JP2022094446A - 二次電池の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることを可能とする。【解決手段】定電流による二次電池１００の充電開始後、分極が飽和した以降の二次電池の容量および電圧を記憶する。記憶した容量および電圧を用いて、容量－電圧の対応関係である取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出する。取得ＣＣＶ特性Ｌｃを、過電圧ΔＶの大きさだけ、電圧方向に移動した取得ＯＣＶ特性Ｌｏを算出する。取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける所定区間を高電圧方向に外挿した外挿線Ｌｏｇが点Ｔを通るよう、取得ＯＣＶ特性Ｌｏおよび外挿線Ｌｏｇを容量方向に移動し、容量－ＯＣＶ特性を得る。点Ｔは、ＳＯＣ１００％のＯＣＶおよび容量を示す点である。【選択図】図２

Description

本開示は、二次電池の制御装置に関する。

二次電池の充電状態を表す充電率（ＳＯＣ（State of Charge））を求める（推定する）ときには、ＳＯＣと二次電池の開回路電圧（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage））との対応関係を示すＳＯＣ－ＯＣＶ特性が用いられる。また、二次電池を搭載した車両において、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性は、車両における各種制御に利用される。特開２０１４－１４７２２２号公報（特許文献１）には、定電流で充電を行った際の閉回路電圧（ＣＣＶ（Closed Circuit Voltage））を用いて、二次電池の劣化後のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めることが開示されている。

特開２０１４－１４７２２２号公報

特許文献１では、充電開始から充電終了までにおけるＣＣＶ特性（ＣＣＶの変化）に基づいて、劣化後のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めている。この際、充電開始時のＳＯＣと充電終了時のＳＯＣは、特に考慮されていない。このため、充電開始時のＳＯＣと充電終了時のＳＯＣが、二次電池の劣化によってＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きが大きく変化する領域に含まれる場合、その領域のＣＣＶ特性に基づいてＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めても、精度良くＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めることができない可能性がある。

本開示は、二次電池の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることが可能な、二次電池の制御装置を提供することを、目的とする。

本開示の二次電池の制御装置は、定電流による二次電池の充電開始後、または、定電流による二次電池の放電開始後、二次電池の分極が飽和した以降の二次電池の容量および電圧を記憶する記憶手段を備える。制御装置は、記憶手段に記憶された容量および電圧を用いて、容量－電圧の対応関係である取得ＣＣＶ特性を算出する取得ＣＣＶ特性算出手段と、取得ＣＣＶ特性を、二次電池の過電圧の大きさだけ、電圧方向に移動した取得ＯＣＶ特性を算出する取得ＯＣＶ特性算出手段と、取得ＯＣＶ特性における高電圧側所定区間を高電圧側に外挿して、外挿線を算出する外挿手段と、外挿線が特定の点を通るよう、取得ＯＣＶ特性および外挿線を容量方向に移動し、容量－ＯＣＶ特性を算出する、容量－ＯＣＶ算出手段と、を備える。特定の点は、高電圧側所定区間より高電圧側領域における、二次電池の開回路電圧および容量を示す点である。

この構成によれば、二次電池の定電流による充放電の開始後、記憶手段は、二次電池の分極が飽和した以降の二次電池の容量および電圧を記憶する。取得ＣＣＶ算出手段は、容量－電圧の対応関係である取得ＣＣＶ特性を算出する。取得ＯＣＶ算出手段は、取得ＣＣＶ特性を、二次電池の過電圧の大きさだけ電圧方向に移動し、取得ＯＣＶ特性を算出する。外挿手段は、取得ＯＣＶ特性における高電圧側所定区間を高電圧側に外挿して、外挿線を算出する。容量－ＯＣＶ特性算出手段は、外挿線が特定の点を通るよう、取得ＯＣＶ特性および外挿線を容量方向に移動し、容量－ＯＣＶ特性を算出する。特定の点は、高電圧側所定区間より高電圧側領域における、二次電池の開回路電圧および容量を示す点とされている。

二次電池の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）におけるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きは、二次電池の劣化による変化が小さい。取得ＯＣＶ特性における高電圧側所定区間は、二次電池が劣化しても、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい。特定の点は、取得ＯＣＶ特性の高電圧側所定区間より高電圧側領域に存在し、二次電池の劣化によるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい領域に位置する。このため、外挿線が特定の点を通るよう、取得ＯＣＶ特性および外挿線を容量Ｗ方向に移動して算出した、容量－ＯＣＶ特性は、二次電池の容量－ＯＣＶ特性を精度良く表す。したがって、この容量－ＯＣＶ特性を用いて、二次電池の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることが可能になる。

本開示の二次電池の制御装置によれば、二次電池の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることが可能になる。

本実施の形態に係る二次電池の制御装置を搭載した、電動車両の全体構成図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、バッテリ１００の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求める手段を説明する図である。 制御装置としてのＥＣＵ３００で実行される、容量Ｗ－ＳＯＣ特性算出ルーチンの概略を示すフローチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、バッテリ１００の放電時にＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求める手段を説明する図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係る二次電池の制御装置を搭載した、電動車両の全体構成図である。本実施の形態において、電動車両１は、たとえば、電気自動車である。電動車両１は、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギヤ２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、バッテリ１００と、監視ユニット２００と、制御装置の一例である電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば埋込構造永久磁石同期電動機（ＩＰＭモータ）であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギヤ２０を介して駆動輪３０に伝達される。

電動車両１の制動時には、駆動輪３０によりＭＧ１０が駆動され、ＭＧ１０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１０は、電動車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１０における回生制動力により生じた回生電力は、バッテリ１００に蓄えられる。

ＰＣＵ４０は、ＭＧ１０とバッテリ１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。

コンバータは、バッテリ１００の放電時に、バッテリ１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してＭＧ１０を駆動する。

インバータは、バッテリ１００の充電時に、ＭＧ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧をバッテリ１００の充電に適した電圧に降圧してバッテリ１００に供給する。

また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、バッテリ１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成（ＯＮ）されている（すなわち、導通状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放（ＯＦＦ）されている（すなわち、遮断状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間の電気的な接続が遮断される。

バッテリ１００は、ＭＧ１０を駆動するための電力を蓄える。バッテリ１００は、再充電が可能な二次電池であり、複数個の単電池（電池セル）が電気的に直列に接続されて構成された組電池である。単電池は、たとえば負極材にグラファイト、正極材に三元系（コバルト、ニッケル、マンガンの三元素の化合物）を用いた、リチウムイオン電池から構成される。

監視ユニット２００は、電圧検出部２１０と、電流センサ２２０と、温度検出部２３０とを含む。電圧検出部２１０は、バッテリ１００（組電池）の端子間電圧を検出したり、各単電池の端子間電圧を検出したりする。バッテリ１００を構成する複数の単電池が複数の電池ブロックに分けられているとき、電圧検出部２１０は、電池ブロックの端子間電圧を検出することもできる。各電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池を有しており、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、バッテリ１００（組電池）が構成される。なお、電池ブロックには、並列に接続された複数の単電池が含まれていてもよい。電流センサ２２０は、バッテリ１００に入出力される電流ＩＢを検出する。温度検出部２３０は、複数の単電池の各々の温度ＴＢを検出する。各検出部は、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

電動車両１はＤＣインレット６０を備えており、バッテリ１００は、充電設備である外部の直流（ＤＣ）電源から急速充電が可能とされている。ＤＣインレット６０は、外部ＤＣ電源（充電設備）４００の充電ケーブル４１０の先端に設けられたコネクタ４２０が接続可能に構成される。充電リレー７０は、ＤＣインレット６０とバッテリ１００とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー７０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、ＤＣインレット６０とバッテリ１００との間での電力の供給と遮断とを切り替える。充電リレー７０が閉成されることにより、バッテリ１００の外部充電（急速充電）が実行される。

電動車両１はＡＣインレット８０を備えており、バッテリ１００は、充電設備である外部の交流（ＡＣ）電源から普通充電が可能とされている。ＡＣインレット８０は、外部ＡＣ電源（充電設備）５００の充電ケーブル５１０の先端に設けられたコネクタ５２０が接続可能に構成される。ＡＣインレット８０とバッテリ１００の間の電力線には、車載充電器１３０が設けられており、外部ＡＣ電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、バッテリ１００を充電可能な電圧に変換する。充電リレー９０は、車載充電器１３０とバッテリ１００とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー９０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、車載充電器１３０とバッテリ１００との間での電力の供給と遮断とを切り替える。充電リレー９０が閉成されることにより、バッテリ１００の外部充電（普通）が実行される。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む）３０２とを含む。ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００から受ける信号、図示しない各種センサからの信号（たとえば、アクセル開度信号、車速信号、等）、メモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、電動車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。

ところで、バッテリ１００の充電状態（蓄電状態）は、たとえば、バッテリ１００の満充電容量に対する現在の蓄電量を百分率で表したＳＯＣが用いられる。ＳＯＣは、ＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ）との対応関係を示すＳＯＣ－ＯＣＶ特性（ＳＯＣ－開回路電圧特性）を用いて演算（推定）される。また、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性は、電動車両１の各種制御に利用されることもある。ＳＯＣ－ＯＣＶ特性は、バッテリ１００（二次電池）の劣化によって変化する。したがって、バッテリ１００の劣化状態に応じたＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることが望まれる。

本実施の形態では、バッテリ１００が劣化しても、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）における、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さいことに着目し、バッテリ１００の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることを可能としている。

図２は、バッテリ１００の劣化時のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求める手段を説明する図である。図２（Ａ）において、横軸はバッテリ１００の容量Ｗ（Ａｈ）（放電容量（Ａｈ））であり、縦軸はバッテリ１００の電圧ＶＢ（Ｖ）である。電圧ＶＢは、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求める単位の端子間電圧であり、単電池の端子間電圧であっても、電池ブロックの端子間電圧であっても、あるいは、バッテリ１００の端子間電圧であってもよい。本実施の形態では、直列に接続された複数の単電池を有する複数の電池ブロックが直列に接続されたバッテリ１００において、単電池のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めるため、電圧検出部２１０は単電池の端子間電圧をＶＢとして検出する。

図２（Ａ）の点ａで、ＤＣインレット６０に充電ケーブル４１０が接続され、あるいは、ＡＣインレット８０に充電ケーブル５１０が接続されて、バッテリ１００の充電が開始される。バッテリ１００は、定電流充電（ＣＣ（Constant Current）充電）により充電される。充電が開始されると、充電開始時のＳＯＣに基づいて、充電開始時（点ａ）におけるバッテリ１００（単電池）の容量Ｗを算出する。図２（Ａ）に示す例では、充電開始時の容量ＷはＡｓである。

充電開始から所定時間経過すると、バッテリ１００の分極が飽和したと判断し、充電中の電圧ＶＢおよび容量Ｗの記憶を開始する。容量Ｗは、充電開始時の容量Ｗに充電開始時からの充電量を積算することにより算出する。充電量は、電流センサ２２０で検出した電流ＩＢによって求めることができ、電圧ＶＢおよび容量Ｗは、メモリ３０２に書き込まれ記憶される。容量Ｗが所定量変化する毎に、電圧ＶＢおよび容量Ｗを記憶するようにしてもよい。なお、バッテリ１００の分極が飽和したと判断するためのパラメータは、充電開始からの通電量（Ａｈ）、充電開始からの電圧ＶＢの変化量であってもよい。予め実験等により、分極が飽和すると見做される、「充電開始からの所定時間」、「充電開始からの通電量」、「充電開始からの電圧ＶＢの変化量」を求めておけばよい。

バッテリ１００のＳＯＣが充電終了ＳＯＣに達し、あるいは、充電ケーブル４１０若しくは充電ケーブル５１０の接続が解除されて、充電が終了すると、メモリ３０２に記憶された電圧ＶＢおよび容量Ｗを読み出し、取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出する。図２（Ａ）では、容量ＷがＡｂからＡｆの範囲において電圧ＶＢおよび容量Ｗがメモリ３０２に記憶されており、記憶された電圧ＶＢと容量Ｗを読み出すことにより、取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出する。なお、充電中の電圧ＶＢはＣＣＶ（閉回路電圧）であり、取得ＣＣＶ特性は、容量（Ａｈ）－ＣＣＶ特性である。

取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出すると、図２（Ａ）の矢印で示すように、バッテリ１００の過電圧ΔＶの大きさだけ取得ＣＣＶ特性Ｌｃを引き下げて（ΔＶだけ電圧ＶＢ方向の負側にオフセットして）、取得ＯＣＶ特性Ｌｏを得る。本実施の形態において過電圧ΔＶとは、分極が生じているときの電圧ＶＢの差であり、たとえば、充電開始直後の電圧ＶＢと充電開始直前の電圧ＶＢの差として算出する。また、過電圧ΔＶは、充電終了時の電圧ＶＢと充電終了後所定時間が経過して分極が解消したときの電圧ＶＢとの差として求めてもよい。

取得ＯＣＶ特性Ｌｏを算出したあと、図２（Ｂ）に示すように、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間を電圧ＶＢの高電圧側（容量Ｗの高容量側）に外挿して、外挿線Ｌｏｇを得る。高電圧側所定区間は、バッテリ１００が劣化してもＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）である。本実施の形態では、たとえば、ＳＯＣが６０％以上の領域を所定区間としている。また、本実施の形態では、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間を線形外挿することにより、外挿線Ｌｏｇを算出する。

外挿線Ｌｏｇを算出したあと、図２（Ｂ）の矢印に示すように、外挿線Ｌｏｇが点Ｔを通るよう、取得ＯＣＶ特性Ｌｏおよび外挿線Ｌｏｇを容量Ｗ方向に移動して（容量Ｗ方向にオフセットして）、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を得る。点Ｔは、バッテリ１００の劣化によるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）に存在する。より特定的には、点Ｔは、取得ＯＣＶ特性Ｌｏの高電圧側所定区間より高電圧側（高容量側）に存在し、バッテリ１００の劣化によるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい領域に位置する。本実施の形態において、点Ｔは、バッテリ１００（単電池）のＳＯＣが１００％のときにおけるＯＣＶ（Ｖ）と容量Ｗ（Ａｈ）を示す点である。ＳＯＣ１００％のＯＣＶおよびＳＯＣ１００％の容量Ｗの値は、充電開始時におけるバッテリ１００（現在のバッテリ１００）の値である。バッテリ１００の劣化により、ＳＯＣ１００％の容量Ｗ（放電容量）が減少する。したがって、バッテリ１００の温度ＴＢ、使用時間、充放電履歴等から公知の手法を用いて、現在の容量維持率を推定し、充電開始時におけるバッテリ１００のＳＯＣ１００％の容量Ｗ（放電容量）を求める。なお、この容量維持率は、充電開始時の容量Ｗを算出する際にも用いられる。ＳＯＣ１００％のＯＣＶは、バッテリ１００が劣化してもほとんど変化しないため、バッテリ１００の新品時のＯＣＶを用いてよい。

図２（Ｃ）は、外挿線Ｌｏｇが点Ｔを通るよう、取得ＯＣＶ特性Ｌｏおよび外挿線Ｌｏｇを容量Ｗ方向に移動して算出した、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を示している。この容量Ｗ－ＯＣＶ特性は、バッテリ１００が劣化してもＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい、取得ＯＣＶ特性Ｌｏの高電圧側所定区間を外挿した外挿線Ｌｏｇを、ＳＯＣ１００％のＯＣＶおよびＳＯＣ１００％の容量Ｗを示す点Ｔを通るようにオフセットしたものである。点Ｔは、取得ＯＣＶ特性Ｌｏの高電圧側所定区間より高電圧側（高容量側）に存在し、バッテリ１００の劣化によるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい領域に位置する。したがって、容量Ｗ－ＯＣＶ特性は、現時点（劣化後）におけるバッテリ１００の容量Ｗ－ＯＣＶ特性を精度良く表すことになる。

図３は、制御装置としてのＥＣＵ３００で実行される、容量Ｗ－ＳＯＣ特性算出ルーチンの概略を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＤＣインレット６０に充電ケーブル４１０が接続され、あるいは、ＡＣインレット８０に充電ケーブル５１０が接続され、定電流充電によりバッテリ１００の充電が開始されると、実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す。）１０において、定電流充電の開始から所定時間が経過し、バッテリ１００の分極が飽和したか否かを判定する。充電開始から所定時間が経過し、バッテリ１００の分極が飽和したと判定（肯定判定）されると、Ｓ１１へ進む。なお、上記の通り、バッテリ１００の分極が飽和したと判断するためのパラメータは、充電開始からの通電量（Ａｈ）、充電開始からの電圧ＶＢの変化量であってもよい。

Ｓ１１では、充電中の電圧ＶＢおよび容量Ｗの記憶をする。上記の通り、容量Ｗは、充電開始時の容量Ｗに充電開始時からの充電量を積算することにより算出する。容量Ｗが所定量変化する毎に、電圧ＶＢおよび容量Ｗをメモリ３０２に書き込み記憶する。

続く、Ｓ１２では、充電が終了したか否かを判定する。たとえば、バッテリ１００のＳＯＣが充電終了ＳＯＣに達して充電が終了した場合、あるいは、充電ケーブル４１０若しくは充電ケーブル５１０の接続が解除されて、充電が終了した場合に、充電が終了したと判定する。充電中であれば、Ｓ１２で否定判定され、Ｓ１１が繰り返し処理されることにより、充電中の容量Ｗが所定量変化する毎に、電圧ＶＢおよび容量Ｗがメモリ３０２に書き込まれる。充電が終了し、Ｓ１２で肯定判定されるとＳ１３へ進む。

Ｓ１３では、メモリ３０２に記憶された電圧ＶＢおよび容量Ｗを読み出し、取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出したあと、Ｓ１４へ進む。Ｓ１４において、分極による電圧ＶＢの差である過電圧ΔＶを、充電開始直後の電圧ＶＢと充電開始直前の電圧ＶＢの差（ΔＶ＝充電開始直後の電圧ＶＢ－充電開始直前の電圧ＶＢ）として算出するとともに、過電圧ΔＶの大きさだけ取得ＣＣＶ特性Ｌｃを引き下げて（ΔＶだけ電圧ＶＢ方向の負側にオフセットして）、取得ＯＣＶ特性Ｌｏを算出する。

続く、Ｓ１５では、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間を電圧ＶＢの高電圧側（容量Ｗの高容量側）に線形外挿して、外挿線Ｌｏｇを算出したあと、Ｓ１６へ進む。Ｓ１６では、外挿線Ｌｏｇが点Ｔを通るよう、取得ＯＣＶ特性Ｌｏおよび外挿線Ｌｏｇを容量Ｗ方向に移動して（容量Ｗ方向にオフセットして）、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を算出したあと、今回のルーチンを終了する。

Ｓ１５で算出した容量Ｗ－ＯＣＶ特性を、バッテリ１００の満充電容量（本実施の形態では、点ＴにおけるＳＯＣ１００％の容量Ｗ）で割ることにより、バッテリ１００のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を得ることができる。したがって、本実施の形態によれば、バッテリ１００の劣化時におけるＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求めることが可能になる。

本実施の形態では、充電開始後、分極が飽和した際のＳＯＣが、たとえば３０％の場合、ＳＯＣ３０～１００％のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を得ることはできるが、ＳＯＣ０～３０％のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を算出することはできない。この場合、ＳＯＣ０～３０％のＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めるために、ＳＯＣ３０％におけるＯＣＶの変化率を用いてもよい。たとえば、今回求めたＳＯＣ３０％のＯＣＶの値（ＯＣＶ今回値）を前回求めたＳＯＣ３０％のＯＣＶの値（ＯＶＣ前回値）で割ることにより（ＯＣＶ今回値÷ＯＣＶ前回値）、ＯＣＶの変化率を求める。そして、現在記憶されているＳＯＣ０～３０％のＳＯＣ－ＯＣＶ特性に、この変化率と予め定めた係数とを乗算して、ＳＯＣ０～３０％の新たなＳＯＣ－ＯＣＶ特性を算出してもよい。

バッテリ１００（単電池）の正極ＯＣＰ（Open Circuit Potential：開回路電位）と負極ＯＣＰとを記憶しておき、記憶した正極ＯＣＰと負極ＯＣＰに基づいてＳＯＣ－ＯＣＶ特性を算出している場合には、容量Ｗ－ＯＣＶ特性から求めたＳＯＣ－ＯＣＶ特性を用いて、全域（ＳＯＣ０～１００％）の新たなＳＯＣ－ＯＣＶ特性を求めてもよい。たとえば、正極ＯＣＰと負極ＯＣＰに基づいたＳＯＣ－ＯＣＶ特性が、容量Ｗ－ＯＣＶ特性から求めたＳＯＣ－ＯＣＶ特性に一致するよう、正極ＯＣＰと負極ＯＣＰを補正し、補正後の正極ＯＣＰと負極ＯＣＰから、全域の新たなＳＯＣ－ＯＣＶ特性を算出するようにすればよい。

なお、Ｓ１５で算出した容量Ｗ－ＯＣＶ特性は、バッテリ１００のＯＣＶから現在の容量（Ａｈ）を算出する際に用いることもできる。

本実施の形態では、定電流充電（ＣＣ充電）による充電中の電圧ＶＢと容量Ｗを記憶し、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を求めていた。しかし、充電電流値の変化が小さい場合は、定電力充電（ＣＰ（Constant Power）充電）による充電中の電圧ＶＢと容量Ｗを記憶し、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を求めてもよい。

また、充電中に充電が停止した場合、あるいは、充電電流値が大きく変化した場合、一旦、電圧ＶＢと容量Ｗの記憶を中止し、安定した充電電流による充電が再開したあと、電圧ＶＢと容量Ｗの記憶を再開してもよい。

本実施の形態では、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間をＳＯＣが６０％以上の領域としている。しかし、高電圧側所定区間は、バッテリ１００が劣化してもＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）であればよく、また、線形性を備えることが望ましい。たとえば、車両制御において許容可能な程度の精度で容量Ｗ－ＯＣＶ特性が算出可能な、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい高ＳＯＣ領域であってよい。たとえば、容量維持率が１００％から７０％に低下したとき、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾き（勾配）の変化が５％以内のＳＯＣ領域であることが好ましい。なお、記憶された電圧ＶＢおよび容量Ｗによって算出した取得ＯＣＶ特性Ｌｏに、高電圧側所定区間が含まれない場合には、容量Ｗ－ＳＯＣ特性を算出しない（外挿線Ｌｏｇを算出しない）。

本実施の形態では、点Ｔは、バッテリ１００（単電池）のＳＯＣ１００％のＯＣＶ（Ｖ）および容量Ｗ（Ａｈ）を示す点としている。しかし、点Ｔは、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間よりも高電圧側（高容量側）に位置する、バッテリ１００のＯＣＶおよび容量Ｗを示す点であればよい。たとえば、高電圧側所定区間が、ＳＯＣ６０～７０％の場合には、点Ｔは、ＳＯＣ８０％のＯＣＶおよび容量Ｗ、ＳＯＣ９０％のＯＣＶおよび容量Ｗ、あるいは、ＳＯＣ９５％のＯＣＶおよび容量Ｗを示す点であってもよい。点Ｔは、取得ＯＣＶ特性Ｌｏの高電圧側所定区間より高電圧側（高容量側）に位置し、バッテリ１００の劣化によるＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい領域にあるので、現時点（劣化後）におけるバッテリ１００の容量Ｗ－ＯＣＶ特性を精度良く算出できる。

図１に示す電動車両１は電気自動車であるが、たとえば、エンジンとモータジェネレータとを備えるプラグインハイブリッド車両であってもよい。フォークリフト等の産業用車両であってもよい。プラグインハイブリッド車両の場合、エンジンの駆動力によってモータジェネレータで発電を行い、定電流でバッテリ１００が充電されている際に、図３の処理が実行されてもよい。また、車両以外に適用されるバッテリ１００であってもよい。

本実施の形態では、バッテリ１００の充電時について説明したが、定電流で放電を行う場合には、放電時にも容量Ｗ－ＯＣＶ特性を取得することができる。図４は、バッテリ１００の放電時にＳＯＣ－ＯＣＶ特性を精度良く求める手段を説明する図である。

図４（Ａ）の点ｂで、バッテリ１００の放電が開始される。バッテリ１００は、定電流充電で放電を行う。放電が開始されると、放電開始時のＳＯＣに基づいて、放電開始時（点ｂ）におけるバッテリ１００の容量Ｗを算出する。図４（Ａ）に示す例では、充電開始時の容量ＷはＡ１である。

放電開始から所定時間経過すると、バッテリ１００の分極が飽和したと判断し、放電中の電圧ＶＢおよび容量Ｗの記憶を開始する。容量Ｗは、放電開始時の容量Ｗから、放電開始時からの放電量の積算値を減算することにより算出する。容量Ｗが所定量変化する毎に、電圧ＶＢおよび容量Ｗを記憶するようにしてもよい。

放電が終了すると、メモリ３０２に記憶された電圧ＶＢおよび容量Ｗを読み出し、取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出する。図４（Ａ）では、容量ＷがＡ２からＡ３の範囲において電圧ＶＢおよび容量Ｗがメモリ３０２に記憶されており、記憶された電圧ＶＢと容量Ｗを読み出すことにより、取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出する。放電中の電圧ＶＢはＣＣＶ（閉回路電圧）であり、取得ＣＣＶ特性は、容量（Ａｈ）－ＣＣＶ特性である。

取得ＣＣＶ特性Ｌｃを算出すると、図４（Ａ）の矢印で示すように、バッテリ１００の過電圧ΔＶの大きさだけ取得ＣＣＶ特性Ｌｃを引き上げて（ΔＶだけ電圧ＶＢ方向の正側にオフセットして）、取得ＯＣＶ特性Ｌｏを得る。過電圧ΔＶは、たとえば、放電開始直後の電圧ＶＢと放電開始直前の電圧ＶＢの差として算出する。

取得ＯＣＶ特性Ｌｏを算出したあと、図４（Ｂ）に示すように、取得ＯＣＶ特性Ｌｏにおける高電圧側所定区間を電圧ＶＢの高電圧側（容量Ｗの高容量側）に外挿して、外挿線Ｌｏｇを得る。高電圧側所定区間は、バッテリ１００が劣化してもＳＯＣ－ＯＣＶ特性の傾きの変化が小さい、ＳＯＣ－ＯＣＶ特性の高ＳＯＣ領域（ＳＯＣが大きな領域）であり、たとえば、ＳＯＣが６０％以上の領域を所定区間であってよい。

外挿線Ｌｏｇを算出したあと、図４（Ｂ）の矢印に示すように、外挿線Ｌｏｇが点Ｔを通るよう、取得ＯＣＶ特性Ｌｏおよび外挿線Ｌｏｇを容量Ｗ方向に移動して（容量Ｗ方向にオフセットして）、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を得る。点Ｔは、現在（劣化後）のバッテリ１００のＳＯＣが１００％のときにおけるＯＣＶ（Ｖ）と容量Ｗ（Ａｈ）を示す点である。これにより、図４（Ｃ）に示す、容量Ｗ－ＯＣＶ特性を算出することができる。

本開示における実施態様を例示すると、次のような態様を例示できる。
１）二次電池（１００）の制御装置（３００）であって、制御装置（３００）は、定電流による二次電池（１００）の充電開始後、または、定電流による二次電池（１００）の放電開始後、二次電池（１００）の分極が飽和した以降の二次電池（１００）の容量および電圧を記憶する記憶手段（３０２、Ｓ１１）と、記憶手段（３０２、Ｓ１１）に記憶された容量および電圧を用いて、容量－電圧の対応関係である取得ＣＣＶ特性（Ｌｃ）を算出する取得ＣＣＶ特性算出手段（Ｓ１３）と、取得ＣＣＶ特性（Ｌｃ）を、二次電池（１００）の過電圧（ΔＶ）の大きさだけ、電圧方向に移動した取得ＯＣＶ特性（Ｌｏ）を算出する取得ＯＣＶ特性算出手段（Ｓ１４）と、取得ＯＣＶ特性（Ｌｏ）における高電圧側所定区間を高電圧方向に外挿して、外挿線（Ｌｏｇ）を算出する外挿手段（Ｓ１５）と、外挿線（Ｌｏｇ）が特定の点（点Ｔ）を通るよう、取得ＯＣＶ特性（Ｌｏ）および外挿線（Ｌｏｇ）を容量方向に移動し、容量－ＯＣＶ特性を算出する、容量－ＯＣＶ算出手段（Ｓ１６）と、を備え、特定の点（点Ｔ）は、高電圧側所定区間より高電圧側の領域における、二次電池（１００）の開回路電圧および容量を示す点である、二次電池の制御装置。

２）１において、取得ＯＣＶ特性（Ｌｏ）における高電圧側所定区間は、二次電池（１００）の劣化によるＳＯＣ－０ＣＶ特性の傾きの変化が所定値以下であるＳＯＣ領域の区間である。

３）１または２において、特定の点（点Ｔ）は、二次電池（１００）のＳＯＣ１００％における開回路電圧および容量である。

４）１～３において、過電圧（ΔＶ）は、充電開始直前と充電開始直後の二次電池の電圧の差、あるいは、放電開始直前と放電開始直後の二次電池の電圧の差、である。

５）１～４において、二次電池（１００）は、リチウムイオン電池である。
６）１～５において、二次電池（１００）は、車両（１）に搭載されており、外部電源から供給される電力により外部充電可能に構成され、外部充電の終了後、取得ＣＣＶ特性算出手段（Ｓ１３）により取得ＣＣＶ特性（Ｌｃ）を算出する。

この構成によれば、定電流で二次電池（１００）を充電する機会を容易に実現できる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電動車両、１０ モータジェネレータ（ＭＧ）、２０ 駆動伝達ギヤ、３０ 駆動輪、４０ ＰＣＵ、５０ ＳＭＲ、６０ ＤＣインレット、７０ 充電リレー、８０ ＡＣインレット、９０ 充電リレー、１００ バッテリ、１３０ 車載充電器、２００ 監視ユニット、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ、４００ ＤＣ電源、４１０ 充電ケーブル、４２０ コネクタ、５００ ＡＣ電源、５１０ 充電ケーブル、５２０ コネクタ。

Claims (1)

1. 二次電池の制御装置であって、
   前記制御装置は、
   定電流による前記二次電池の充電開始後、または、定電流による前記二次電池の放電開始後、前記二次電池の分極が飽和した以降の前記二次電池の容量および電圧を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記容量および前記電圧を用いて、容量－電圧の対応関係である取得ＣＣＶ特性を算出する取得ＣＣＶ特性算出手段と、
   前記取得ＣＣＶ特性を、前記二次電池の過電圧の大きさだけ、電圧方向に移動した取得ＯＣＶ特性を算出する取得ＯＣＶ特性算出手段と、
   前記取得ＯＣＶ特性における高電圧側所定区間を高電圧方向に外挿して、外挿線を算出する外挿手段と、
   前記外挿線が特定の点を通るよう、前記取得ＯＣＶ特性および前記外挿線を容量方向に移動し、容量－ＯＣＶ特性を算出する、容量－ＯＣＶ算出手段と、を備え、
   前記特定の点は、前記高電圧側所定区間より高電圧側の領域における、前記二次電池の開回路電圧および容量を示す点である、二次電池の制御装置。

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