JP2021110579A - 満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】満充電容量の推定精度が高い満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法を提供する。【解決手段】電池の充放電電流量と充放電前後のＳＯＣとに基づいて第１満充電容量を推定し、第１満充電容量の推定時における電池の内部抵抗である第１抵抗と、第１満充電容量の推定時より後の時点における電池の内部抵抗である第２抵抗とを推定し、第１抵抗の推定時における電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、第２抵抗の推定時における電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出し、第１満充電容量と、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、第２抵抗の推定時における電池の満充電容量である第２満充電容量を推定する満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法。【選択図】図２

Description

本発明は、満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法に関する。

例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）等の満充電容量を推定する方法として、プラグイン充電時の充電電流積算値と、充電前後のＳＯＣとから、下記の式に基づいて算出するものが知られている。
満充電容量［Ａｈ］＝電流積算値［Ａｈ］／（充電後ＳＯＣ［％］−充電前ＳＯＣ［％］）×１００

特許文献１には、満充電容量を常時推定可能とするための電池システムが開示されている。この電池システムでは、所定の条件が成立した場合に満充電容量（ベース満充電容量）を算出（更新）し、複数のセルブロックのうちの基準となるセルブロック（基準セルブロック）の抵抗値に対する所定のセルブロックの抵抗値の比である抵抗比を算出し、所定の条件が成立することにより算出（更新）された満充電容量を抵抗比で除算した値を満充電容量の推定値とする。

特開２０１９−１４８４６０号公報

しかしながら、従来の満充電容量推定は、その推定精度を高くするために、所定電流量以上を充電したときにのみ実行することが多い。従って、満充電容量の推定頻度が低くなってしまう。

これに対して、特許文献１は、満充電容量を常時推定可能とするための電池システムを開示しているが、対象セルブロックにおける実効電極面積の低下に起因する満充電容量の不連続・急速な低下に対応する技術である。また、算出（更新）された満充電容量を除算するための抵抗比の信頼度が低い場合には、それに伴って満充電容量の推定精度も悪化してしまう。

本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、満充電容量の推定精度が高い満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法を提供することを目的とする。

本実施形態の満充電容量推定装置は、電池の充放電電流量と充放電前後のＳＯＣとに基づいて第１満充電容量を推定する第１満充電容量推定部と、前記第１満充電容量の推定時における前記電池の内部抵抗である第１抵抗と、前記第１満充電容量の推定時より後の時点における前記電池の内部抵抗である第２抵抗とを推定する抵抗推定部と、前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて前記第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて前記第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出する補正抵抗算出部と、前記第１満充電容量と、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、前記第２抵抗の推定時における前記電池の満充電容量である第２満充電容量を推定する第２満充電容量推定部と、を有することを特徴とする。

本実施形態の満充電容量推定方法は、電池の充放電電流量と充放電前後のＳＯＣとに基づいて第１満充電容量を推定するステップと、前記第１満充電容量の推定時における前記電池の内部抵抗である第１抵抗と、前記第１満充電容量の推定時より後の時点における前記電池の内部抵抗である第２抵抗とを推定するステップと、前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて前記第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて前記第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出するステップと、前記第１満充電容量と、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、前記第２抵抗の推定時における前記電池の満充電容量である第２満充電容量を推定するステップと、を有することを特徴とする。

このように、第１満充電容量の推定時における電池の内部抵抗である第１抵抗を基準として、それより後の時点における電池の内部抵抗である第２抵抗への抵抗値の上昇率に応じて、第２満充電容量を推定する。しかも、第１抵抗と第２抵抗が電池の温度とＳＯＣによって変動することに注目して、電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づいて第１抵抗と第２抵抗を補正した（上記の変動を打ち消した）第１補正抵抗と第２補正抵抗を算出し、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比を利用して第１満充電容量から第２満充電容量を推定する。このため、頻度の高い満充電容量推定が可能となり、容量低下を伴う電池劣化の検出漏れを防ぐことができる。

本実施形態の満充電容量推定装置は、前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方を変数として前記第１係数を取得するための第１係数マップを保持する第１係数マップ保持部と、前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方を変数として前記第２係数を取得するための第２係数マップを保持する第２係数マップ保持部と、をさらに有し、前記補正抵抗算出部は、前記第１係数マップを参照して、前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方から前記第１係数を取得し、前記第２係数マップを参照して、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方から前記第２係数を取得することができる。

これにより、第１係数マップと第２係数マップを使用して第１係数と第２係数を簡単かつ高精度に取得することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

本実施形態の満充電容量推定装置は、前記第１係数マップと前記第２係数マップとなり得る複数の係数マップ候補を保持する係数マップ候補保持部をさらに有し、前記第１係数マップ保持部は、前記第１抵抗の推定時における前記電池の劣化度に応じて、前記複数の係数マップ候補の中から選択された前記第１係数マップを保持し、前記第２係数マップ保持部は、前記第２抵抗の推定時における前記電池の劣化度に応じて、前記複数の係数マップ候補の中から選択された前記第２係数マップを保持することができる。

これにより、複数の係数マップ候補の中から、電池の劣化度に応じた最適な第１係数マップと第２係数マップを選択して使用することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

前記第１係数マップ保持部は、前記第１抵抗の推定時における前記電池の劣化度として、前記第１抵抗の推定時における前記電池の内部抵抗を使用し、前記第２係数マップ保持部は、前記第２抵抗の推定時における前記電池の劣化度として、前記第２抵抗の推定時における前記電池の内部抵抗を使用することができる。

これにより、電池の内部抵抗を使用して電池の劣化度を正確に把握することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

本実施形態の満充電容量推定装置は、満充電容量を以下の（Ｃ）式で算出することができる。
（Ｃ）今回の確定満充電容量＝前回の確定満充電容量×反映係数＋今回算出の満充電容量×（１−反映係数）

これにより、満充電容量の反映係数を利用した重み付け演算により、満充電容量（今回の確定満充電容量）を正確に算出することができる。

本実施形態の満充電容量推定装置は、前記第２抵抗推定時の電流値が所定の電流閾値より小さいときは、前記反映係数として第１の反映係数を使用し、前記第２抵抗推定時の電流値が所定の電流閾値以上であるときは、前記反映係数として前記第１の反映係数より小さい第２の反映係数を使用することができる。

これにより、満充電容量の推定精度が悪い時は反映係数を大きくし（前回値を多く反映し）、満充電容量の推定精度が良い時は反映係数を小さくする（前回値を少なく反映する）ので、より一層、満充電容量（今回の確定満充電容量）の推定精度を高めることができる。

本実施形態の満充電容量推定装置は、ある区間における前記第１抵抗と前記第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値より大きいときは、前記反映係数として第１の反映係数を使用し、ある区間における前記第１抵抗と前記第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値以下であるときは、前記反映係数として前記第１の反映係数より大きい第２の反映係数を使用することができる。

これにより、ある区間における第１抵抗と第２抵抗の変化量に応じた最適な反映係数（第１、第２の反映係数）を選択して使用することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

前記第２満充電容量推定部は、前記第１補正抵抗が前記第２補正抵抗よりも大きい場合に、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比を１とすることができる。

これにより、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比を最適設定することで、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。一般的に、電池の経年劣化とともに電池の内部抵抗が大きくなり、第１抵抗が第２抵抗よりも大きくなることは考え難い。これは、第１補正抵抗と第２補正抵抗の場合も同様である。本実施形態の満充電容量推定装置では、例えば、電池の起動時あるいは何らかの算出エラーに起因して第１補正抵抗が第２補正抵抗よりも大きい場合であっても、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比を１とすることで、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

本発明によれば、満充電容量の推定精度が高い満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法を提供することができる。

本実施形態に係る満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法を実現する電池パックの一例を示す図である。 電池ＥＣＵ（満充電容量推定装置）の内部構成を示す機能ブロック図である。 第１係数マップの一例を示す図である。 第２係数マップの一例を示す図である。 充放電サイクル数と満充電容量とセル内部抵抗の関係の一例を示す図である。

図１は、本実施形態に係る満充電容量推定装置及び満充電容量推定方法を実現する電池パック１００の一例を示す図である。電池パック１００は、電気自動車またはプラグインハイブリッド車などの電動車両１において使用され、走行用モータ１１に電流を供給するための二次電池１０２の満充電容量を推定（算出）する電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０１を含む。すなわち、電池ＥＣＵ１０１は、本実施形態に係る満充電容量推定装置を構成している。

電池パック１００は、電池ＥＣＵ１０１、二次電池１０２、監視ＥＣＵ１０３、電流センサ１０４、サーミスタ１０５、リレー１０６、１０７を備える。なお、電池パック１００は、図１に示していない他の回路構成を備えていてもよい。

二次電池１０２は、直列に接続された複数の電池モジュールを含む組電池により実現される。そして、監視ＥＣＵ１０３は、二次電池１０２の電圧を計測すると共に、二次電池１０２を構成する各電池モジュールの電圧を計測する。また、各電池モジュールは、例えば、直列に接続される複数の電池セルで構成される。この場合、監視ＥＣＵ１０３は、各電池セルの電圧を計測してもよい。なお、以下の記載では、各電池モジュールまたは各電池セルを単に「電池」と呼ぶことがある。

電流センサ１０４は、例えば、ホール素子やシャント抵抗により構成され、二次電池１０２、リレー１０６、１０７に流れる電流を検出する。サーミスタ１０５は、二次電池１０２の温度または二次電池１０２の周辺温度を検出する。監視ＥＣＵ１０３は、二次電池１０２の電圧、電流センサ１０４により検出される電流及びサーミスタ１０５により検出される温度を示す電池状態情報を電池ＥＣＵ１０１に送る。

充電器２１は、二次電池１０２を充電する。このとき、充電器２１は、監視ＥＣＵ１０３によりモニタされる電圧および電流センサ１０４によりモニタされる電流に基づいて二次電池１０２を充電してもよい。電動車両１の走行時には、二次電池１０２から走行用モータ１１に電流が供給される。このとき、インバータ回路１２は、二次電池１０２の直流電力を交流電力へ変換して走行用モータ１１へ出力する。また、回生時には、インバータ回路１２は、走行用モータ１１の交流電力を直流電力へ変換し二次電池１０２へ出力する。

二次電池１０２と充電器２１との間には、リレー１０６が設けられる。また、二次電池１０２の負極側において、二次電池１０２と走行用モータ１１及び充電器２１との間には、リレー１０７が設けられる。そして、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０６、１０７を制御する。例えば、充電器２１が二次電池１０２を充電するときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０６、１０７をオン状態に制御する。二次電池１０２が過充電状態であるときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０６、１０７をオフ状態に制御してもよい。電動車両１の走行時には、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０６をオフ状態に制御し、リレー１０７をオン状態に制御する。二次電池１０２が過放電状態であるときは、電池ＥＣＵ１０１は、リレー１０６、１０７をオフ状態に制御してもよい。

電池ＥＣＵ１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いた回路が考えられる。また、電池ＥＣＵ１０１は、内部又は外部に備えられている記憶部（図示略）を備え、当該記憶部に記憶されている電池パック１００の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本実施形態においては電池ＥＣＵ１０１を用いて説明をするが、電池ＥＣＵ１０１が実行する制御を、例えば電動車両１に搭載されている一つ以上のＥＣＵなどに行わせてもよい。

電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２の満充電容量に基づいて、二次電池１０２のＳＯＣ（充電率（State Of Charge））を推定する。二次電池１０２のＳＯＣの上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定する。二次電池１０２のＳＯＣが下限閾値以下の場合は、制限された出力電力（Wout）情報を車両ＥＣＵ１３へ伝達し、二次電池１０２のＳＯＣが上限閾値以上の場合は、制限された回生電力（Win）情報を車両ＥＣＵ１３へ伝達する。

車両ＥＣＵ１３は、電池ＥＣＵ１０１からの出力電力（Wout）情報に応じて、二次電池１０２から走行用モータ１１への出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１３は、電池ＥＣＵ１０１からの回生電力（Win）情報に応じて、走行用モータ１１から二次電池１０２への回生を制限する。具体的には、車両ＥＣＵ１３は、二次電池１０２のＳＯＣに基づく出力電力（Wout）情報に基づいてインバータ回路１２の出力電力を制限し、走行用モータ１１の出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１３は、二次電池１０２のＳＯＣに基づく回生電力（Win）情報に基づいてインバータ回路１２の出力電力を制限し、走行用モータ１１からの回生を制限する。

インバータ回路１２の出力電力を制限する方法は、公知の方法を採用することができるため特に限定しない。例えば、出力電力を制御する方法の一例として、車両ＥＣＵ１３は、インバータ回路１２を構成するスイッチのスイッチング周波数を変更してDuty比を下げる方法を採用することができる。

なお、電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２のＳＯＣに基づいて、出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定しているがこの限りではない。例えば、電池ＥＣＵ１０１は、二次電池１０２の電圧の上限閾値及び下限閾値に基づいて、制限された出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報を判定してもよい。二次電池１０２の電圧が下限閾値以下の場合は、制限された出力電力（Wout）情報を車両ＥＣＵ１３へ伝達し、二次電池１０２の電圧が上限閾値以上の場合は、制限された回生電力（Win）情報を車両ＥＣＵ１３へ伝達する。

この場合、車両ＥＣＵ１３は、二次電池１０２の電圧に基づく出力電力（Wout）情報に応じて、二次電池１０２から走行用モータ１１への出力を制限する。また、車両ＥＣＵ１３は、二次電池１０２の電圧に基づく回生電力（Win）情報に応じて、走行用モータ１１から二次電池１０２への回生を制限する。

なお、車両ＥＣＵ１３は、電池ＥＣＵ１０１より受信する二次電池１０２の出力電力（Wout）情報及び回生電力（Win）情報に基づいて充電器２１に電流指令値を与えてもよい。また、車両ＥＣＵ１３は、必要に応じて、電池ＥＣＵ１０１に制御信号を与えることができる。電池ＥＣＵ１０１と車両ＥＣＵ１３とはＣＡＮ（Controller Area Network）通信により相互に通信可能に接続してもよい。

図２は、電池ＥＣＵ（満充電容量推定装置）１０１の内部構成を示す機能ブロック図である。電池ＥＣＵ１０１は、第１満充電容量推定部１０１Ａと、抵抗推定部１０１Ｂと、補正抵抗算出部１０１Ｃと、第１係数マップ保持部１０１Ｄと、第２係数マップ保持部１０１Ｅと、係数マップ候補保持部１０１Ｆと、第２満充電容量推定部１０１Ｇとを有している。なお、第１係数マップ保持部１０１Ｄと、第２係数マップ保持部１０１Ｅとは共通のマップ保持部であってもよい（当該共通のマップ保持部から第１係数と第２係数を求めるようにしてもよい）。また、電池ＥＣＵ１０１は、図１に示していない他の回路構成を備えていてもよい。

第１満充電容量推定部１０１Ａは、二次電池１０２の充放電電流量と充放電前後の充電率の差分（ΔＳＯＣ）とに基づいて第１満充電容量を推定（算出）する。具体的には、第１満充電容量推定部１０１Ａは、二次電池１０２の充電開始後から充電終了後までの電流積算値ΔＡｈ［Ａｈ］と、充電開始前及び充電終了後に計測した開回路電圧を用いて算出した充電率の差ΔＳＯＣ［％］とを用いて第１満充電容量Ｆｃｃ０［Ａｈ］を算出する。ΔＳＯＣは、充電開始前に計測した開回路電圧を用いて算出した充電率ＳＯＣ１［％］と、充電終了後に計測した開回路電圧を用いて算出した充電率ＳＯＣ２［％］との差を用いて求める。（Ａ）式を参照。
（Ａ）ΔＳＯＣ＝｜ＳＯＣ１−ＳＯＣ２｜

また、第１満充電容量Ｆｃｃ０は（Ｂ）式を用いて算出する。
（Ｂ）Ｆｃｃ０＝ΔＡｈ／（ΔＳＯＣ／１００）

抵抗推定部１０１Ｂは、第１満充電容量推定部１０１Ａによる第１満充電容量Ｆｃｃ０の推定時における二次電池１０２の内部抵抗である第１抵抗と、第１満充電容量推定部１０１Ａによる第１満充電容量の推定時より後の時点における二次電池１０２の内部抵抗である第２抵抗とを推定する。例えば、抵抗推定部１０１Ｂは、二次電池１０２に電流を流している場合における監視ＥＣＵ１０３の検出電圧をＶ１とし、二次電池１０２に電流を流していない場合における監視ＥＣＵ１０３の検出電圧をＶ２とし、二次電池１０２に電流を流している場合における電流センサ１０４の検出電流をＩとしたときに、内部抵抗＝｜Ｖ１−Ｖ２｜／｜Ｉ｜によって、第１抵抗と第２抵抗を推定する。なお、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗と第２抵抗の推定手法には自由度があり、種々の設計変更が可能である。

補正抵抗算出部１０１Ｃは、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第１係数を用いて第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第２係数を用いて第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出する。具体的に、補正抵抗算出部１０１Ｃは、第１係数をゲインとして第１抵抗に除算することで第１補正抵抗を算出し、第２係数をゲインとして第２抵抗に除算することで第２補正抵抗を算出する。

第１係数マップ保持部１０１Ｄは、補正抵抗算出部１０１Ｃによる第１補正抵抗の算出に際して、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣを変数として第１係数を取得するための第１係数マップを保持する。

図３は、第１係数マップの一例を示す図である。この第１係数マップによれば、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣを変数として入力すれば、これに対応する第１係数が一義的に出力される。第１係数マップは、二次電池１０２の温度（Ｔｅｍｐ）が、−１０℃を含む所定領域、０℃を含む所定領域、２５℃を含む所定領域、６０℃を含む所定領域に区画されており、二次電池１０２のＳＯＣが、０％を含む所定領域、１０％を含む所定領域、５０％を含む所定領域、１００％を含む所定領域に区画されている。例えば、二次電池１０２の温度が０℃を含む所定領域で、二次電池１０２のＳＯＣが１０％を含む所定領域である場合、第１係数として１．６が取得（出力）される。また、二次電池１０２の温度が６０℃を含む所定領域で、二次電池１０２のＳＯＣが５０％を含む所定領域である場合、第１係数として０．８が取得（出力）される。

第２係数マップ保持部１０１Ｅは、補正抵抗算出部１０１Ｃによる第２補正抵抗の算出に際して、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣを変数として第２係数を取得するための第２係数マップを保持する。

図４は、第２係数マップの一例を示す図である。この第２係数マップによれば、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣを変数として入力すれば、これに対応する第２係数が一義的に出力される。第２係数マップは、二次電池１０２の温度（Ｔｅｍｐ）が、−１０℃を含む所定領域、０℃を含む所定領域、２５℃を含む所定領域、６０℃を含む所定領域に区画されており、二次電池１０２のＳＯＣが、０％を含む所定領域、１０％を含む所定領域、５０％を含む所定領域、１００％を含む所定領域に区画されている。例えば、二次電池１０２の温度が０℃を含む所定領域で、二次電池１０２のＳＯＣが１０％を含む所定領域である場合、第２係数として１．８が取得（出力）される。また、二次電池１０２の温度が６０℃を含む所定領域で、二次電池１０２のＳＯＣが５０％を含む所定領域である場合、第２係数として１．０が取得（出力）される。

なお、第１係数マップ保持部１０１Ｄと、第２係数マップ保持部１０１Ｅと、を共通のマップ保持部とし、第１係数マップと、第２係数マップと、を共通のマップとしてもよい。この場合、例えば、第１係数マップ及び第２係数マップとしての共通のマップとして、図３の係数マップを用いて、第１係数及び第２係数の双方を、図３の係数マップから取得（出力）する。

補正抵抗算出部１０１Ｃは、上記の例に従って、第１係数マップを参照して、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣから第１係数を取得し、第２係数マップを参照して、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣから第２係数を取得する。

係数マップ候補保持部１０１Ｆは、第１係数マップ（例えば図３）と第２係数マップ（例えば図４）となり得る複数の係数マップ候補を保持する。具体的に、係数マップ候補保持部１０１Ｆは、二次電池１０２の劣化度に応じて最適化された複数の係数マップ候補を保持する。

第１係数マップ保持部１０１Ｄは、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の劣化度に応じて、係数マップ候補保持部１０１Ｆが保持する複数の係数マップ候補の中から選択された第１係数マップを保持する。その際、第１係数マップ保持部１０１Ｄは、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の劣化度として、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の内部抵抗を使用することができる。なお、二次電池１０２の劣化度を示す指標として、二次電池１０２の内部抵抗以外のものを使用することも可能である。例えば、二次電池１０２の劣化度は、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における充放電サイクル数、充放電履歴や、環境温度などを指標とし得る。

第２係数マップ保持部１０１Ｅは、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の劣化度に応じて、係数マップ候補保持部１０１Ｆが保持する複数の係数マップ候補の中から選択された第２係数マップを保持する。その際、第２係数マップ保持部１０１Ｅは、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の劣化度として、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の内部抵抗を使用することができる。なお、二次電池１０２の劣化度を示す指標として、二次電池１０２の内部抵抗以外のものを使用することも可能である。例えば、二次電池１０２の劣化度は、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における充放電サイクル数、充放電履歴や、環境温度などを指標とし得る。

第２満充電容量推定部１０１Ｇは、第１満充電容量推定部１０１Ａが推定した第１満充電容量と、補正抵抗算出部１０１Ｃが算出した第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の満充電容量である第２満充電容量を推定する。その際、第２満充電容量推定部１０１Ｇは、第１補正抵抗が第２補正抵抗よりも大きい場合に、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比を１とする。

一般的に、二次電池１０２の経年劣化とともに二次電池１０２の内部抵抗が大きくなり、第１補正抵抗が第２補正抵抗よりも大きくなることは考え難い。本実施形態では、例えば、二次電池１０２の起動時あるいは何らかの算出エラーや、内部抵抗の推定誤差に起因して第１補正抵抗が第２補正抵抗よりも大きい場合であっても、第１補正抵抗と第２補正抵抗の抵抗比を１とすることで、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

図５は、充放電サイクル数と満充電容量とセル内部抵抗の関係の一例を示す図である。図５に示すように、一般的に、二次電池１０２の充放電サイクル数が増えて二次電池１０２の劣化が進むに連れて、二次電池１０２の満充電容量［Ａｈ］が小さくなり、二次電池のセル内部抵抗［Ω］が上昇する。本実施形態では、二次電池１０２の満充電容量の減少を検出するために、満充電容量推定（第１満充電容量の推定）を実施したときの内部抵抗値（第１抵抗）を基準として、そこからの抵抗上昇率によって満充電容量（第２満充電容量）を推定する。

図５において、時系列に並んだ時刻Ｋ、時刻Ｓ、時刻Ｔを規定する。
時刻Ｋにおいて、第１満充電容量Ｕ１［Ａｈ］を推定するとともに、第１抵抗ＲＡ_ｂａｓｅ［Ω］を推定する。

時刻Ｓにおいて、第２抵抗ＲＢ_ｂａｓｅ［Ω］を推定する。第１抵抗ＲＡ_ｂａｓｅの推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第１係数を第１抵抗ＲＡ_ｂａｓｅに除算することで、第１補正抵抗ＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}を算出する。第２抵抗ＲＢ_ｂａｓｅの推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第２係数を第２抵抗ＲＢ_ｂａｓｅに除算することで、第２補正抵抗ＲＢ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}を算出する。このとき、時刻Ｓにおける第２満充電容量Ｕ２は、以下の式により推定（算出）される。
Ｕ２＝Ｕ１×Ｇａｉｎ÷（ＲＢ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}／ＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）［Ａｈ］

時刻Ｔにおいて、第２抵抗ＲＣ_ｂａｓｅ［Ω］を推定する。第１抵抗ＲＡ_ｂａｓｅの推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第１係数を第１抵抗ＲＡ_ｂａｓｅに除算することで、第１補正抵抗ＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}を算出する。第２抵抗ＲＣ_ｂａｓｅの推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づく第２係数を第２抵抗ＲＣ_ｂａｓｅに除算することで、第２補正抵抗ＲＣ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}を算出する。このとき、時刻Ｔにおける第２満充電容量Ｕ３は、以下の式により推定（算出）される。
Ｕ３＝Ｕ１×Ｇａｉｎ÷（ＲＣ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}／ＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）［Ａｈ］

なお、上記のＧａｉｎは、第１抵抗と第２抵抗の補正に用いるゲインとしての第１係数と第２係数の他に、第１満充電容量から第２満充電容量を推定する際に使用される（乗算される）パラメータを意味している。Ｇａｉｎは、例えば、実験やシミュレーションによって求められる内部抵抗と満充電容量との相関関係に基づいて設定される。

このように、二次電池１０２の満充電容量（第２満充電容量Ｕ２）を更新したら、最新の満充電容量（第２満充電容量Ｕ２）を使用して、充放電制御等の各種制御を実行する。例えば、時刻Ｔの満充電容量（第２満充電容量Ｕ２）を更新したら、時刻Ｓの満充電容量（第２満充電容量Ｕ２）を破棄（ドロップ）してもよい。

本実施形態では、第１満充電容量（例えばＵ１）の推定時（例えば時刻Ｋ）における二次電池１０２の内部抵抗である第１抵抗（例えばＲＡ_ｂａｓｅ）を基準として、それより後の時点（例えば時刻Ｓや時刻Ｔ）における二次電池１０２の内部抵抗である第２抵抗（例えばＲＢ_ｂａｓｅやＲＣ_ｂａｓｅ）への抵抗値の上昇率に応じて、第２満充電容量（例えばＵ２やＵ３）を推定する。しかも、第１抵抗（例えばＲＡ_ｂａｓｅ）と第２抵抗（例えばＲＢ_ｂａｓｅやＲＣ_ｂａｓｅ）が二次電池１０２の温度とＳＯＣによって変動することに注目して、二次電池１０２の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づいて第１抵抗（例えばＲＡ_ｂａｓｅ）と第２抵抗（例えばＲＢ_ｂａｓｅやＲＣ_ｂａｓｅ）を補正した（上記の変動を打ち消した）第１補正抵抗（例えばＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）と第２補正抵抗（例えばＲＢ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}やＲＣ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）を算出し、第１補正抵抗（例えばＲＡ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）と第２補正抵抗（例えばＲＢ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}やＲＣ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}）の抵抗比を利用して第１満充電容量（例えばＵ１）から第２満充電容量（例えばＵ２やＵ３）を推定する。このため、頻度の高い満充電容量推定が可能となり、容量低下を伴う電池劣化の検出漏れを防ぐことが出来る。

本実施形態では、第１係数マップ保持部１０１Ｄが保持する第１係数マップ（例えば図３）と第２係数マップ保持部１０１Ｅが保持する第２係数マップ（例えば図４）を使用して第１係数と第２係数を簡単かつ高精度に取得することができる。また、係数マップ候補保持部１０１Ｆが保持する複数の係数マップ候補の中から、二次電池１０２の劣化度に応じた最適な第１係数マップと第２係数マップを選択して使用することができる。また、二次電池１０２の内部抵抗を使用して二次電池１０２の劣化度を正確に把握することができる。これにより、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。例えば、電池ＥＣＵ（満充電容量推定装置）１０１は、重み付け移動平均を用いて周辺環境の影響により生じたノイズを除去してもよい。重み付け移動平均としては、例えば、前回の充電終了後に算出した前回の満充電容量Ｆｃｃ１［Ａｈ］と反映係数αとを乗算した値（Ｆｃｃ１×α）と、今回の充電終了後に算出した満充電容量Ｆｃｃ０と（１−反映係数α）とを乗算した値（Ｆｃｃ０×（１−α））と、を加算して今回の満充電容量Ｆｃｃ１を算出する。（Ｃ）式を参照。
（Ｃ）今回のＦｃｃ１＝前回のＦｃｃ１×α＋Ｆｃｃ０×（１−α）

また、（Ｃ）式は、特許請求の範囲の表現に合わせて、次のように表現することもできる。
（Ｃ）今回の確定満充電容量＝前回の確定満充電容量×反映係数＋今回算出の満充電容量×（１−反映係数）

さらに、上記のようにして満充電容量を重み付け移動平均で計算するとともに、満充電容量の反映係数αを内部抵抗の推定精度に応じて変更してもよい。

例えば、二次電池１０２の内部抵抗推定に用いた電流値が所定の電流閾値より小さくて二次電池１０２の内部抵抗の推定精度が悪いときは、反映係数αとして第１の反映係数を使用し、二次電池１０２の内部抵抗推定に用いた電流値が所定の電流閾値以上であって二次電池１０２の内部抵抗の推定精度が良いときは、反映係数αとして第１の反映係数より小さい第２の反映係数を使用してもよい。これにより、二次電池１０２の内部抵抗推定時の電流値の大小（二次電池１０２の内部抵抗の推定精度の良し悪し）に応じた最適な反映係数（第１、第２の反映係数）を選択して使用することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

あるいは、ある区間における第１抵抗と第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値より大きいときは、第１の反映係数を使用し、ある区間における第１抵抗と第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値以下であるときは、第１の反映係数より大きい第２の反映係数を使用してもよい。これにより、ある区間における第１抵抗と第２抵抗の変化量（変化量が大きいほど、大きくなり得る二次電池１０２の内部抵抗の推定誤差の大きさ）に応じた最適な反映係数（第１、第２の反映係数）を選択して使用することができ、より一層、満充電容量の推定精度を高めることができる。

以上の実施形態では、第１抵抗を補正するための第１係数を第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づいて取得し、第２抵抗を補正するための第２係数を第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣに基づいて取得する場合を例示して説明した（図３、図４参照）。しかし、二次電池１０２の温度とＳＯＣのいずれか一方だけに基づいて（を変数として）、第１係数と第２係数を取得する態様も可能である。この場合、補正抵抗算出部１０１Ｃは、抵抗推定部１０１Ｂによる第１抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、抵抗推定部１０１Ｂによる第２抵抗の推定時における二次電池１０２の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出する。

１ 電動車両
１１ 走行用モータ
１２ インバータ回路
１３ 車両ＥＣＵ
２１ 充電器
１００ 電池パック
１０１ 電池ＥＣＵ（満充電容量推定装置）
１０１Ａ 第１満充電容量推定部
１０１Ｂ 抵抗推定部
１０１Ｃ 補正抵抗算出部
１０１Ｄ 第１係数マップ保持部
１０１Ｅ 第２係数マップ保持部
１０１Ｆ 係数マップ候補保持部
１０１Ｇ 第２満充電容量推定部
１０２ 二次電池（電池）
１０３ 監視ＥＣＵ
１０４ 電流センサ
１０５ サーミスタ
１０６ １０７ リレー

Claims (9)

1. 電池の充放電電流量と充放電前後のＳＯＣとに基づいて第１満充電容量を推定する第１満充電容量推定部と、
   前記第１満充電容量の推定時における前記電池の内部抵抗である第１抵抗と、前記第１満充電容量の推定時より後の時点における前記電池の内部抵抗である第２抵抗とを推定する抵抗推定部と、
   前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて前記第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて前記第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出する補正抵抗算出部と、
   前記第１満充電容量と、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、前記第２抵抗の推定時における前記電池の満充電容量である第２満充電容量を推定する第２満充電容量推定部と、
   を有することを特徴とする満充電容量推定装置。
2. 前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方を変数として前記第１係数を取得するための第１係数マップを保持する第１係数マップ保持部と、
   前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方を変数として前記第２係数を取得するための第２係数マップを保持する第２係数マップ保持部と、
   をさらに有し、
   前記補正抵抗算出部は、前記第１係数マップを参照して、前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方から前記第１係数を取得し、前記第２係数マップを参照して、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方から前記第２係数を取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の満充電容量推定装置。
3. 前記第１係数マップと前記第２係数マップとなり得る複数の係数マップ候補を保持する係数マップ候補保持部をさらに有し、
   前記第１係数マップ保持部は、前記第１抵抗の推定時における前記電池の劣化度に応じて、前記複数の係数マップ候補の中から選択された前記第１係数マップを保持し、
   前記第２係数マップ保持部は、前記第２抵抗の推定時における前記電池の劣化度に応じて、前記複数の係数マップ候補の中から選択された前記第２係数マップを保持する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の満充電容量推定装置。
4. 前記第１係数マップ保持部は、前記第１抵抗の推定時における前記電池の劣化度として、前記第１抵抗の推定時における前記電池の内部抵抗を使用し、
   前記第２係数マップ保持部は、前記第２抵抗の推定時における前記電池の劣化度として、前記第２抵抗の推定時における前記電池の内部抵抗を使用する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の満充電容量推定装置。
5. 満充電容量を以下の（Ｃ）式で算出する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の満充電容量推定装置。
   （Ｃ）今回の確定満充電容量＝前回の確定満充電容量×反映係数＋今回算出の満充電容量×（１−反映係数）
6. 前記第２抵抗推定時の電流値が所定の電流閾値より小さいときは、前記反映係数として第１の反映係数を使用し、前記第２抵抗推定時の電流値が所定の電流閾値以上であるときは、前記反映係数として前記第１の反映係数より小さい第２の反映係数を使用する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の満充電容量推定装置。
7. ある区間における前記第１抵抗と前記第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値より大きいときは、前記反映係数として第１の反映係数を使用し、ある区間における前記第１抵抗と前記第２抵抗の変化量が所定の変化量閾値以下であるときは、前記反映係数として前記第１の反映係数より大きい第２の反映係数を使用する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の満充電容量推定装置。
8. 前記第２満充電容量推定部は、前記第１補正抵抗が前記第２補正抵抗よりも大きい場合に、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比を１とする、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の満充電容量推定装置。
9. 電池の充放電電流量と充放電前後のＳＯＣとに基づいて第１満充電容量を推定するステップと、
   前記第１満充電容量の推定時における前記電池の内部抵抗である第１抵抗と、前記第１満充電容量の推定時より後の時点における前記電池の内部抵抗である第２抵抗とを推定するステップと、
   前記第１抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第１係数を用いて前記第１抵抗を補正した第１補正抵抗と、前記第２抵抗の推定時における前記電池の温度とＳＯＣの少なくとも一方に基づく第２係数を用いて前記第２抵抗を補正した第２補正抵抗とを算出するステップと、
   前記第１満充電容量と、前記第１補正抵抗と前記第２補正抵抗の抵抗比とに基づいて、前記第２抵抗の推定時における前記電池の満充電容量である第２満充電容量を推定するステップと、
   を有することを特徴とする満充電容量推定方法。

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