JP2023102159A - バッテリ制御方法及びバッテリ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリのＳＯＣをより高い精度で推定する。【解決手段】バッテリに流れる電流であるバッテリ電流を電流センサにより検出し、バッテリ電流の積算値に基づいて、バッテリの充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出する、バッテリ制御方法において、電流センサの検出値に対して電流センサの最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、累積値をバッテリの電流容量で除することで得られる値を、ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とすることを特徴とする、バッテリ制御方法。【選択図】図８

Description

本発明は、バッテリ制御方法及びバッテリ制御装置に関する。

使用中に充放電を繰り返すバッテリの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定する方法として、いわゆる電流積算法が知られている。電流積算法は、バッテリの充放電時に流れるバッテリ電流を逐次検出して積算することによってバッテリに出入りする電力量を算出し、この算出結果とバッテリの初期容量とに基づいて現在のＳＯＣを推定するものである。

ただし、電流センサ等により検出した電流値には誤差が含まれるので、電流積算法で推定したＳＯＣは、時間が経過するほど誤差が累積した不正確な値になる。この電流積算法で推定したＳＯＣを補正する方法として、バッテリの開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣとの相関関係に基づいてＳＯＣを推定するいわゆるＯＣＶ法を併用し、電流積算法で推定したＳＯＣをＯＣＶ法により推定したＳＯＣを用いて補正するものが知られている。

しかしながら、例えばリン酸鉄系リチウムイオン電池のように、ＳＯＣが変化してもＯＣＶが変化しない領域（電圧フラット領域）が存在するＯＣＶ－ＳＯＣ特性を有するバッテリに対しては、上記のＯＣＶ法でもＳＯＣの推定誤差を補正することは困難である。

上記問題を解決する方法として、特許文献１には、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性図を複数の領域に区分し、電流積算法による推定値とＯＣＶ法による推定値が異なる領域に属する場合には、ＯＣＶ法による推定値が属する領域のうちの所定値をＳＯＣ推定値として採用するものが開示されている。ここでの所定値は、ＯＣＶ法による推定値が属する領域を区分する境界値のうちの、電流積算法による推定値が属する領域に近い側の境界値と、ＯＣＶ法による推定値が属する領域の中間値との間の値である。また、上記文献には、電流積算法による推定値とＯＣＶ法による推定値とが同じ領域に属する場合には、電流積算法による推定値をＳＯＣ推定値として採用することも開示されている。

特開２０１６－１６６８６４号公報

上記文献の推定方法では、電流積算法による推定値とＯＣＶ法による推定値が共に電圧フラット領域に属する場合（上記文献における態様５）には、電流積算法による推定値がＳＯＣの推定値として採用される。そして、一般的な電流積算法では、バッテリ電流の積算値を所定の誤差が含まれているものとして扱う。ここでの所定の誤差は、考え得る最大の誤差であって、電流値の積算時間にかかわらず一定の値とすることが一般的である。つまり、上記文献の推定方法では、必要以上に大きな誤差を考慮することになるおそれがある。

また、一般的に、バッテリの充電時には安全性確保のために充電時のバッテリ電流に制限をかけることがある。具体的には、ＳＯＣが大きいほどバッテリ電流の上限値を小さく制限する。この制限を上記文献の推定方法によるＳＯＣ推定値に基づいて行う場合には、電流積算法による推定値が含んでいる誤差を考慮して上限値を設定する必要があるが、上記文献にはこの誤差の推定に関しての記載がない。したがって、一般的な誤差の推定と同様に、電流積算法による推定値が含み得る最大の誤差を予め設定しておき、この最大の誤差に基づいて制限後の上限値を設定するものと解釈できる。

しかしながら、上記のように最大の誤差を考慮すると、充電時のバッテリ電流が必要以上に低く制限されるおそれがある。

そこで本発明では、ＳＯＣをより高い精度で推定し得るバッテリ制御方法及びバッテリ制御装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、バッテリに流れる電流であるバッテリ電流を電流センサにより検出し、バッテリ電流の積算値に基づいて、バッテリの充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出するバッテリ制御方法が提供される。このバッテリ制御方法では、電流センサの検出値に対して電流センサの最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、累積値をバッテリの電流容量で除することで得られる値を、ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とする。

本発明の別の態様によれば、バッテリに流れる電流であるバッテリ電流を検出する電流センサと、バッテリ電流の積算値に基づいて、バッテリの充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出する制御部と、を有するバッテリ制御装置が提供される。このバッテリ制御装置において、制御部は、電流センサの検出値に対して電流センサの最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、累積値をバッテリの電流容量で除することで得られる値を、ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とする。

上記態様によれば、ＳＯＣをより高い精度で推定することができる。

図１は、バッテリコントローラの概略構成を示すブロック図である。 図２は、バッテリの開放電圧とＳＯＣとの関係を示す図である。 図３は、バッテリ入力電流の制限値とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。 図４は、ＳＯＣと充電時間との関係の一例を示す図である。 図５は、ＳＯＣと残航続可能距離との関係を示す図である。 図６は、ＳＯＣと出力可能電力との関係を示す図である。 図７は、電流積算法によるＳＯＣ推定の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図８は、累積誤差を算出する制御ルーチンを示すフローチャートである。 図９は、各種推定のための制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１０は、ＳＯＣと充電時間との関係を示す図である。 図１１は、ＳＯＣと残航続可能距離との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るバッテリコントローラ１の概略構成を示すブロック図である。バッテリコントローラ１は、バッテリ２の両端電圧の検出、バッテリ２に流れる電流（バッテリ電流）の検出、バッテリ２のＳＯＣの推定、及びバッテリ２に関する各種制御等を行う制御部である。

バッテリ２は、複数の単位電池（図示せず）で構成され、例えば、走行用の駆動源として電動モータ（図示せず）を備える電動車に搭載され、電動モータの電源として用いられる二次電池である。なお、本実施形態では、バッテリ２としてリン酸鉄系リチウムイオン電池を用いる場合について説明する。また、本実施形態では、バッテリ２は４個の単位電池で構成されるものとするが、これに限られるわけではない。

バッテリコントローラ１は、各単位電池の両端電圧を検出する電池監視ＩＣ３－１～３－４と、電池監視ＩＣ３－１～３－４に対して電圧検出指令を出したり、電池監視ＩＣ３－１～３－４による検出電圧を受け取ったりするメインＣＰＵ６とを備える。また、バッテリコントローラ１は、バッテリ電流を検出する電流センサ１０の検出信号を受け取る電流検出回路９と、ウォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）７と、ＥＥＰＲＯＭ８とを備える。なお、図示はしないが、バッテリコントローラ１は上記以外に、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を有する。

電池監視ＩＣ３－１～３－４は、それぞれ電圧検出回路ＶＴ１～ＶＴ４及びＡ／Ｄコンバータを備え、通信ラインを介して通信可能に互いに直列接続されている。また、両端の電池監視ＩＣ３－１、３－４は、通信ライン及び通信ＩＣ５を介してメインＣＰＵ６に通信可能に接続されている。この通信ラインには絶縁回路４が設けられており、電池監視ＩＣ３－１、３－４とメインＣＰＵ６との通信は電気的に絶縁した状態で行われる。絶縁回路４としては、例えば、フォトカプラや磁気カプラ等といった公知のものを使用できる。

また、メインＣＰＵ６には、電流検出回路９も通信ラインを介して通信可能に接続されている。

メインＣＰＵ６は、電池監視ＩＣ３－１～３－４及び電流検出回路９から受け取った検出値と、例えば温度センサ（図示せず）で検出したバッテリ温度等に基づいて、種々の推定、診断及び調整（以下、「推定等」という）を行う。以下に、メインＣＰＵ６が行う推定等の例を挙げる。
（ａ）過電圧、過放電及び過昇温といった異常の有無を診断するバッテリ異常診断。
（ｂ）バッテリ温度や経年変化に応じたバッテリ容量調整。
（ｃ）出力可能電力、現在のＳＯＣ、及び劣化度合いといったバッテリ状態の推定。
（ｄ）バッテリ入力電流の制限、残航続可能距離推定及び充電時間推定。
（ｅ）その他の機能故障診断。

次に、バッテリ２のＳＯＣの推定方法及び問題点について説明する。

充放電を繰り返しながら使用されるバッテリ２のＳＯＣ推定方法として、電流積算法が知られている。具体的には、電流センサ１０で検出した電流値を時間積算することで求めた充放電電力量をバッテリ２の電流容量で除することでＳＯＣ変動量を推定し（下式（１））、これと使用開始時のバッテリ２の電流容量とに基づいて現在のＳＯＣを推定する。
ＳＯＣ変動量＝｛Σ（バッテリ電流［Ａ］×時間［ｈ］）｝／バッテリの電流容量［Ａｈ］・・・（１）
電流積算法で推定したＳＯＣには、電流センサ１０の検出誤差に起因する誤差が含まれている。この誤差を修正する方法として、バッテリ２の開放電圧ＯＣＶを測定し、予め記憶しておいたＯＣＶ－ＳＯＣ特性に照らして測定されたＯＣＶに対応するＳＯＣを求め（ＯＣＶ法）、このＳＯＣを用いて電流積算法で求められたＳＯＣを修正する方法が知られている。

ところで、近年注目されているリン酸鉄系リチウムイオン電池のように、ＳＯＣが変化するにもかかわらずＯＣＶがほとんど変化しない領域（電圧フラット領域）を有するＯＣＶ－ＳＯＣ特性（図２参照のこと）の電池が知られている。なお、ＳＯＣの変化に応じてＯＣＶも変化する領域を、電圧変動領域と称する。

電圧フラット領域を有する電池の場合には、電圧フラット領域で充放電が繰り返されると、上記のＯＣＶ法により求めたＳＯＣによる誤差の修正が困難になり、ＳＯＣの推定精度が悪化してしまう。このため、ＳＯＣ推定値は実際のＳＯＣから大きく乖離したものとなり、ＳＯＣに基づいて推定する残航続可能距離や充電時間の推定精度も実際の値から大きく乖離するおそれがある。

また、ＳＯＣに応じて調整するバッテリ入力電流の制限値が実際のＳＯＣに応じた制限値から乖離するおそれがある。ここでいうバッテリ入力電流の制限は、過剰なバッテリ電流が入力されることによるリチウム析出の発生を防止するためのものであり、ＳＯＣに応じてバッテリ入力電流の上限を制限するものである。なお、リチウムが析出する電流値は予め求めておく。

図３はバッテリ入力電流の制限値とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。横軸がＳＯＣ、縦軸がＣレートである。図３中の実線は実際のＳＯＣ（実ＳＯＣともいう）に対応する制限値を示し、破線は電流積算法によるＳＯＣ推定値の最大誤差を２５％とした場合の制限値を示している。

図３に示す通り、制限値は、ＳＯＣが大きくなるほど小さくなる。そして、誤差を考慮する場合には、実ＳＯＣがＳＯＣ推定値よりも最大誤差の分だけ大きかったとしてもリチウム析出が生じるバッテリ入力電流を超えないようにする必要がある。そこで、一般的には、電流積算法による推定結果よりも、考え得る最大の誤差の分だけ大きいＳＯＣをＳＯＣ推定値として、バッテリ入力電流を制限している。例えば、電流積算法によるＳＯＣ推定値がＳＯＣ１（点Ａ）であった場合には、誤差２５％の分だけ大きいＳＯＣ２（点Ｂ）をＳＯＣ推定値とし、バッテリ入力電流は点Ｂと同じ値に制限される。その結果、図３の破線で示すように、制限値は実ＳＯＣに対応する制限値に比べて小さくなる。これによりリチウム析出の発生は防止できるが、バッテリ入力電流がより小さい値に制限されることで、以下に説明する通り、充電に要する時間（充電時間）が延びてしまう。

図４は、ＳＯＣと充電時間との関係の一例を示す図である。横軸が充電時間、縦軸がＳＯＣである。図４中の実線は実ＳＯＣに対応する制限値でバッテリ入力電流を制限した場合を示し、破線は誤差を考慮した制限値でバッテリ入力電流を制限した場合を示している。

上記の通り誤差を考慮した場合にはバッテリ入力電流がより小さい値に制限されるので、図示する通り、充電開始時のＳＯＣが同じでも、誤差を考慮した場合の方が満充電までに要する充電時間が長くなる。そして、この場合のバッテリ入力電流は、考え得る最大の誤差に基づいて制限されているので、必要以上に制限されている可能性がある。すなわち、充電時間を短縮する余地がある。なお、充電時間の推定値はユーザに対して表示される。

また、メインＣＰＵ６は、ＳＯＣ推定値を用いて残航続可能距離を算出し、算出された残航続可能距離をユーザに表示するが、誤差を考慮することで、表示された残航続可能距離と実際に走行可能な距離には乖離が生じる。特に、上記のようにＳＯＣ推定値を実ＳＯＣよりも大きくすると、表示される残航続可能距離が実際に走行可能な距離よりも長くなるので（図５参照のこと）、ユーザに不満感を与えることとなる。なお、図５はＳＯＣと残航続可能距離との関係を示す図であり、横軸がＳＯＣ、縦軸が残航続可能距離である。

また、メインＣＰＵ６は、ＳＯＣ推定値を用いて出力可能電力を算出し、算出された出力可能電力に応じてバッテリ出力電流を制御するが、上記のようにＳＯＣ推定値を実ＳＯＣよりも大きくすると、算出された出力可能電力を実際には出力できないという問題が生じる。例えば、図６に示す通り、実ＳＯＣがＳＯＣ３でＳＯＣ推定値がＳＯＣ４の場合、実際の出力可能電力はＰＶ１であるのに対し、メインＣＰＵ６が算出する出力可能電力ＰＶ１より大きいＰＶ２になってしまう。なお、図６はＳＯＣと出力可能電力との関係を示す図であり、横軸がＳＯＣ、縦軸が出力可能電力（Ｐａｃｋ Ｖｏｌｔａｇｅ）である。

上記の通り、電流積算法の算出結果に対して、考え得る最大の誤差を加算したものをＳＯＣ推定値とする一般的な方法では種々の問題が生じる。

そこで本実施形態では、以下に説明する方法でＳＯＣ推定値の算出、及びパラメータとして少なくともＳＯＣを有する複数のＳＯＣ関連要素（残航続可能距離、充電時間、バッテリ入力電流の制限値、最大出力可能電力）の推定を行う。

電流積算法の誤差は、電流センサ１０の検出誤差によるものなので、積算時間が長くなるほど誤差が積み上がる。つまり、上述した一般的な方法のように、電流積算法の算出値に対して考え得る最大の誤差を加算すると、過剰な誤差を考慮することとなる。例えば、一般的な方法では２０～５０％程度の誤差を考慮するが、電流センサ１０の検出誤差が０．５％程度で積算時間が数分であれば、そこまでの誤差を考慮する必要はない。

本実施形態では、電流積算法によるＳＯＣ推定値の算出とは別に、現状の推定結果がどの程度の誤差を含んでいるのか、換言すると誤差がどれだけ累積しているのか、を下式（２）により算出する。
累積誤差＝｛Σ（バッテリ電流［Ａ］×時間［ｈ］×電流センサ最大誤差の絶対値）｝／バッテリの電流容量［Ａｈ］・・・（２）
電流センサ最大誤差は、使用する電流センサの仕様等に基づいて予め求めておく。

そして、電流積算法により算出したＳＯＣの値と、式（２）で算出された累積誤差と、に基づいてＳＯＣ推定値を決定する。その際、以下に説明する通り、推定等する項目に応じて、電流積算法により算出したＳＯＣの値に対して累積誤差を加算するか減算するかを使い分ける。例えば、残航続可能距離及び充電時間を推定する場合には、累積誤差を減算する。これは、より小さなＳＯＣ推定値を用いることで、より短い残航続可能距離、より長い充電時間をユーザに表示するためである。表示された残航続可能距離よりも長く走行できた場合や、表示された充電時間より短い時間で充電が終了した場合には、ユーザは不満を抱かないと考えられる。バッテリ２の最大出力可能電力を算出する場合も同様に累積誤差を減算する。これは、実際には出力できない電力に基づいて制御するという事態を回避するためである。

一方、バッテリ入力電流の制限値を設定する場合には、累積誤差を加算する。これは、より大きなＳＯＣ推定値を用いることで、リチウム析出を確実に防止するためである。

次に、上述した電流積算法によるＳＯＣの推定、累積誤差の算出、及び各種推定の具体的な内容について説明する。図７は電流積算法によるＳＯＣ推定の制御ルーチンを示すフローチャート、図８は累積誤差を算出する制御ルーチンを示すフローチャート、図９は各種推定のための制御ルーチンを示すフローチャートである。図７～図９の制御ルーチンは、バッテリシステム稼働中に、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されたプログラムに従って、メインＣＰＵ６によって常時実行される。

まず、図７の制御ルーチンから説明する。ステップＳ７００において、メインＣＰＵ６は電流センサ１０で検出した電流値を読み込む。

ステップＳ７０１において、メインＣＰＵ６は、バッテリ２の温度、劣化度合いに応じてバッテリ２の電流容量を変更する。例えば、バッテリ２の温度と電流容量との相関を示すマップと、バッテリ２の使用期間と電流容量との相関を示すマップを予め作成、記憶しておき、これらを参照する。

ステップＳ７０２において、メインＣＰＵ６は電流積算法によりＳＯＣを推定する。これは、一般的に知られた電流積算法によるＳＯＣの推定と同じである。すなわち、式（１）によりＳＯＣ変動量を算出し、この算出値とステップＳ７０１で設定したバッテリ容量とを用いて現在のＳＯＣを推定する。

ステップＳ７０３において、メインＣＰＵ６は、ステップＳ７０２で算出したＳＯＣの値が電圧変動領域に属するか否かを判定し、電圧変動領域に属する場合にはステップＳ７０４の処理を実行し、そうでない場合にはステップＳ７０６の処理を実行する。電圧変動領域に属するか否かは、例えば図２に示すようなＳＯＣの取り得る範囲を電圧変動領域と電圧フラット領域に分けたマップを予め作成、記憶しておき、これを参照することで判断する。

ステップＳ７０４において、メインＣＰＵ６はＯＣＶ法によりＳＯＣを算出し、この算出値とステップＳ７０２の推定値とを比較することで、ＳＯＣ補正量を算出する。そして、ステップＳ７０５において、メインＣＰＵ６はステップＳ７０４で算出したＳＯＣ補正量を用いてステップＳ７０２の推定値を補正する。なお、ステップＳ７０４及びＳ７０５の処理に換えて、ＯＣＶ法により算出されたＳＯＣに置き換える処理にしてもよい。

ステップＳ７０６において、メインＣＰＵ６はＳＯＣ推定値を設定する。具体的には、ステップＳ７０３の判定結果がｙｅｓの場合はステップＳ７０５で補正した値を、同判定結果がｎｏの場合はステップＳ７０２で推定した値を、ＳＯＣ推定値とすることになる。

次に、図８の制御ルーチンについて説明する。

ステップＳ８００において、メインＣＰＵ６は電流センサ１０で検出した電流値を読み込む。

ステップＳ８０１において、メインＣＰＵ６は、累積誤差を算出する。具体的には、上述した式（２）により算出する。つまり、本実施形態における累積誤差は、電流センサの誤差をバッテリ電流の積算時間に応じて累積加算したものである。

ステップＳ８０２において、メインＣＰＵ６は、図７のフローチャートにおいて電流積算法の算出値の補正が行われたか否かを判定し、行われた場合はステップＳ８０３の処理を実行し、行われていない場合はステップＳ８０４の処理を実行する。

ステップＳ８０３において、メインＣＰＵ６は、図７のステップＳ７０４で算出した補正量に基づいて累積誤差の補正を行う。これは、累積誤差を含む電流積算法の算出値が補正されたことに伴い、累積誤差も補正する必要があるからである。なお、図７においてＯＣＶ法により算出されたＳＯＣに置き換える処理にした場合には、累積誤差をリセットする。

ステップＳ８０４において、メインＣＰＵ６は、累積誤差（最大ＳＯＣ誤差）を設定する。具体的には、ステップＳ８０２の判定結果がｙｅｓの場合はステップＳ８０３で補正した値を、同判定の結果がｎｏの場合はステップＳ８０１で算出した値を、累積誤差として設定する。

次に、図９の制御ルーチンについて説明する。

ステップＳ９００、Ｓ９０１において、メインＣＰＵ６は累積誤差とＳＯＣ推定値を読み込む。累積誤差は、その時点において図８のステップＳ８０４で設定されている値であり、ＳＯＣ推定値はその時点において図７のＳ７０６で設定されている値である。

ステップＳ９０２において、メインＣＰＵ６は、ＳＯＣ推定値が補正可能領域外であるか否かを判定し、補正可能領域外の場合はステップＳ９０３の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ９０８の処理を実行する。補正可能領域とは、電圧変動領域のことである。つまり、図２でいうと、電圧フラット領域に属する場合にはステップＳ９０３に進み、ＳＯＣ推定値が高ＳＯＣ側または低ＳＯＣ側の電圧変動領域に属する場合はステップＳ９０８に進むことになる。

ステップＳ９０３において、メインＣＰＵ６はこれから算出する項目がバッテリ入力電流を制限する閾値であるか否かを判定し、当該閾値である場合はステップＳ９１０の処理を実行し、当該閾値でない場合はステップＳ９０４の処理を実行する。当該閾値は、具体的には図３に実線で示した値である。

ステップＳ９０４において、メインＣＰＵ６は、第２推定ＳＯＣを算出する。具体的には、ＳＯＣ推定値から累積誤差を減算したものが第２推定ＳＯＣである。

ステップＳ９０５において、メインＣＰＵ６は、第２推定ＳＯＣが第２補正可能ＳＯＣより小さいか否かを判定し、小さい場合はステップＳ９０６の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ９０６の処理をスキップしてステップＳ９０７の処理を実行する。第２補正可能ＳＯＣとは、低ＳＯＣ側の電圧変動領域と電圧フラット領域との境界値（図２のＳ１）である。

ステップＳ９０６において、メインＣＰＵ６は第２推定ＳＯＣを第２補正可能ＳＯＣに固定する。つまり、電流積算法による推定結果ではＳＯＣが電圧フラット領域（ステップＳ９０２でｙｅｓ）に属するのに、累積誤差を減算したら電圧変動領域に属することになる場合は、第２補正可能ＳＯＣを第２推定ＳＯＣとして用いる。

ステップＳ９０７において、メインＣＰＵ６は、第２推定ＳＯＣを用いて残航続可能距離、最大出力可能電力及び充電時間を算出する。これにより、残航続可能距離は低く見積もられることになり、実際に走行可能な距離との乖離があったとしても、実際に走行可能な距離の方が長くなるので、ユーザに不満感を与えることはない。同様に、最大出力可能電力も低く見積もられ、充電時間は長く見積もられるので、実際の最大出力可能電力及び充電時間との乖離があってもユーザに不満感を与えることはない。

一方、算出項目がバッテリ入力電流を制限する閾値である場合（ステップＳ９０３でｙｅｓの場合）に実行するステップＳ９１０では、メインＣＰＵ６は第１推定ＳＯＣを算出する。具体的には、ＳＯＣ推定値に累積誤差を加算したものが第１推定ＳＯＣである。

ステップＳ９１１において、メインＣＰＵ６は、第１推定ＳＯＣが第１補正可能ＳＯＣより大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳ９１２の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ９１２の処理をスキップしてステップＳ９１３の処理を実行する。第１補正可能ＳＯＣとは、高ＳＯＣ側の電圧変動領域と電圧フラット領域との境界値（図２のＳ２）である。

ステップＳ９１２において、メインＣＰＵ６は、第１推定ＳＯＣを第１補正可能ＳＯＣに固定する。つまり、電流積算法による推定結果ではＳＯＣが電圧フラット領域（ステップＳ９０２でｙｅｓ）に属するのに、累積誤差を加算したら電圧変動領域に属することになる場合は、第１補正可能ＳＯＣを第１推定ＳＯＣとして用いる。

ステップＳ９１３において、メインＣＰＵ６は、第１推定ＳＯＣを用いてバッテリ入力電流を制限する閾値を算出する。第１推定ＳＯＣは、ＳＯＣが大きくなる方向に累積誤差を考慮した値なので、制限後のバッテリ入力電流によってリチウム析出が生じることを防止できる。

上記のように本実施形態では、推定等する項目に応じて第１推定ＳＯＣと第２推定ＳＯＣを使い分けることで、リチウム析出を防止し、かつユーザが不満感を抱くことを防止できる。また、第１、第２推定ＳＯＣに含まれる累積誤差は、バッテリ電流が流れた時間に積み上がった分のみを累積したものである。したがって、一般的に行われているような、電流積算法による推定値に、バッテリ電流が流れた時間によらず一律に所定割合の誤差を見込んだＳＯＣ推定値を用いる方法に比べて、ＳＯＣ推定値に含まれる誤差を小さくできる。その結果、残航続可能距離等の推定値と実値との乖離を抑制できる。特に、バッテリ電流が流れた時間が短いほど両者の差は顕著になる。

また、ＳＯＣ推定値が補正可能領域に属する場合（ステップＳ９０２でｎｏの場合）に実行するステップＳ９０８では、メインＣＰＵ６は第３推定ＳＯＣを設定する。具体的には、ステップＳ９０１で読み込んだＳＯＣ推定値を第３推定ＳＯＣとする。これは、ＳＯＣ推定値が補正可能領域、つまり電圧変動領域に属する場合には、ＳＯＣ推定値は図７のステップＳ７０５においてＯＣＶに基づいて補正されているので、誤差を考慮する必要がないからである。

ステップＳ９０９において、メインＣＰＵ６は、第３推定ＳＯＣを用いて、バッテリ入力電流を制限する閾値、充電時間、残航続可能距離及び最大出力可能電力を算出する。

上記の通り、誤差を考慮する必要がない場合には累積誤差を用いずに各項目を推定等するので、バッテリ入力電流を必要以上に制限することがなく、残航続可能距離を過剰に短く推定することもなく、充電時間を過剰に長く推定することもなく、最大出力可能電力を過剰に低く推定することもない。

図１０は、図４と同様にＳＯＣと充電時間との関係を示す図である。図１０中の実線は実ＳＯＣに基づいてバッテリ入力電流を制限した場合を、破線は上述した一般的な方法で誤差を考慮してバッテリ入力電流を制限した場合を、一点鎖線は本実施形態の方法でバッテリ入力電流を制限した場合を、二点鎖線は電流積算法によるＳＯＣ推定値に基づいてバッテリ入力電流を制限した場合を示している。

一般的な方法で誤差を考慮する場合には、電流積算法によるＳＯＣ推定値に対し、考え得る最大の誤差を考慮してバッテリ入力電流を制限するので、実ＳＯＣに対応する制限値で制限する場合に比べてバッテリ入力電流は大幅に小さくなる。これに対し本実施形態の方法では、バッテリ電流の積算時間に累積した誤差のみを考慮するので、一般的な方法に比べて制限後のバッテリ入力電流は大きくなる。このため、図１０に示す通り満充電になるまでに要する時間は一般的な方法に比べて本実施形態の方法の方が短くなる。換言すると、本実施形態の方法の方が一般的な方法よりも同一時間で充電可能な電力が大きくなる。

図１１は、図５と同様にＳＯＣと残航続可能距離との関係を示す図である。図１１中の実線は実ＳＯＣに基づいて推定した残航続可能距離を、破線は上述した一般的な方法で誤差を考慮して推定した残航続可能距離を、一点鎖線は本実施形態の方法で推定した残航続可能距離を示している。なお、破線はＳＯＣが高くなるように誤差を考慮した場合について示している。

一般的な方法で誤差を考慮した場合、推定したＳＯＣが実ＳＯＣに対して大きくなる場合も小さくなる場合もあるが、仮に大きくなる場合には、図１１に示す通り実ＳＯＣに基づく残航続可能距離よりも長い残航続距離を見積もることになり、上述したとおりユーザに不満感を抱かせることになる。これに対し本実施形態では、残航続可能距離の推定にはＳＯＣ推定値から累積誤差を減算した第２推定ＳＯＣを用いるので、図１１に示す通り、実ＳＯＣに基づく残航続可能距離よりも短い残航続距離を見積もることになり、ユーザは不満感を抱き難い。また、本実施形態では累積した誤差のみを考慮するので、一般的な方法で誤差を考慮して推定した場合に比べて、実ＳＯＣに基づく推定値との乖離が小さくなる。

以上の通り本実施形態では、バッテリ２に流れる電流であるバッテリ電流を電流センサ１０により検出し、バッテリ電流の積算値に基づいてバッテリ２の充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出するバッテリ制御方法が提供される。この制御方法では、電流センサ１０の検出値に対して電流センサ１０の最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、累積値をバッテリ２の電流容量で除することで得られる値を、ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とする。つまり、本実施形態における最大ＳＯＣ誤差は、バッテリ電流の積算時間に応じて累積加算されたものである。したがって、積算時間によらずに考え得る最大の誤差を設定する一般的な方法に比べて精度の高い誤差を設定することができ、ひいてはＳＯＣの推定精度を高めることができる。

本実施形態では、ＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差とに基づいて、パラメータとして少なくともＳＯＣを有する複数のＳＯＣ関連要素を推定する際に、ＳＯＣ関連要素に応じて、ＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との和をパラメータとするか、ＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との差をパラメータとするかを使い分ける。ＳＯＣ関連要素のなかには、安全性確保のために高めにＳＯＣを推定すべきものや、ユーザに不満感を抱かせないために低めにＳＯＣを推定すべきものがあるが、本実施形態によればこれらを両立することができる。

本実施形態では、ＳＯＣ関連要素がＳＯＣに応じたバッテリ入力電流の制限値である場合には、ＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との和をパラメータとする。バッテリ入力電流の制限は安全性確保のために行うものであり、実際のＳＯＣが推定したＳＯＣよりも大きい場合には制限が不十分となり、安全性を確保できない。その点、本実施形態ではＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との和をパラメータ（つまりＳＯＣの推定値）とするので、安全性を確保できる。また、パラメータに含まれる最大ＳＯＣ誤差はバッテリ電流の積算時間に応じた大きさなので、安全マージンが過剰に大きくなることがない。

本実施形態では、ＳＯＣ関連要素が、残航続可能距離、最大出力可能電力、または充電完了までに要する時間である充電時間である場合には、ＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との差をパラメータとする。これらのＳＯＣ関連要素では、推定したＳＯＣが実際のＳＯＣよりも大きい、ユーザに不満感を抱かせることになる。例えば、残航続可能距離は実際に走行可能な距離より大きくなるし、充電時間は実際に充電が完了するまでの時間より短くなる。その点、本実施形態ではＳＯＣ推定値と最大ＳＯＣ誤差との差をパラメータ（つまりＳＯＣの推定値）とするので、ユーザに不満感を抱かせることがない。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ バッテリコントローラ、 ２ バッテリ、 ３－１～３－４ 電池監視ＩＣ、 ４ 絶縁回路、 ６ メインＣＰＵ、 １０ 電流センサ

Claims (5)

1. バッテリに流れる電流であるバッテリ電流を電流センサにより検出し、
   前記バッテリ電流の積算値に基づいて、前記バッテリの充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出する、バッテリ制御方法において、
   前記電流センサの検出値に対して前記電流センサの最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、
   前記累積値を前記バッテリの電流容量で除することで得られる値を、前記ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とすることを特徴とする、バッテリ制御方法。
2. 請求項１に記載のバッテリ制御方法において、
   前記ＳＯＣ推定値と前記最大ＳＯＣ誤差とに基づいて、パラメータとして少なくとも前記ＳＯＣを有する複数のＳＯＣ関連要素を推定する際に、
   前記ＳＯＣ関連要素に応じて、前記ＳＯＣ推定値と前記最大ＳＯＣ誤差との和を前記パラメータとするか、前記ＳＯＣ推定値と前記最大ＳＯＣ誤差との差を前記パラメータとするかを使い分ける、バッテリ制御方法。
3. 請求項２に記載のバッテリ制御方法において、
   前記ＳＯＣ関連要素が、前記ＳＯＣに応じたバッテリ入力電流の制限値である場合には、前記ＳＯＣ推定値と前記最大ＳＯＣ誤差との和を前記パラメータとする、バッテリ制御方法。
4. 請求項２に記載のバッテリ制御方法において、
   前記ＳＯＣ関連要素が、残航続可能距離、最大出力可能電力、または充電完了までに要する時間である充電時間である場合には、前記ＳＯＣ推定値と前記最大ＳＯＣ誤差との差を前記パラメータとする、バッテリ制御方法。
5. バッテリに流れる電流であるバッテリ電流を検出する電流センサと、
   前記バッテリ電流の積算値に基づいて、前記バッテリの充電状態を示すＳＯＣの推定値であるＳＯＣ推定値を算出する制御部と、
   を有するバッテリ制御装置において、
   前記制御部は、
   前記電流センサの検出値に対して前記電流センサの最大誤差の絶対値を乗じた値を累積加算することで累積値を算出し、
   前記累積値を前記バッテリの電流容量で除することで得られる値を、前記ＳＯＣ推定値に含まれる最大の誤差である最大ＳＯＣ誤差とすることを特徴とする、バッテリ制御装置。