正する構成とした。本実施例においては、電流積算法以外のＳＯＣ算出方法として、後述する開放電圧測定部１０２によって無負荷時のバッテリ４に基づき測定した測定ＯＣＶからＳＯＣを推定する静的なＳＯＣ算出方法と、負荷接続時に流れる電流と電圧の関係から無負荷時の開放電圧（又は、「開回路電圧」という）であるＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を推定して、その推定したＯＣＶ（以下、「推定ＯＣＶ」という）からＳＯＣを推定する動的なＳＯＣ算出方法と、を用いる。本実施例において、これら静的及び動的なＳＯＣ算出方法により算出したＳＯＣを補正用ＳＯＣという。

開放電圧測定部１０２は、バッテリ４の充放電を停止させた後に、一定時間、電圧が安定するまで待機し、安定した後のバッテリ４のセル毎の開放電圧ＯＣＶを測定ＯＣＶとして算出する。組電池管理システム１０は、電流センサ４２が検出するバッテリ４の充放電電流の値や、電圧センサ４１が検出するバッテリ４のセル毎のセル電圧値Ｖｃｃ等に基づき、バッテリ４の全体の端子間電圧をＯＣＶとして算出してもよい。

開放電圧推定部１０３は、図５に示すように、バッテリ４の充放電中の電流に対するセル電圧値Ｖｃｃをプロットし、直線が引けるようなデータの相関がある場合に直線と電流値が０となるＹ軸との交点からＯＣＶを推定する。開放電圧推定部１０３によるＯＣＶの推定方法の詳細については後述する。

補正用ＳＯＣ算出部１０４は、開放電圧測定部１０２によって算出された測定ＯＣＶに基づき、図３に示す第１の補正用ＳＯＣ算出マップを参照して、補正用ＳＯＣを算出する。第１の補正用ＳＯＣ算出マップは、測定ＯＣＶと補正用ＳＯＣとの関係を予め実験的に求めたもので、組電池管理システム１０のＲＯＭに記憶されている。

また、補正用ＳＯＣ算出部１０４は、開放電圧推定部１０３によって推定された推定ＯＣＶに基づき、図４に示す第２の補正用ＳＯＣ算出マップを参照して、補正用ＳＯＣを算出する。第２の補正用ＳＯＣ算出マップは、推定ＯＣＶと補正用ＳＯＣとの関係を予め実験的に求めたもので、組電池管理システム１０のＲＯＭに記憶されている。

ＳＯＣ補正部１０５は、補正用ＳＯＣ算出部１０４によって算出された補正用ＳＯＣによって基本ＳＯＣを補正する。具体的には、ＳＯＣ補正部１０５は、次式（２）に示す通り、基本ＳＯＣに１未満の第１の補正係数（１−α）を乗算した値と補正用ＳＯＣに第２の補正係数αを乗算した値とを加算することにより補正後ＳＯＣを算出する。第２の補正係数αは、算出される補正後ＳＯＣが急変せずに短時間で補正値に収束するような係数となるよう、種々のデータに基づき予め実験的に求めた適合値であり、組電池管理システム１０のＲＯＭに記憶されている。前述の種々のデータとしては、例えば、後述する静的ＳＯＣ補正条件、動的ＳＯＣ補正条件がどの程度の頻度（時間間隔）で成立するのか、といったデータや、静的ＳＯＣ補正条件、動的ＳＯＣ補正条件が成立するときの電流積算誤差の分布（平均値、分散）から予測されるＳＯＣ誤差の分布のデータ等が挙げられる。

補正用ＳＯＣ算出部１０４によって算出された補正用ＳＯＣは、開放電圧測定部１０２によって算出された測定ＯＣＶに基づき算出された補正用ＳＯＣ、又は、開放電圧推定部１０３によって推定された推定ＯＣＶに基づき算出された補正用ＳＯＣのいずれかである。

満充電容量算出部１０６は、バッテリ４の現在の満充電容量を算出する。満充電容量の算出方法としては、例えば、放電開始時のＳＯＣであるＳＯＣｓ、放電終了時のＳＯＣであるＳＯＣｅ、放電中の電流の積算値ΣＩｂに基づき、次式（３）により求める方法を用いることができる。当該算出方法は、満充電容量の算出方法の一例であって、これに限定されるものではなく、他の公知の満充電容量の算出方法を用いてもよい。

充放電許容電力算出部１０７は、バッテリ４の充放電許容電力を算出する。充放電許容電力算出部１０７は、例えば、温度センサ４３により検出されたバッテリ４のセルの温度と、ＳＯＣ補正部１０５によって算出された補正後ＳＯＣとに基づき、バッテリ４の充放電許容電力を算出する。

充放電許容電力は、バッテリ４の過放電を防止するための放電電力の上限値である放電側許容電力、及び、バッテリ４の過充電を防止するための充電電力の上限値である充電側許容電力である。

通信部１０８は、上位コントローラ７との間で各種情報の送信及び受信を行う。例えば、通信部１０８は、ＳＯＣ補正部１０５によって算出された補正後ＳＯＣをＳＯＣ情報として上位コントローラ７に送信する。また、通信部１０８は、充放電許容電力算出部１０７によって算出された充放電許容電力の値を上位コントローラ７に送信する。

（ＯＣＶの推定方法）
次に、図５及び図６を参照して、開放電圧推定部１０３によるＯＣＶの推定方法について、説明する。

組電池管理システム１０は、予め設定されているサンプリング時間ｔ毎にバッテリ４のＯＣＶを推定する推定処理を実行する。この推定処理では、組電池管理システム１０は、電流センサ４２が検出するバッテリ４の電流値Ｉおよび電圧センサ４１が検出するバッテリ４のセル毎のセル電圧値ＶｃｃをＲＡＭに記憶させて、サンプリング時間ｔ毎のバッテリ４の電流値Ｉおよび一つのセルのセル電圧値Ｖｃｃの一組を検出データとする。サンプリング時間ｔは、例えば、組電池管理システム１０が演算処理を繰り返す際の間隔時間であり、ｍｓｅｃオーダの短時間となるが、任意の時間を設定しても良い。

組電池管理システム１０は、上述の検出データ数が予め設定されている必要数を超える場合に、その検出データにおけるバッテリ４の電流値Ｉを積算する電流積算値が予め設定されている必要範囲内に収まって、検出データのバッテリ４の電流値Ｉおよびセル電圧値Ｖｃｃが予め設定されている分散状態（分散条件）を満たすときに、検出データにおけるセル電圧値Ｖｃｃを積算する電圧積算値を、検出データ数で除してバッテリ４の推定ＯＣＶとする。

組電池管理システム１０は、図５に示すように、バッテリ４の出力可能な電流値Ｉの大きさを複数に区分した領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ毎に、バッテリ４の電流値Ｉが含まれる検出データのデータ数をカウントし、該領域ＡからＤ毎のデータ数が全て予め設定されている分散閾値を超える場合に、上記の分散状態を満たすと判断するようになっている。なお、領域Ａ、Ｂは、バッテリ４への充電時の電流・電圧特性を示し、また、領域Ｃ、Ｄは、バッテリ４からの放電時の電流・電圧特性を示している。

ここで、検出データ数が設定必要数を超えることを条件とするのは、推定確度の水準を確保するためである。この設定必要数は、求められる推定確度の水準に応じて設定すればよい。この設定必要数の条件は、分散状態にあるか否かを判断するために電流領域ＡからＤに求める分散閾値の値（データ数）をある程度高くすることにより、省略しても良い。

また、検出データにおけるバッテリ４の電流値Ｉの電流積算値が設定必要範囲内に収まることを条件とするのは、出力電流値ＩをゼロＡ（アンペア）としてＯＣＶを推定するためである。この設定必要範囲は、検出データの電流値Ｉの積算値をゼロＡとみなして、バッテリ４のＳＯＣを推定してもよい値を設定すればよい。

さらに、この推定処理において、バッテリ４の電流値Ｉの領域ＡからＤ毎の検出データのデータ数が分散していると判断する分散閾値は、分散状態にあるとする各領域ＡからＤに求める最低限のデータ数を設定すればよい。なお、領域ＡからＤ毎のデータ数に推定処理を実行するのに適当でないほどの偏りが生じている場合、例えば、バッテリ４の充放電がバランスよく行われておらず、ゼロＡ付近から外れたデータしかない場合には、電流値Ｉの電流積算値が設定必要範囲内に収まる、という条件から外れることになる。

ところで、バッテリ４のセル毎の開放電圧値ＯＣＶ（ｎ）は、各セルのセル電圧値Ｖｃｃ（ｎ）と内部抵抗ｒ（ｎ）と瞬時電流値Ｉ（ｎ）とを用いて次式のようになる。なお、式中の（ｎ）は、サンプリング回数を示している。
ＯＣＶ（ｎ）＝Ｖｃｃ（ｎ）＋ｒ（ｎ）×Ｉ（ｎ）

このバッテリ４の各セルの開放電圧値ＯＣＶ（ｎ）は、サンプリング時間ｔ毎に次のように算出される。
１回目 ： ＯＣＶ（１）＝Ｖｃｃ（１）＋ｒ（１）×Ｉ（１）
２回目 ： ＯＣＶ（２）＝Ｖｃｃ（２）＋ｒ（２）×Ｉ（２）
３回目 ： ＯＣＶ（３）＝Ｖｃｃ（３）＋ｒ（３）×Ｉ（３）
・
・
・
ｎ回目 ： ＯＣＶ（ｎ）＝Ｖｃｃ（ｎ）＋ｒ（ｎ）×Ｉ（ｎ）

これを積算すると、次式の関係となり、
ΣＯＣＶ（ｋ）＝Σ（Ｖｃｃ（ｋ）＋ｒ（ｋ）×Ｉ（ｋ）） ｋ：１〜ｎ
短時間のサンプリング期間中には、開放電圧値ＯＣＶ（ｎ）と内部抵抗ｒ（ｎ）とに変化はほとんどないことから、次式のように変形することができる。
ｎ×ＯＣＶ＝ΣＶｃｃ（ｋ）＋ｒ×ΣＩ（ｋ） ｋ：１〜ｎ

この推定処理では、検出データの電流値Ｉの積算値をゼロＡとすることから、開放電圧値ＯＣＶの推定値を、次式により算出することができる。
ＯＣＶ＝ΣＶｃｃ（ｋ）／ｎ ｋ：１〜ｎ

具体的に、組電池管理システム１０は、図６に示す推定処理を実行し、ＯＣＶを推定する。なお、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに一時記憶するセル電圧値Ｖｃｃや出力電流値Ｉなどは、１回の推定処理毎にリセットする。

ステップＳ１において、組電池管理システム１０は、サンプリング時間ｔ毎に、電圧センサ４１が検出するセル電圧値Ｖｃｃと、電流センサ４２が検出する瞬時のバッテリ４の出力電流値Ｉとを取得する。

次いで、ステップＳ２において、組電池管理システム１０は、取得したセル電圧値Ｖｃｃと出力電流値Ｉとの一組を検出データとしてＲＡＭに記憶する。

次いで、ステップＳ３において、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに記憶したセル電圧値Ｖｃｃと出力電流値Ｉとを一組とする検出データのデータ数をカウントする。

次いで、ステップＳ４において、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに記憶するセル電圧値Ｖｃｃと出力電流値Ｉとを一組とする検出データのデータ数のカウント数ｎが設定必要数を超えた否か確認する。組電池管理システム１０は、セル電圧値Ｖｃｃと出力電流値Ｉの検出データカウント数ｎが設定必要数を超えていない場合にはステップＳ１に戻ってステップＳ１以降の処理を繰り返してデータ収集を継続し、その検出データカウント数ｎが推定確度を満足するだけの検出データ数を超えている場合に次のステップに進む。

次いで、ステップＳ５において、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに記憶するバッテリ４の出力電流値Ｉの積算値である電流積算値がゼロＡとすることができる程度の設定必要範囲内に収まっているか否かを確認する。組電池管理システム１０は、電流積算値が設定必要範囲から外れてしまっている場合にはステップＳ１に戻ってステップＳ１以降の処理を繰り返してデータ収集を継続し、電流積算値がゼロＡとすることができる程度の範囲内に収まっている場合に次のステップに進む。

次いで、ステップＳ６において、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに記憶するバッテリ４の出力電流値Ｉを図５に示す領域ＡからＤ毎のいずれに含まれるか判定して区分けしたときのデータ数をカウントして、その領域ＡからＤ毎のデータカウント数が設定分散閾値を超えて分散状態にあるか否かを確認する。組電池管理システム１０は、バッテリ４の出力電流値Ｉの領域ＡからＤ毎のデータカウント数が領域ＡからＤの全てにおいて超えていない場合にはステップＳ１に戻ってステップＳ１以降の処理を繰り返してデータ収集を継続し、その領域ＡからＤ毎のデータカウント数が領域ＡからＤの全てにおいて超えている場合に分散状態を満たすとして次のステップに進む。

次いで、ステップＳ７において、組電池管理システム１０は、ＲＡＭに記憶するセル電圧値Ｖｃｃを積算して、バッテリ４の出力電流値Ｉと一組とした検出データ数ｎで除算することによりＯＣＶの推定値である推定ＯＣＶを算出する。本処理において算出された推定ＯＣＶは、補正用ＳＯＣ算出部１０４による補正用ＳＯＣの算出に用いられる。

（バッテリの分極について）
ところで、推定ＯＣＶに基づきＳＯＣを算出する場合には、バッテリの分極に起因してＳＯＣの推定精度が低下するおそれがある。

図７は、バッテリのセルの閉回路電圧ＣＣＶを模式的に示した等価回路図である。図７に示すように、閉回路電圧ＣＣＶは、開回路電圧ＯＣＶと電圧Ｖ０と電圧Ｖｐとから構成される。

開回路電圧ＯＣＶは、バッテリの起電力Ｅに起因する。電圧Ｖｏは、バッテリの直流内部抵抗Ｒ０に起因する。電圧Ｖｐは、バッテリの分極成分に起因し、静電容量Ｃと内部抵抗Ｒｐの並列回路で示される。

ここで、バッテリは、放電又は充電を実施すると電流の大きさや極性によって内部抵抗（Ｒ０、Ｒｐ、Ｃの合成抵抗）が変動することにより閉回路電圧ＣＣＶが変動する。バッテリに電流が流れない状態で時間が経過すれば、内部抵抗の変動は解消されるが、充電又は放電し続けるなど短時間に電流積算値が充電又は放電に偏った場合には内部抵抗の分極成分Ｖｐの変動が解消されないこととなる。

バッテリに大きな分極が発生した場合には、バッテリの電圧の変動が解消されるまでに時間がかかる。このようなときは、バッテリの分極による電圧変動により、動的電圧である推定ＯＣＶに基づくＳＯＣの推定精度が低下するおそれがある。

そこで、本実施例では、上述したようなバッテリの分極の影響によって最終的に算出される補正後ＳＯＣの推定精度が低下することを防止するために、以下に説明するＳＯＣ算出処理を行う。

（ＳＯＣ算出処理）
次に、図８を参照して、本実施例に係る組電池管理システム１０によって実行されるＳＯＣ算出処理の流れについて説明する。図８のＳＯＣ算出処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図８に示すように、ステップＳ１１において、組電池管理システム１０は、電流積算法によりバッテリ４の基本ＳＯＣを算出する。

次いで、ステップＳ１２において、組電池管理システム１０は、静的ＳＯＣ補正条件が成立したか否かを判定する。本実施例における静的ＳＯＣ補正条件は、バッテリ４への充電、又はバッテリ４からの放電がないことである。

組電池管理システム１０は、ステップＳ１２において静的ＳＯＣ補正条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１３に処理を移行する。組電池管理システム１０は、ステップＳ１２において静的ＳＯＣ補正条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ１５に処理を移行する。

ステップＳ１３において、組電池管理システム１０は、測定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出する。測定ＯＣＶは、バッテリ４の充放電停止後、所定時間が経過し、電圧が安定した後に測定されたバッテリ４のセル毎の開放電圧ＯＣＶである。その後、組電池管理システム１０は、処理をステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１５において、組電池管理システム１０は、動的ＳＯＣ補正条件が成立したか否かを判定する。動的ＳＯＣ補正条件は、バッテリ４への充電、又はバッテリ４からの放電があること、すなわちバッテリ４に電流が出入力されている状態であることである。したがって、動的ＳＯＣ補正条件が成立している状態では、バッテリ４の電流値が計測できる状態にある。

組電池管理システム１０は、ステップＳ１５において動的ＳＯＣ補正条件が成立していないと判定した場合には、ＳＯＣ算出処理を終了する。組電池管理システム１０は、ステップＳ１５において動的ＳＯＣ補正条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ１６に処理を移行する。

ステップＳ１６において、組電池管理システム１０は、推定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出する。推定ＯＣＶは、上述した図６に示す推定処理によって推定される。

次いで、ステップＳ１７において、組電池管理システム１０は、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値が所定の閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。所定時間は、ステップＳ１７の処理を行う前における数分程度の短時間である。なお、所定時間は、基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの時間としてもよい。

組電池管理システム１０は、ステップＳ１７において所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値が所定の閾値Ｉｔｈ以上でないと判定した場合には、処理をステップＳ１４に移行する。

組電池管理システム１０は、ステップＳ１７において所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値が所定の閾値Ｉｔｈ以上であると判定した場合には、処理をステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８において、組電池管理システム１０は、動的電圧である推定ＯＣＶによるＳＯＣ補正を禁止してＳＯＣ算出処理を終了する。具体的には、組電池管理システム１０は、ステップＳ１６において推定ＯＣＶから算出した補正用ＳＯＣを用いて、基本ＳＯＣを補正することを禁止する。

上述のようにＳＯＣ補正を禁止するのは、一方向に充電又は放電し続けることで短時間に電流積算値の絶対値が増加し続けると、バッテリ４の内部抵抗値が増加して分極が生じ、動的電圧である推定ＯＣＶが変動することによって推定ＯＣＶに基づく補正用ＳＯＣの推定が正確に行えなくなるためである。

このＳＯＣ補正の禁止は、例えば、電流積算値の絶対値が小さくなる方向に電流が流れることにより所定時間における電流積算値の絶対値が閾値Ｉｔｈ未満となり、充電又は放電し続けることで生じた分極が解消するまで実施される。

次いで、ステップＳ１４において、組電池管理システム１０は、第２の補正係数αを上述の（２）式に代入することにより、補正後ＳＯＣを算出してＳＯＣ算出処理を終了する。

ここで、上述の（２）式において、第２の補正係数αを乗ずる補正用ＳＯＣは、ステップＳ１３で測定ＯＣＶから算出した補正用ＳＯＣ、又は、ステップＳ１６で推定ＯＣＶから算出した補正用ＳＯＣのいずれかである。

以上のように、本実施例に係るＳＯＣ推定装置は、所定時間における電流積算値の絶対値が閾値Ｉｔｈ以上である場合に、動的電圧である推定ＯＣＶによるＳＯＣ補正を禁止するので、分極によってＯＣＶの推定に誤差が生じやすい状態でのＳＯＣ補正を禁止することができる。これにより、本実施例に係るＳＯＣ推定装置は、ＳＯＣ補正の精度が悪化してしまうことを防止できる。

（第２の実施例）
第２の実施例に係るＳＯＣ推定装置は、第１の実施例とＳＯＣ算出処理が一部異なるが、他の構成は第１の実施例と同一である。以下においては、第１の実施例と異なるＳＯＣ算出処理について説明する。

図９は、本実施例に係るＳＯＣ算出処理の流れを示したフローチャートである。図９のＳＯＣ算出処理は、組電池管理システム１０によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図９に示すように、ステップＳ２１において、組電池管理システム１０は、電流積算法によりバッテリ４の基本ＳＯＣを算出する。

次いで、ステップＳ２２において、組電池管理システム１０は、静的ＳＯＣ補正条件が成立したか否かを判定する。静的ＳＯＣ補正条件は、第１の実施例と同一である。

組電池管理システム１０は、ステップＳ２２において静的ＳＯＣ補正条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ２３に処理を移行する。組電池管理システム１０は、ステップＳ２２において静的ＳＯＣ補正条件が成立していないと判定した場合には、ステップＳ２５に処理を移行する。

ステップＳ２３において、組電池管理システム１０は、測定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出する。測定ＯＣＶは、バッテリ４の充放電停止後、所定時間が経過し、電圧が安定した後に測定されたバッテリ４のセル毎の開放電圧ＯＣＶである。その後、組電池管理システム１０は、処理をステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２５において、組電池管理システム１０は、動的ＳＯＣ補正条件が成立したか否かを判定する。動的ＳＯＣ補正条件は、第１の実施例と同一である。

組電池管理システム１０は、ステップＳ２５において動的ＳＯＣ補正条件が成立していないと判定した場合には、ＳＯＣ算出処理を終了する。組電池管理システム１０は、ステップＳ２５において動的ＳＯＣ補正条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ２６に処理を移行する。

ステップＳ２６において、組電池管理システム１０は、推定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出する。推定ＯＣＶは、第１の実施例と同一の推定処理によって推定される。

次いで、ステップＳ２７において、組電池管理システム１０は、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値に応じて、補正後ＳＯＣを算出する上述の（２）式における補正用ＳＯＣに乗ずる第２の補正係数αを決定する。

具体的には、組電池管理システム１０は、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値に基づき、図１０に示すα決定マップを参照して第２の補正係数αを決定する。図１０に示すα決定マップは、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値と第２の補正係数αとの関係を予め実験的に求めたもので、組電池管理システム１０のＲＯＭに記憶されている。

図１０に示すα決定マップにおいては、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値が閾値Ｉｔｈ未満の領域では第２の補正係数αが一定であり、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値が閾値Ｉｔｈ以上の領域では当該電流積算値の絶対値が大きいほど第２の補正係数αが小さくなるように規定されている。所定時間は、ステップＳ２７の処理を行う前における数分程度の短時間である。なお、所定時間は、基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの時間としてもよい。

ここで、図１０に示すα決定マップにおいて、閾値Ｉｔｈ未満の領域における第２の補正係数αは、第１の実施例における予め定められた第２の補正係数αと同一である。また、閾値Ｉｔｈ以上の領域における第２の補正係数αは、電流積算誤差と当該誤差によって発生するＳＯＣ誤差との関係を求め、その発生誤差について所定の時間間隔（静的ＳＯＣ補正条件、動的ＳＯＣ補正条件がどの程度の頻度）で補正した場合に、算出される補正後ＳＯＣが急変せずに短時間で補正値に収束するように適合された傾向となるように定義されている。この場合、閾値Ｉｔｈ以上の領域における第２の補正係数αを定義するにあたっては、例えば、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値（α決定マップにおけるＸ軸）に対して何点か適合させたうえで、その中間値については補完する方法を用いてもよい。

組電池管理システム１０は、ステップＳ２７において所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値に応じて第２の補正係数αを決定した後は処理をステップＳ２４に移行する。

次いで、ステップＳ２４において、組電池管理システム１０は、第２の補正係数αを上述の（２）式に代入することにより、補正後ＳＯＣを算出してＳＯＣ算出処理を終了する。ここで、測定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出した場合は、上述の（２）式に代入される第２の補正係数αとして第１の実施例と同一の予め定められた第２の補正係数αが用いられ、推定ＯＣＶから補正用ＳＯＣを算出した場合は、上述の（２）式に代入される第２の補正係数αとしてステップＳ２７で決定した第２の補正係数αが用いられる。

ここで、上述の（２）式において、第２の補正係数αを乗ずる補正用ＳＯＣは、ステップＳ２３で測定ＯＣＶから算出した補正用ＳＯＣ、又は、ステップＳ２６で推定ＯＣＶから算出した補正用ＳＯＣのいずれかである。

以上のように、本実施例に係るＳＯＣ推定装置は、動的電圧である推定ＯＣＶによるＳＯＣ補正を行う場合には、所定時間における電流積算値の絶対値が大きいほど第２の補正係数αが小さくなるように第２の補正係数αを設定する。

このため、本実施例に係るＳＯＣ推定装置は、基本ＳＯＣに対する推定ＯＣＶによるＳＯＣ補正の補正量を小さくすることができるので、分極によってＯＣＶの推定に誤差が生じやすい状態でのＳＯＣ補正を制限することができる。

これにより、本実施例に係るＳＯＣ推定装置は、ＳＯＣ補正の精度が悪化してしまうことを抑制できる。また、基本ＳＯＣ自体が真値とかけ離れているような場合には、分極の影響を考慮したＳＯＣ補正を行うことができるため、このような場合は精度よく基本ＳＯＣを補正することができる。

（変形例）
なお、本実施例においては、所定時間におけるバッテリ４の電流積算値の絶対値に応じて第２の補正係数αを設定する構成について説明したが、これに限らず、基本ＳＯＣと補正用ＳＯＣとの差が大きいほど第２の補正係数αが小さくなるよう第２の補正係数αを設定してもよいし、基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの期間が長いほど第２の補正係数αが小さくなるよう第２の補正係数αを設定してもよい。

ところで、基本ＳＯＣと補正用ＳＯＣとの差が大きかったり、基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの期間が長かったりした場合に一回のＳＯＣ補正によって基本ＳＯＣを補正すると、基本ＳＯＣに対して補正後ＳＯＣの値が急変してしまう。このため、この急変した補正後ＳＯＣに基づき算出する充放電許容電力も急変してしまい、その結果、車両の駆動力や回生トルクが急変してしまうおそれがある。

上述した一方の変形例によれば、基本ＳＯＣと補正用ＳＯＣとの差が大きいほど第２の補正係数αが小さくなるよう第２の補正係数αを設定するので、図１１に示すように、補正後ＳＯＣが基本ＳＯＣから急変することを防止することができる。このため、充放電許容電力が急変してしまうことを防止することができ、車両１の駆動力や回生トルクが急変してしまうことを防止することができる。

上述した他方の変形例によれば、基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの期間が長いほど第２の補正係数αが小さくなるよう第２の補正係数αを設定するので、図１１に示すように、補正後ＳＯＣが基本ＳＯＣから急変することを防止することができる。このため、充放電許容電力が急変してしまうことを防止することができ、車両１の駆動力や回生トルクが急変してしまうことを防止することができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ モータジェネレータ
４ バッテリ
５ エンジンコントローラ
６ モータジェネレータコントローラ
７ 上位コントローラ
１０ 組電池管理システム
４１ 電圧センサ
４２ 電流センサ
４３ 温度センサ
１００ 電流積算値算出部
１０１ 基本ＳＯＣ算出部
１０２ 開放電圧測定部
１０３ 開放電圧推定部
１０４ 補正用ＳＯＣ算出部
１０５ ＳＯＣ補正部
１０６ 満充電容量算出部
１０７ 充放電許容電力算出部
１０８ 通信部
１−α 第１の補正係数
α 第２の補正係数

Claims (5)

1. バッテリの充電時及び放電時の電流値の積算値である電流積算値を算出する電流積算値算出部と、
   前記電流積算値に基づいて前記バッテリの基本ＳＯＣを算出する基本ＳＯＣ算出部と、
   前記バッテリの充電中又は放電中の電流値と閉回路電圧とに基づいて前記バッテリの開放電圧を推定する開放電圧推定部と、
   前記開放電圧推定部によって推定された開放電圧に基づいて補正用ＳＯＣを算出し、前記補正用ＳＯＣによって前記基本ＳＯＣを補正するＳＯＣ補正部と、を備え、
   前記ＳＯＣ補正部は、所定時間における前記バッテリの電流積算値の絶対値が閾値以上である場合、前記補正用ＳＯＣによる前記基本ＳＯＣの補正を制限する、ＳＯＣ推定装置。
2. 前記ＳＯＣ補正部は、前記基本ＳＯＣの補正の制限として、前記補正用ＳＯＣによる前記基本ＳＯＣの補正を禁止する、請求項１に記載のＳＯＣ推定装置。
3. 前記ＳＯＣ補正部は、前記基本ＳＯＣに１未満の第１の補正係数を乗算した値と前記補正用ＳＯＣに第２の補正係数を乗算した値とを加算することで補正後ＳＯＣを算出し、前記基本ＳＯＣの補正の制限として、前記所定時間における前記電流積算値の絶対値の値が大きいほど前記第２の補正係数が小さくなるように前記第２の補正係数を設定する、請求項１に記載のＳＯＣ推定装置。
4. 前記ＳＯＣ補正部は、前記基本ＳＯＣに１未満の第１の補正係数を乗算した値と前記補正用ＳＯＣに第２の補正係数を乗算した値とを加算することで補正後ＳＯＣを算出し、前記基本ＳＯＣと前記補正用ＳＯＣとの差が大きいほど前記第２の補正係数が小さくなるよう前記第２の補正係数を設定する、請求項１に記載のＳＯＣ推定装置。
5. 前記ＳＯＣ補正部は、前記基本ＳＯＣに１未満の第１の補正係数を乗算した値と前記補正用ＳＯＣに第２の補正係数を乗算した値とを加算することで補正後ＳＯＣを算出し、前記基本ＳＯＣの前回の補正から今回の補正までの時間が長いほど前記第２の補正係数が小さくなるよう前記第２の補正係数を設定する、請求項１に記載のＳＯＣ推定装置。

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