JP4925060B2 - 電池状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の状態として少なくとも該電池の内部抵抗を推定する電池状態推定装置に関する。

従来、この種の電池状態推定装置としては、特許文献１に見られるように、電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、電池の端子間に流れる端子間電流を検出する電流検出手段とを備え、電流と電圧との間の関係を近似する直線の式を求め、その直線の傾きから内部抵抗を算出すると共に、その直線の切片から開路電圧を算出するものが知られている。

かかる電池状態推定装置では、電池の残容量（ＳＯＣ）が急激に変化する場合には、電流と電圧との間の過渡的な特性が無視できなくなることから、単位時間当たりの充放電量が大きく変化しないような電池の動作状態に限って、内部抵抗および開路電圧を算出している。このように、かかる電池状態推定装置では、電池の特定の動作状態でしか内部抵抗および開路電圧を算出できない。

そのため、特許文献２に見られるように、電池の電流Ｉと端子電圧Ｖとを計測し、該電流Ｉと電圧Ｖとの間の過渡特性を考慮した次式（Ａ）により表される連続時間系の電池モデルに適応デジタルフィルタを適用して、伝達関数であるＡ（ｓ）、Ｂ（ｓ）、Ｃ（ｓ）のパラメータから内部抵抗を推定する電池状態推定装置が提案されている。

Ｖ＝（Ｂ（ｓ）／Ａ（ｓ））・Ｉ＋（１／Ｃ（ｓ））・Ｖ_０・・・・・・（Ａ）
しかしながら、かかる電池モデルを用いた電池状態推定装置では、複数のパラメータの値を推定するために、ローパスフィルタやバンドパスフィルタによる前処理を電流Ｉ等の検出値に施さなければならない。また、前記伝達関数における時定数の適切な設定が必要である上、推定すべきパラメータ数が多く、収束性にも問題がある。さらに、電池の電流Ｉや電圧Ｖの計測値には、オフセットが生じることが多々ある。このような場合には、内部抵抗を正確に推定することができない。
特開２０００−３２３１８３号公報 特開２００４−１７８８４８号公報

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、電池の動作状態によらずに、簡易且つ高精度に、内部抵抗などの電池の状態をリアルタイムで推定することができる電池状態推定装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、電池の状態として少なくとも該電池の内部抵抗を推定する電池状態推定装置であって、前記電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記電池の端子間に流れる端子間電流を検出する電流検出手段と、前記電池の内部抵抗を逐次推定する内部抵抗推定手段とを備え、前記内部抵抗推定手段は、前記電圧検出手段による端子間電圧の検出値の所定時間当たりの変化量である実電圧変化量と、前記電流検出手段による端子間電流の検出値の所定時間当たりの変化量である実電流変化量とから、逐次最小二乗法により、該実電圧変化量と実電流変化量との間の関係を表す一次式における傾きの値を前記内部抵抗の仮値として逐次算出する仮内部抵抗算出手段と、該仮内部抵抗算出手段によって算出された内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量とに応じて補正することにより内部抵抗の推定値を求める仮内部抵抗補正手段とから構成され、前記仮内部抵抗補正手段は、該仮内部抵抗算出手段によって算出された内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量と当該内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値とに応じて補正することにより内部抵抗の新たな推定値を求めることを特徴とする（第１発明）。

かかる第１発明によれば、前記実電圧変化量と実電流変化量とから、逐次最小二乗法により、前記一次式の傾きの値としての内部抵抗の仮値が遂次求められる。このため、前記電圧検出手段による電池の端子間電圧の検出値や、電流検出手段による電池の端子間電流の検出値にオフセットが生じていても、その影響を受けることなく、前記内部抵抗の仮値を求めることができる。そして、この内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量とに応じて補正することで、内部抵抗の推定値が求められる。これにより、電池の充放電が緩やか若しくは静的に行われるような動作状態だけでなく、電池の端子間電流と端子間電圧との間の過渡的な特性が無視できないような電池の動作状態（過渡状態）においても、複雑な処理を必要とすることなく、電池の内部抵抗を精度よく推定することができる。

よって、第１発明によれば、電池の動作状態によらずに、簡易且つ高精度に、電池の内部抵抗をリアルタイムで推定することができる。

前記内部抵抗の仮値は、前記実電圧変化量と実電流変化量とに応じて、例えばマップやデータテーブル等を参照することによって求められる値により補正してもよいが、次のように補正することが好ましい。

すなわち、前記仮内部抵抗補正手段は、該仮内部抵抗算出手段によって算出された内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量と当該内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値とに応じて補正することにより内部抵抗の新たな推定値を求める。

これにより、かかる第１発明によれば、前記内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量と既に求めた前記内部抵抗の推定値とに応じて補正することで、新たな内部抵抗の推定値が求められる。これにより、電池の過渡特性の影響を適切に補償して、電池の内部抵抗をより精度よく推定することができる。

なお、前記内部抵抗の仮値を補正するために用いる、既に求めた前記内部抵抗の推定値としては、例えば、現在時刻（前記新たな推定値を求めようとする時刻）に十分に近い時刻での内部抵抗の推定値（例えば当該推定値の時系列のうち最新の値）を用いることが好ましい。また、前記内部抵抗の仮値を補正するために用いる実電圧変化量および実電流変化量の値としては、現在時刻での値、あるいは、既に求めた内部抵抗の推定値とほぼ同時刻での値を用いることが好ましい。

前記第１発明において、前記仮内部抵抗補正手段は、前記内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値に前記実電流変化量を乗じることにより得られる値と、前記実電圧変化量との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量を決定するものである（第２発明）。

かかる第２発明によれば、既に求めた前記内部抵抗の推定値に前記実電流変化量を乗じることにより得られる値は、該実電流変化量に対応する電圧変化量のモデル値（内部抵抗の推定値に基づく電圧変化量の推定値）としての意味を持つ。そして、第２発明では、この電圧変化量のモデル値と前記実電流変化量との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量が求められる。従って、該補正量は、前記電圧変化量のモデル値が応答遅れを伴って実電流変化量に追従していくように決定される。この結果、第２発明によれば、電池の内部抵抗を精度よく推定することができる。

前記第１発明において、前記仮内部抵抗補正手段は、前記実電圧変化量を実電流変化量で除算して得られる値と、前記内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量を決定するようにしてもよい（第３発明）。

かかる第３発明によれば、前記実電圧変化量を実電流変化量で除算して得られる値は、該実電圧変化量と実電流変化量とに対応した内部抵抗のモデル値（実電圧変化量と実電流変化量とに基づく内部抵抗の推定値）としての意味を持つ。そして、第３発明では、この内部抵抗のモデル値と既に求めた前記内部抵抗の推定値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量が求められる。従って、該補正量は、前記内部抵抗のモデル値が応答遅れを伴って既に求めた内部抵抗の推定値に追従していくように決定される。この結果、第３発明によっても、電池の内部抵抗を精度よく推定することができる。

なお、前記第２発明および第３発明におけるフィードバック則としては、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御などに用いる一般的な補償器を使用すればよい。また、偏差を０に収束させることには、０近傍の目標値を与え、偏差を０近傍の目標値に収束させる場合も含まれる。

前記第１〜第３発明において、前記電池の状態として該電池の開路電圧を逐次推定する開路電圧推定手段をさらに備え、該開路電圧推定手段は、少なくとも前記内部抵抗推定手段によって推定された前記内部抵抗の推定値と、前記端子間電圧の検出値と、前記端子間電流の検出値とに基づいて、該開路電圧の推定値を逐次求める（第４発明）。

かかる第４発明によれば、前記開路電圧は、電池の端子間電流が０であるときの端子間電圧（所謂オープン電圧）であるから、少なくとも前記内部抵抗の推定値と、前記電圧検出手段による端子間電圧の検出値と、前記電流検出手段による端子間電流の検出値とを使用して、前記開路電圧を推定することが可能である。ここで、内部抵抗の推定値は、前記した如く高精度に推定されているので、前記開路電圧も、精度よく推定することが可能である。

この第４発明では、電池の端子間電圧と、端子間電流と、内部抵抗との間に一定の相関関係があるとみなして前記開路電圧を推定することも可能であるが、次のように開路電圧を推定することが好ましい。

すなわち、前記開路電圧推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された前記内部抵抗の推定値と前記端子間電流の検出値とを乗じることによって得られる値に、当該開路電圧推定手段が既に求めた前記開路電圧の推定値を加えることによって得られる前記端子間電圧の推定値と、前記端子間電圧の検出値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって、新たな開路電圧を求める（第５発明）。

かかる第５発明によれば、前記内部抵抗の推定値と前記端子間電流とを乗じることによって得られる値に、既に求めた前記開路電圧の推定値を加えることによって得られる前記端子間電圧の推定値は、端子間電圧のモデル値（内部抵抗の推定値と端子間電流と既に求めた開路電圧の推定値とに基づく端子間電圧の推定値）としての意味を持つ。そして、第５発明では、この端子間電圧のモデル値と前記端子間電圧の検出値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって新たな開路電圧が決定される。すなわち、端子間電圧のモデル値が応答遅れを伴って前記端子間電圧の検出値に追従していくように、新たな開路電圧が決定される。この結果、第５発明によれば、電池の開路電圧を精度よく推定することができる。

なお、前記第５発明におけるフィードバック則としては、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御などに用いる一般的な補償器を使用すればよい。

前記第４又は第５発明において、前記電池の状態として該電池の残容量を推定する残容量推定手段をさらに備え、該残容量推定手段は、前記開路電圧推定手段によって推定された前記開路電圧の推定値から、前記電池の残容量を推定する（第６発明）。

すなわち、電池の残容量は、該電池の開路電圧との相関性が高いので、前記開路電圧の推定値から、該電池の残容量を推定できる。ここで、前記したように電池の開路電圧を精度よく推定できるので、電池の残容量も精度よく推定することができる。

前記第１〜第６発明において、前記電池の状態として該電池の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段をさらに備え、該劣化度合い推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗の推定値から前記電池の劣化度合いを推定する（第７発明）。

すなわち、電池の劣化度合いは、該電池の内部抵抗との相関性が高いので、前記内部抵抗の推定値から、該電池の劣化度合いを推定できる。ここで、前記したように電池の内部抵抗を精度よく推定できるので、電池の劣化度合いも精度よく推定することができる。

前記第４〜第７発明において、前記端子間電圧の検出値と、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗の推定値と、前記開路電圧推定手段によって推定された開路電圧の推定値とに基づいて、前記電池の端子間に流れる電流を推定する電流推定手段と、前記電流推定手段によって推定された電流の推定値と、前記端子間電流の検出値との差に基づいて、前記電流検出手段の動作不良を検知する動作不良検知手段とを備える（第８発明）。

すなわち、電池の端子間電圧と端子間電流と内部抵抗と開路電圧との相関性によって、前記電圧検出手段による端子間電圧の検出値と、前記内部抵抗の推定値と、前記開路電圧の推定値とから電池の端子間に流れる電流を推定することが可能である。そして、この電流の推定値と、前記電流検出手段による端子間電圧の検出値とを比較することによって、電流検出手段の動作不良を検知することができる。例えば、電流の推定値と、電流の検出値とが所定量以上、異なるような場合に、電流検出手段の動作不良が発生したことを検知することができる。

前記第６〜第８発明において、前記電池の状態として該電池の温度を推定する温度推定手段をさらに備え、該温度推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗と、前記残容量推定手段によって推定された残容量とに基づいて、前記電池の温度を推定する（第９発明）。

すなわち、電池の温度は、該電池の内部抵抗と残容量との相関性が高いので、前記内部抵抗の推定値と前記残容量との推定値から、該電池の温度を推定できる。ここで、前記したように電池の内部抵抗と残容量を精度よく推定できるので、電池の温度も精度よく推定することができる。

前記第９発明において、前記電池は、複数の該電池を相互に接続してなる組電池に組み込まれた電池であると共に、前記温度推定手段は、該組電池の各電池の温度を推定する手段であり、該組電池のうちの予め定められた１つの電池である基準電池の温度を検出する温度検出手段と、前記電池のうちの、前記温度推定手段により推定された前記基準電池以外の各電池の温度を、該温度検出手段により検出された前記基準電池の温度に応じて補正する温度補正手段とを備える（第１０発明）。

かかる第１０発明によれば、複数の電池が相互に接続されてなる組電池において、温度検出手段によって検出された１つの基準電池の温度の検出値に基づいて、温度推定手段によって推定された該基準電池以外の各電池の温度を補正する。このため、１つの温度検出手段による基準電池の温度の検出値を利用して、温度推定手段によって推定された基準電池以外の各電池を含め、組電池を構成する複数の電池の温度の推定精度を高めることができる。すなわち、１つの温度検出手段による基準電池の温度の検出値を利用して、組電池全体の温度分布を簡易かつ精度よく推定することができる。

前記第１０発明において、前記温度補正手段は、例えば、前記温度推定手段により推定された前記基準電池以外の各電池の温度を、前記温度検出手段により検出された前記基準の温度と前記温度推定手段により推定された前記基準電池の温度との偏差に応じて補正する（第１１発明）。

かかる第１１発明によれば、温度検出手段によって検出された基準電池の温度の検出値と温度推定手段によって推定された基準電池の温度の推定値との偏差に応じて、該基準電池以外の電池の温度の推定値が補正される。例えば、基準電池の温度の検出値から基準温度の推定値を減算することにより得られる値を補正量として、該補正量を基準電池以外の電池の推定値に加算する。このため、温度推定手段による電池の温度の推定値の補正量を、温度検出手段の検出値に基づいて簡易に決定することができる。

なお、基準電池の温度については、温度検出手段によって検出された基準電池の温度をそのまま用いればよい。

本発明の一実施形態を図１乃至図１０を参照して説明する。

まず、図１および図２を参照して、本実施形態の電池状態推定装置に関するシステム構成について説明する。図１はそのシステム構成を示す図であり、図２は図１のコントローラに備えた機能的手段の相互関係を示すブロック図である。

本実施形態の電池状態推定装置は、例えば、電動車両やハイブリット車両等の走行用動力源である電動機Ｘに、インバータ回路を含むパワードライブユニットＹを介して電力を供給するための組電池１に組み込まれた複数の電池２の状態を推定する装置である。この電池状態推定装置は、各電池２の端子間電圧Ｖを検出する電圧検出手段３と、各電池２の端子間に流れる端子間電流Ｉを検出する電流検出手段４と、組電池１のうちの予め定められた１つの電池である基準電池２ａの温度Ｔを検出する温度センサにより構成される温度検出手段５と、これらの検出された端子間電圧Ｖ、端子間電流Ｉおよび温度Ｔの検出値などが入力されるマイクロコンピュータ等から構成されるコントローラ１０とを備える。

組電池１は、本実施形態では、例えばリチウムイオン電池等の電池２を単位電池として、複数の電池２を相互に直列に接続してなる組電池である。従って、組電池１は、各電池２の端子間電圧Ｖの総和が組電池１の出力電圧となり、各電池２の端子間電流Ｉの値が組電池１の出力電流となっている。この場合、各電池２の端子間電流Ｉは、いずれも同一である。

また、電圧検出手段３は、図では簡略的に記載しているが、各電池２にそれぞれ並列に接続された複数の（電池２と同数の）電圧センサにより構成される。また、電流検出手段４は、組電池１に直列に接続された電流センサである。本実施形態では、各電池２は直列に接続されているので、単一の電流検出手段４により、各電池２の端子間電流が検出される。なお、組電池１は、複数の電池２を直列に接続してなる直列回路を複数組備え、それらの直列回路を並列に接続して構成するようにしてもよい。この場合には、各直列回路毎に電流センサを備えることによって、各電池２の端子間電流を検出すればよい。

組電池１を構成する各電池２には、分流回路６が並列に接続されている。この分流回路６は、図示しないスイッチ素子を有するバイパス回路であり、組電池１の充電時などに、各電池２の過充電を防止したり、各電池２の端子間電圧Ｖを均等化するために、各電池２の箇所で流れる電流を適宜バイパスさせる（いずれかの電池２に電流が流れないようにする）ためのものである。

コントローラ１０は、これに実装されたプログラムにより実現される主な機能として、各電池２の端子間電圧Ｖおよび端子間電流Ｉの検出値から該電池２の内部抵抗Ｒおよび開路電圧ＯＣＶを推定し、推定した開路電圧ＯＣＶから電池２の残容量ＳＯＣを算出する残容量算出手段２０と、残容量算出手段２０で推定される内部抵抗Ｒの推定値に基づいて、電池２の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段４０と、残容量算出手段２０で推定される内部抵抗Ｒの推定値と前記端子間電圧Ｖの検出値を用いて、電流検出手段４の動作不良を検出する動作不良検出手段６０と、各電池２の温度を推定すると共に、温度検出手段５によって検出された基準電池２ａの温度Ｔに基づいて、推定した温度を補正する温度推定手段７０とを備える。

残容量算出手段２０には、電圧検出手段３および電流検出手段４からそれぞれ各電池２の端子間電圧Ｖの検出値と端子間電流Ｉの検出値とがコントローラ１０の演算処理周期毎に遂次入力される。そして、残容量算出手段２０は、各電池２の内部抵抗Ｒを逐次推定する内部抵抗推定手段２１と、内部抵抗推定手段２１によって推定された内部抵抗Ｒを用いて、該電池２の開路電圧ＯＣＶの推定値を逐次求める開路電圧推定手段２４と、開路電圧推定手段２４によって推定された開路電圧ＯＣＶから該電池２の残容量ＳＯＣを推定する残容量推定手段２５とを備える。

内部抵抗推定手段２１は、さらに、仮内部抵抗算出手段２２と仮内部抵抗補正手段２３とを備える。仮内部抵抗推定手段２２は、電圧検出手段３と電流検出手段４とからそれぞれ遂次入力される各電池２の端子間電圧Ｖおよび端子間電流Ｉの検出値に基づいて、該端子間電圧Ｖの所定時間当たりの（コントローラ１０の１演算処理周期の）変化量である実電圧変化量ｄＶと、該端子間電流Ｉの所定時間当たりの（コントローラ１０の１演算処理周期の）変化量である実電流変化量ｄＩとを遂次算出する。さらに、仮内部抵抗推定手段２２は、算出した実電圧変化量ｄＶと実電流変化量ｄＩとから、逐次最小二乗法により、実電圧変化量ｄＶと実電流変化量ｄＩとの間の関係を表す一次式における傾きの値を内部抵抗Ｒの仮値ｒとして逐次算出する。具体的に、前記実電圧変化量ｄＶと実電流変化量ｄＩとから、内部抵抗Ｒの仮値ｒを遂次最小二乗法によって推定するアルゴリズムは以下の通りである。

まず、時刻ｋ（ｋ：離散時間系での時刻を表す整数値）における実電流変化量ｄＩをｘ（ｋ）、実電圧変化量ｄＶをｙ（ｋ）とおき、実電流変化量ｄＩと実電圧変化量ｄＶとの間の関係が一次式により直線近似されるとすると、その一次式（ｄＩとｄＶとの関係を表すモデル式）は、次式（１）により表される。

なお、式（１）のａ（ｋ），ｂ（ｋ）は、それぞれ一次式（１）により表される直線の傾き、切片であり、時刻ｋ（現在時刻）において遂次最小二乗法により同定しようとするパラメータａ，ｂの値である。

一方、時刻ｋの直前の時刻ｋ−１でのパラメータａ，ｂのそれぞれの同定値ａ（ｋ−１），ｂ（ｋ−１）により同定される一次式は、次式（２）により与えられる。

なお、ｙ´は、式（２）の右辺の演算により算出されるｄＶの値（モデル値）を意味する。

そして、式（１）と式（２）とから誤差方程式を導くと、次式（３）が得られる。

なお、式（３）中の添え字「Ｔ」は転置を意味する。

本実施形態では、この式（３）の左辺のｅ（ｋ）を最小化するように、換言すれば、実電圧変化量ｄＶと、式（２）の右辺の演算により算出される値との偏差ｅを最小化するように、遂次最小二乗法によりパラメータａ，ｂの値（換言すれば式（３）のベクトルθ´の成分値）を逐次同定する。そして、パラメータａの同定値を、内部抵抗Ｒの仮値ｒとして得る。

この場合、ベクトルθ´は、式（３）で算出されるｅを用いて、次式（４）により遂次同定される。

ここで、式（４）のγ（ｋ）は、適応ゲインであり、次式（５）により与えられるベクトル量である。

また、式（５）中のＰ（ｋ）は、次式（６）により与えられる２次の正方行列である。

ここで、式（６）中のλは、θ´（ｋ）の収束性を調整するための係数であり、例えば０．９＜λ＜１となる値に設定される。また、Ｐ（ｋ）の初期値は、所定の成分値を有する対角行列である。

補足すると、一次式の切片であるｂの値は、基本的には、０近傍の値である。従って、ｂの値は、０に固定してもよい。

また、本実施形態の仮内部抵抗補正手段２３では、上記アルゴリズムに実電圧変化量ｄＶと実電流変化量ｄＩとを用いているため、端子間電圧Ｖや端子間電流Ｉの検出値にオフセットが生じていても、その影響を受けることがない。

次に、仮内部抵抗補正手段２３は、以上のアルゴリズムによって同定（推定）された一次式における傾きであるａを、内部抵抗Ｒの仮値ｒとして、この内部抵抗Ｒの仮値ｒを次式（７）を用いて補正する。

ここで、［ｄＶ（ｋ−１）−（ｋ−１）・ｄＩ（ｋ−１）］は、既に求めた内部抵抗Ｒの推定値Ｒ（ｋ−１）（本実施形態では、当該推定値の時系列のうち最新の値）とその時刻ｋ−１での実電流変化量ｄＩ（ｋ−１）とを乗じることにより算出される電圧変化量のモデル値と、その時刻ｋ−１での実電圧変化量ｄＶ（ｋ−１）との偏差である。そして、式（７）のＧａ１は伝達関数である。この場合、伝達関数Ｇａ１に当該偏差を乗じる演算は、当該偏差を０に収束させるように、フィードバック操作量を求める演算である。このフィードバック操作量の演算式としては、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御などに用いる一般的な補償器の演算式が使用される。

従って、式（７）によって、内部抵抗Ｒの仮値ｒは、当該偏差を０に収束させるように補正され、これによって、内部抵抗Ｒの推定値が遂次算出される。

なお、仮内部抵抗補正手段２３は、式（７）を用いて、内部抵抗の仮値ｒを補正して内部抵抗Ｒを求めたが、これに限らず、例えば次式（８）を用いて、内部抵抗Ｒを求めてもよい。

ここで、式（８）の右辺第２項の［ ］内の値は、時刻ｋ−１での実電圧変化量ｄＶ（ｋ−１）を実電流変化量ｄＩ（ｋ−１）で除算することにより算出される内部抵抗のモデル値と、その時刻ｋ−１での内部抵抗Ｒの推定値Ｒ（ｋ−１）との偏差である。そして、式（８）の右辺のＧａ１´は伝達関数である。この場合、伝達関数Ｇａ１´に当該偏差を乗じる演算は、当該偏差を０に収束させるように、フィードバック操作量を求める演算である。このフィードバック操作量の演算式としては、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御などに用いる一般的な補償器の演算式が使用される。

従って、式（８）によって、内部抵抗Ｒの仮値ｒは、当該偏差を０に収束させるように補正され、これによって、内部抵抗Ｒの推定値が遂次算出される。

なお、仮内部抵抗補正手段２３は、式（７）および式（８）では、現在時刻の内部抵抗Ｒの仮値ｒ（ｋ）を、実電圧変化量の既算値ｄＶ（ｋ−１）と実電流変化量の既算値ｄＩ（ｋ−１）とを用いて補正したが、その代わりに、現在時刻に対応する実電圧変化量ｄＶ（ｋ）と実電流変化量ｄＩ（ｋ）とを用いて補正してもよい。

次に、開路電圧推定手段２４は、内部抵抗推定手段２１により遂次推定される内部抵抗Ｒ（ｋ）を用いて、次式（９）から開路電圧ＯＣＶを推定する。

ここで、式（９）の右辺の［ ］内の値は、現在時刻ｋでの内部抵抗の推定値Ｒ（ｋ）と現在時刻ｋでの端子間電流Ｉ（ｋ）とを乗じた値に、既に求めた開路電圧ＯＣＶの推定値ＯＣＶ（ｋ−１）を加算することにより算出される端子間電圧のモデル値と、現在時刻ｋでの端子間電圧Ｖ（ｋ）との偏差である。そして、式（９）の右辺のＧａ２は、伝達関数である。この場合、伝達関数Ｇａ２に当該偏差を乗じる演算は、当該偏差を０に収束させるように、フィードバック操作量を求める演算である。このフィードバック操作量の演算式としては、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御などに用いる一般的な補償器の演算式が使用される。

従って、式（９）によって、新たな開路電圧ＯＣＶが、当該偏差を０に収束させるように遂次算出される。

なお、開路電圧推定手段２４は、式（９）では、現在時刻の端子間電圧Ｖ（ｋ）と現在時刻の端子間電流Ｉ（ｋ）とを用いて、開路電圧ＯＣＶ（ｋ）を算出したが、その代わりに、端子間電圧Ｖの既算値Ｖ（ｋ−１）と端子間電流Ｉの既算値Ｉ（ｋ−１）とを用いて、開路電圧ＯＣＶ（ｋ）を算出してもよい。

補足すると、次式（１０）のＶ、Ｒ、Ｉの値に、それぞれ現在時刻での端子間電圧Ｖの検出値Ｖ（ｋ）、内部抵抗Ｒの推定値Ｒ（ｋ）、端子間電流Ｉの検出値Ｉ（ｋ）を代入してＯＣＶについて解くことで、開路電圧ＯＣＶ（ｋ）を求めるようにすることも可能である。だたし、電池２の端子間電流Ｉが短時間で変化するような電池２の動作状態では、式（１０）の関係式の近似精度が低下するので、前記式（９）の演算により開路電圧ＯＣＶ（ｋ）を算出することが好ましい。

次に、残容量推定手段２５は、開路電圧推定手段２４によって推定された開路電圧ＯＣＶから残容量ＳＯＣを推定する。ここで、開路電圧ＯＣＶと残容量ＳＯＣとの関係は、図３に示すように、開路電圧ＯＣＶが大きくなるに従って残容量ＳＯＣが大きくなるような関係（大略比例関係）となり、開路電圧ＯＣＶと残容量ＳＯＣとが１対１に対応する。

そこで、本実施形態では、残容量推定手段２５は、開路電圧ＯＣＶの推定値ＯＣＶ（ｋ）から、図３に示すような関係を表すデータテーブル（あるいは近似式）に基づいて、残容量ＳＯＣを推定する。

以上が、各電池２毎に、残容量算出手段２０で実行される処理である。

次に、コントローラ１０を構成する残容量算出手段２０以外の構成について説明する。

劣化度合い推定手段４０は、各電池２について、内部抵抗推定手段２１によって推定された内部抵抗Ｒの推定値（各電池２についての推定値）がコントローラ１０の演算処理周期毎に逐次入力される。そして、劣化度合い推定手段４０は、入力された内部抵抗Ｒの推定値の、該電池２の新品時の内部抵抗Ｒの値に対する比を該電池２の劣化率として算出する。ここで、電池２は劣化によりその内部抵抗Ｒが増大することから、各電池２の劣化率は、該電池２の劣化の度合いを示す指標としての意味を持つ。尚、電池２の新品時の内部抵抗の値は、あらかじめ定められた固定値である。

動作不良検出手段６０には、例えば、電池２の予め定められた１つの電池２についての、電圧検出手段３による端子間電圧Ｖの検出値と、電流検出手段４による端子間電流Ｉの検出値と、前記内部抵抗推定手段による内部抵抗Ｒの推定値と、開路電圧ＯＣＶの推定値とがコントローラ１０の演算処理周期毎に逐次入力される。そして、動作不良検出手段６０は、電流推定手段６１を備える。電流推定手段６１は、入力された内部抵抗Ｒおよび開路電圧ＯＣＶの推定値と、端子間電圧Ｖの検出値とを前式（１０）に代入して、Ｉについて解くことで端子間電流Ｉの推定値（以下、ここで推定した端子間電流を端子間推定電流ｉとする）を求める。そして、動作不良検出手段６０は、電流推定手段６１により推定された端子間推定電流ｉと、入力された端子間電流Ｉの検出値との差を算出し、この差の絶対値が閾値を超えている場合に、電流検出手段４が動作不良を生じていると判定する。なお、本実施形態では、動作不良検出手段６０は、１つの電池２についての端子間推定電流ｉを用いて電流検出手段４の動作不良を検出するようにしたが、複数の電池２のそれぞれについての端子間推定電流ｉを用いて電流検出手段４の動作不良を検知するようにしてもよい。例えば、複数の電池２のそれぞれについての端子間推定電流ｉの平均値と、電流検出手段４による端子間電流Ｉの検出値との偏差が所定の閾値を超えた場合に、電流検出手段４の動作不良を検知するようにしてもよい。

温度推定手段７０には、各電池２について、内部抵抗推定手段２１によって推定された内部抵抗Ｒの推定値（各電池２についての推定値）と、残容量推定手段２５によって推定された残容量ＳＯＣがコントローラ１０の演算処理周期毎に逐次入力される。そして、温度推定手段７０は、入力された内部抵抗Ｒの推定値と、残容量ＳＯＣの推定値とから、これらに対応した電池２の温度を予め定められたマップにより推定する（以下、ここで推定した温度を暫定推定温度ｔとする）。ここで、内部抵抗Ｒと残容量ＳＯＣと暫定推定温度ｔとの間には、ほぼ一定の相関性があり、その関係が、図４のマップで示されるように表される。

さらに、温度推定手段７０は、温度補正手段７１を備える。この温度補正手段７１は、基準電池２ａの温度の検出値（以下、計測温度Ｔとする）に基づいて、入力された前記暫定推定温度ｔを補正する。具体的には、基準電池２ａの計測温度Ｔから暫定推定温度ｔを減算することによって得られる計測温度Ｔと暫定推定温度ｔとの偏差を補正量として、各電池２の暫定推定温度ｔに該補正量を加算する。これにより、基準電池２ａ以外の各電池２の温度の最終推定値が求められる。なお、基準電池２ａの温度については、暫定推定温度ｔに前記補正量が加算されることにより、暫定推定温度ｔが計測温度Ｔとなるように補正される。これにより、基準電池２ａの温度は、計測温度Ｔが基準電池２ａの最終的な温度の推定値として得られる。

なお、本実施形態では、コントローラ１０は、各電池２の劣化率の推定値に応じて、組電池１全体の残容量である組電池残容量の使用範囲を変更すると共に、該設定された組電池残容量の使用範囲内に収まるように、電動機Ｘの力行運転時の出力（機械的出力）の上限値や、回生運転時の出力（発電電力）の上限値を制限する機能を有する。さらに、コントローラ１０は、電動機Ｘの回生運転による組電池１の充電時や外部電源による組電池１の充電時に、各電池２の充電形態を調整する機能を有する。

次に、図５を参照して、前記コントローラ１０の残容量算出手段２０によって実行される全体的な処理を説明する。図５は、その処理を示すフローチャートである。

車両の運転状態において、残容量算出手段２０は、所定の演算処理周期で図５に示す処理を各電池２について実行する。

まず、残容量算出手段２０は、各電池２の端子間電圧Ｖの検出値と端子間電流Ｉの検出値（今回値）を取得する（ＳＴＥＰ２０）。なお、「今回値」は、現在の演算処理周期での値を意味する。

ＳＴＥＰ２０の処理に続いて、残容量算出手段２０は、内部抵抗推定手段２１によって、ＳＴＥＰ２１，２２，２３の処理を順次実行する。ＳＴＥＰ２１の処理では、内部抵抗推定手段２１は、端子間電圧Ｖの検出値の今回値と前回値（前回の演算処理周期での値）とから、前記実電圧変化量ｄＶを算出すると共に、端子間電流Ｉの検出値の今回値と前回値とから、前記実電流変化量ｄＩを算出する。

ＳＴＥＰ２２では、内部抵抗推定手段２１は、ＳＴＥＰ２１で算出したｄＶ，ｄＩの今回値を用いて、前記式（３）〜（６）の演算処理を実行することで、前記パラメータａ，ｂの値のうちのａの値を内部抵抗Ｒの仮値ｒとして得る。なお、式（３）の右辺の演算では、パラメータａ，ｂの値として、前回の演算処理周期におけるＳＴＥＰ２２の処理で求めたパラメータａ，ｂの値（前回値）が使用される。

これにより、内部抵抗Ｒの仮値ｒが遂次最小二乗法により求められることになる。

さらに、ＳＴＥＰ２３では、内部抵抗推定手段２１は、ＳＴＥＰ２２で求めた仮値ｒ（今回値）と、実電圧変化量ｄＶおよび実電流変化量ｄＩの前回値と、前回の演算処理周期におけるＳＴＥＰ２３で求めた内部抵抗Ｒの推定値（前回値）とから、前記式（７）または（８）の演算によって、新たな内部抵抗Ｒの推定値（今回値）を求める。

これにより、式（７）中の偏差Δａ１または式（８）中の偏差Δａ１´を０に収束させるように、仮値ｒが補正され、内部抵抗Ｒの推定値の今回値が求められる。

補足すると、ＳＴＥＰ２２の処理は、内部抵抗推定手段２１を構成する仮内部抵抗算出手段２２により実行され、ＳＴＥＰ２３の処理は、内部抵抗推定手段２１を構成する仮内部抵抗補正手段２３により実行される。

ＳＴＥＰ２３の処理に続いて、残容量算出手段２０は、開路電圧推定手段２４によりＳＴＥＰ２４の処理を実行する。このＳＴＥＰ２４の処理では、開路電圧推定手段２４は、ＳＴＥＰ２３で算出された内部抵抗Ｒの今回値と、端子間電圧Ｖおよび端子間電流Ｉの検出値の前回値と、前回の演算処理周期におけるＳＴＥＰ２４の処理で求めた開路電圧ＯＣＶの推定値（前回値）とから、前記式（９）の演算によって、新たな開路電圧ＯＣＶの推定値（今回値）を求める。

これにより、式（９）中の偏差Δａ２を０に収束させるように、開路電圧ＯＣＶの推定値の今回値が求められる。

ＳＴＥＰ２４の処理に続いて、残容量推定手段２５は、ＳＴＥＰ２４の処理により求めた開路電圧ＯＣＶ（今回値）から、図３に示すデータテーブル（又はこれを近似する演算式）によって、開路電圧ＯＣＶに対応した電池２の残容量ＳＯＣの推定値（今回値）を求める（ＳＴＥＰ２５）。

以上説明した残容量推定手段２５の処理が各電池２について所定の演算処理周期で実行される。これにより、各電池２の内部抵抗Ｒ、開路電圧ＯＣＶ、および残容量ＳＯＣが遂次推定される。

次に図６を参照して、前記コントローラ１０の劣化度合い推定手段４０によって実行される処理を説明する。図６はその処理を示すフローチャートである。

車両の運転状態において、劣化度合い推定手段４０は、所定の演算処理周期で図６に示す処理を各電池２について実行する。

まず、劣化度合い推定手段４０は、各電池２について、前記ＳＴＥＰ２３で求めた内部抵抗Ｒの推定値（今回値）を取得する（ＳＴＥＰ４０）。

ＳＴＥＰ４０の処理に続いて、劣化度合い推定手段４０は、ＳＴＥＰ４１，４２の処理を順次実行する。ＳＴＥＰ４１では、各電池２の内部抵抗Ｒの推定値（今回値）の、該電池２の新品時の内部抵抗Ｒの値に対する比を該電池２の劣化率として算出する。

次いで、ＳＴＥＰ４２〜４４の処理がコントローラ１０により実行される。

ＳＴＥＰ４２では、劣化度合い推定手段４０は、ＳＴＥＰ４１で算出した各電池２の劣化率が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する。

ここで、各電池２の劣化率の中に閾値を超えるものが存在する場合には（ＳＴＥＰ４２でＹＥＳ）、該電池２の劣化度合いは高い。そのため、この場合には、コントローラ１０は、コンビネーションメータ内などに設けられた図示しない報知用ランプを点灯する（ＳＴＥＰ４３）。これにより、車両の運転者に組電池１を構成する複数の電池２の一部に劣化度合いが高い電池があることが報知され、組電池１が点検や交換が必要であることを認識することができ、運転者にその後の適切な対応を促すことができる。

なお、本実施形態では、いずれかの電池２の劣化率が所定の閾値を超えた場合に、報知用ランプを点灯するようにしたが、組電池１を構成する全ての電池２の劣化率の平均値や総和が、所定の閾値を超えた場合に、報知用ランプを点灯するようにしてもよい。

ＳＴＥＰ４３の処理に続くＳＴＥＰ４４では、コントローラ１０は、電動機Ｘとの間での組電池１の充放電を制限する出力制限処理を実行する。これにより、図６のフローチャートの処理が終了する。なお、ＳＴＥＰ４４の出力制限処理については詳細を後述する。

一方、ＳＴＥＰ４２の判断処理において、各電池２の劣化率の中に前記所定の閾値を超えるものが存在しない場合には（ＳＴＥＰ４２でＮＯ）、コントローラ１０は、ＳＴＥＰ４３，４４の処理を実行することなく、図６のフローチャートの処理を終了する。

前記ＳＴＥＰ４４における出力制限処理を以下に図７を参照して説明する。この出力制限処理では、コントローラ１０は、まず、例えば、組電池１を構成する全ての電池２の劣化率の平均値を組電池１の全体の劣化度合いを表す指標（以下、組電池劣化率）として用い、この組電池劣化率に応じて、組電池１の充放電（電動機Ｘの力行運転に伴う組電池１の放電と、電動機Ｘの回生運転に伴う組電池１の充電）を行うときの、組電池１の全体の残容量（以下、組電池残容量という）の適切な使用範囲を設定する。なお、組電池残容量は、本実施形態では、組電池１を構成する全ての電池２の残容量ＳＯＣの推定値の総和である。

ここで、上記使用範囲は、組電池１を構成する電池２の劣化の進行をできるだけ遅くする上で適切な組電池残容量の範囲を意味する。すなわち、組電池残容量が当該使用範囲を逸脱するような状態で、組電池１の充放電を頻繁に行うと、各電池２の劣化の進行が早まりやすい。この場合、組電池残容量の適切な使用範囲は、各電池２の劣化の進行に伴い、組電池残容量が低い側に移行する。そこで、本実施形態では、前記組電池劣化率に応じて前記使用範囲を設定する。

図７に示す初期使用範囲は、各電池２が新品状態であるときの組電池劣化率に対応する組電池残容量の使用範囲を示し、劣化時使用範囲は、各電池２がある程度劣化した状態での組電池劣化率に対応する組電池残容量の使用範囲を示している。このように、組電池残容量の使用範囲は、各電池２の劣化の進行に伴い（組電池劣化率が大きくなるのに伴い）、組電池残容量の低い側に移行するように設定される。

そして、コントローラ１０は、組電池残容量が上記の如く設定した使用範囲内に収まるように、電動機Ｘの力行運転時の出力（機械的出力）や、回生運転時の出力（発電出力）を制限する。

この場合、本実施形態では、図７のグラフａで示すように、組電池残容量と、電動機Ｘの力行運転時（組電池１の放電時）における該電動機Ｘの出力の上限値としての力行出力上限値との関係が予め設定されている。また、図７のグラフｂで示すように、組電池残容量と、電動機Ｘの回生運転時（組電池１の充電時）における該電動機Ｘの出力の上限値としての回生出力上限値とが予め設定されている。ここで、組電池残容量のある値に対応する力行出力上限値および回生出力上限値は、組電池残容量を当該ある値の付近の値に維持する上で適切な、力行運転時の電動機Ｘの出力の上限値と回生運転時の電動機Ｘの出力の上限値とを意味している。なお、これらの上限値は、電動機Ｘの力行運転または回生運転を一定の出力で所定時間（例えば１０秒間）、連続的に運転した場合における該電動機Ｘの出力の上限値である。

そして、コントローラ１０は、設定した組電池残容量の使用範囲内において、電動機Ｘの力行運転時または回生運転時の出力が、それぞれ、上記力行出力上限値、回生出力上限値を超えないように、電動機Ｘの運転を行わせる。

このようにすることで、組電池残容量が、組電池劣化率に応じた適切な使用範囲内にできだけ収まるような組電池１の充放電が行われるように、電動機Ｘの力行運転時の出力（換言すれば組電池１の放電量）や回生運転時の出力（換言すれば組電池１の充電量）が制限されることとなる。ひいては、組電池１を構成する各電池２の劣化の進行をできだけ遅らせることができる。

以上が、ＳＴＥＰ４４の出力制限処理の詳細である。

以上説明した図６の処理によって、各電池２の劣化度合いが遂次推定されると共に、その劣化度合いに対応する組電池劣化率に応じて、適宜、前記出力制限処理が実行されることとなる。

なお、本実施形態では、瞬時瞬時の組電池劣化率に応じて、電動機Ｘの出力（ひいては組電池１の充放電量）を制限するようにしたが、所定期間が経過する毎に、その時の組電池劣化率に応じて電動機Ｘの出力の上限値を変更するようにしてもよい。この場合、上記所定期間としては、車両が所定距離を走行する期間、所定時間の期間、車両が運転を開始してから次の運転を開始するまでの期間、車両の走行を停止してから次に走行を停止するまでの期間等が挙げられる。また、組電池１を構成する電池２の劣化度合いの進行度合い（進行速度）に応じて、電動機Ｘの出力を制限するようにしてもよい。例えば、所定期間が経過する毎に、該期間内における組電池劣化率の変化量を、電池２の劣化度合いの進行度合いを示すものとし算出し、該組電池劣化率の変化量に応じて電動機Ｘの出力の上限値を変更するようにしてもよい。

次に図８を参照して、前記コントローラ１０の動作不良検出手段６０によって実行される処理を説明する。図８はその処理を示すフローチャートである。

車両の運転状態において、動作不良検出手段６０は、所定の演算処理周期で図８に示す処理を実行する。

まず、動作不良検出手段６０は、予め定められた１つの電池２について、端子間電圧Ｖおよび端子間電流Ｉの検出値（今回値）と、前記ＳＴＥＰ２３で求められた内部抵抗Ｒの推定値（今回値）と、前記ＳＴＥＰ２４で求められた開路電圧ＯＣＶの推定値（今回値）とを取得する（ＳＴＥＰ６０）。

ＳＴＥＰ６０の処理に続いて、動作不良検出手段６０は、ＳＴＥＰ６１〜６４の処理を順次実行する。ＳＴＥＰ６１では、動作不良検出手段６０の電流推定手段６１が、内部抵抗Ｒおよび開路電圧ＯＣＶの推定値と、端子間電圧Ｖの検出値とを前式（１０）に代入して、端子間推定電流ｉを求める。

ＳＴＥＰ６２では、動作不良検出手段６０は、ＳＴＥＰ６１で求めた端子間推定電流ｉと、ＳＴＥＰ６０で取得した端子間電流Ｉの検出値との差を算出し、この差の絶対値が閾値を超えているか否かを判定する。

ここで、端子間推定電流ｉと端子間電流Ｉの検出値との差の絶対値が閾値を超えている場合には（ＳＴＥＰ６２でＹＥＳ）、電流検出手段４が動作不良を生じていると判定する（ＳＴＥＰ６３）。これにより、図８のフローチャートの処理が終了する。なお、かかる電流検出手段４が動作不良を生じているとの判定に伴って、電流検出手段４の動作不良を運転者に報知する処理を実行するようにしてもよい。

一方、端子間推定電流ｉと端子間電流Ｉの検出値との差の絶対値が閾値を超えていない場合には（ＳＴＥＰ６２でＮＯ）、電流検出手段４は動作不良を生じていないと判定する（ＳＴＥＰ６４）。これにより、図８のフローチャートの処理が終了する。

以上説明した動作不良検出手段６０の処理が各電池２について所定の演算処理周期で実行される。これにより、電流検出手段４の動作不良が検出される。

次に図９を参照して、前記コントローラ１０の温度推定手段７０によって実行される処理を説明する。図９はその処理を示すフローチャートである。

車両の運転状態において、温度推定手段７０は、所定の演算処理周期で図８に示す処理を各電池２について実行する。

まず、温度推定手段７０は、各電池２について前記ＳＴＥＰ２３で求められた内部抵抗Ｒの推定値（今回値）および前記ＳＴＥＰ２５で求められた残容量ＳＯＣ（今回値）と、基準電池２ａの計測温度Ｔ（今回値）とを取得する（ＳＴＥＰ７０）。

ＳＴＥＰ７０の処理に続いて、温度推定手段７０は、ＳＴＥＰ７１〜７３の処理を順次実行する。ＳＴＥＰ７１では、温度推定手段７０は、各電池２について、内部抵抗Ｒの推定値と、残容量ＳＯＣの推定値とから、これらに対応した該電池２の暫定推定温度ｔを図４に示すマップにより推定する。

ＳＴＥＰ７２では、温度推定手段７０は、ＳＴＥＰ７１で求めた各電池２の暫定推定温度ｔのうち、基準電池２ａに対応する暫定推定温度ｔと、ＳＴＥＰ７０で取得した計測温度Ｔとが一致するか否かを判定する。

ここで、基準電池２ａの暫定推定温度ｔと計測温度Ｔとが一致しない場合には（ＳＴＥＰ７２でＮＯ）、温度推定手段７０の温度補正手段７１が各電池２の暫定推定温度ｔを補正する推定温度補正処理を実行する（ＳＴＥＰ７３）。

具体的には、基準電池２ａの計測温度Ｔから基準電池２ａの暫定推定温度ｔを減算することによって得られる偏差を補正量として、各電池２の暫定推定温度ｔに該補正量を加算する。

これにより、基準電池２ａ以外の各電池２の温度の最終推定値が求められる。なお、基準電池２ａの温度については、暫定推定温度ｔに前記補正量が加算されることにより、暫定推定温度ｔが計測温度Ｔと一致するように補正され、基準電池２ａの温度の最終推定値が求められる。これにより、図９のフローチャートの処理が終了する。

一方、ここで、基準電池２ａの推定温度ｔと計測温度Ｔとが一致する場合には（ＳＴＥＰ７２でＮＯ）、その後の処理は行わず、図９のフローチャートの処理が終了する。

以上説明した温度推定手段７０の処理が各電池２について所定の演算処理周期で実行される。これにより、各電池２の温度の最終推定値が遂次推定される。

上記の如く推定された各電池２の温度の最終推定値（補正後の推定値）は、本実施形態では、例えば次のように利用される。

すなわち、本実施形態では、コントローラ１０は、組電池２を電動機Ｘの回生運転によって充電する場合や、外部電源によって充電を行う場合に、各電池２の端子間電圧Ｖを均等化するように、各電池２に並列接続された前記分流回路６の通電を制御する均等化制御を行う。そして、この場合、本実施形態では、各電池２の温度の推定値に応じて、各電池２の単位時間当たりの充電量である充電レート［Ｃ］を遂次変化させ、各電池２の温度が過剰な高温になるのを防止する。

この均等化制御においては、コントローラ１０は、各電池２の温度の最終推定値と、単位時間当たりの該温度の推定値の上昇量である温度上昇率とから、図１０に示すマップに基づいて、該電池２の充電レートを決定する。このマップは、基本的には、電池２の温度が所定値Ｔｘよりも高くなると、該所定値よりも低い場合よりも、充電レートを大幅に低くするように設定されている。また、該マップは、基本的には、温度上昇率が正の値で大きくなるのに伴い、充電レートが低下していくように設定されている。なお、このマップにおいて、温度上昇率が負の値となるような状況は、冷却ファンなどにより電池２の放熱量が、電池２の充電に伴う発熱量よりも大きいものとなるような状況である。

そして、均等化制御においては、コントローラ１０は、このように決定した充電レートに従って各電池２の充電が行われるように、該電池２に並列接続された分流回路６の通電を制御する。この分流回路６の通電の制御は、各電池２の箇所で流れる充電電流を適宜、分流回路６にバイパスさせる制御である。このような分流回路６の通電制御は、各電池２の充電レートに応じて各電池２の端子間電圧Ｖの目標値を調整し、その目標値と端子間電圧Ｖの検出値との差に応じて該分流回路６のスイッチ素子のオン・オフを制御することにより行われる。

この場合、充電レートが図１０に示すようなマップに基づいて決定されるため、電池２の温度が比較的低い状態では、充電レートを大きめに決定して、該電池２の充電を短時間で行うことができる。また、電池２の温度が比較的高い場合や、温度上昇率が比較的大きい場合に、充電レートを小さめに決定することで、電池２の温度が過剰に高温になることを防止することができる。

なお、上記のような均等化制御は、組電池１から電動機Ｘへの放電時に行うようにしてもよい。この場合には、各電池２の温度の推定値と、温度上昇率とからマップなどにより各電池２の放電レート（各電池２の単位時間あたりの放電量）を決定し、それに応じて、各分流回路６の通電を制御するようにすればよい。

補足すると、各電池２の温度の推定値の利用形態は、上記の如き均等化制御での利用に限られるものではない。例えば、組電池１を構成する一部の電池２または全部の電池２を冷却する冷却ファンを備える場合には、各電池２の温度の推定値から認識される組電池１の全体の温度分布に応じて該冷却ファンの作動を制御し、組電池１の温度分布を均一化するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の電池状態推定装置によれば、遂次最小二乗法によって推定された各電池２の内部抵抗Ｒの仮値ｒが、実電圧変化量ｄＶと実電流変化量ｄＩと内部抵抗Ｒの推定値とに応じて補正されて、新たな内部抵抗Ｒの推定値として遂次求められる。そのため、端子間電圧Ｖと端子間電流Ｉとの間の関係が線形関係となるような動作状態だけでなく、電流と電圧との間の過渡的な特性が無視できないような電池の動作状態（過渡状態）においても、複雑な処理を必要とすることなく、各電池２の内部抵抗Ｒを精度よく推定することができる。すなわち、各電池２の動作状態によらずに、簡易且つ高精度に、各電池２の内部抵抗Ｒをリアルタイムで推定することができる。

さらに、各電池２について、内部抵抗Ｒの推定値と、端子間電圧Ｖおよび端子間電流Ｉの検出値と、既に求めた開路電圧Ｒの推定値とから、フィードバック則によって新たな開路電圧Ｒが遂次求められる。そのため、各電池２において、高精度の内部抵抗Ｒの推定値を用いて開路電圧Ｒを精度よく推定することができる。

また、各電池２の開路電圧Ｒが高精度に推定されることから、開路電圧Ｒから推定される各電池２の残容量ＳＯＣや電池の劣化率も、精度よく推定することができる。

さらに、高精度に推定された各電池２の内部抵抗Ｒと残容量ＳＯＣとから、各電池２の暫定推定温度ｔが精度よく推定される。そして、この各電池２の暫定推定温度ｔが基準電池２ａの計測温度Ｔに基づいて補正され、最終推定値が求められる。そのため、基準電池２aに設けられた１つの温度検出手段５によって、組電池１を構成する複数の電池２の温度の最終推定値を精度よく求めることができる。

本実施形態の電池状態推定装置のシステム構成図。 図１のコントローラ１０に備えた機能的手段の相互関係を示すブロック図。 開路電圧ＯＣＶと残容量ＳＯＣとの関係を示す図。 内部抵抗Ｒと残容量ＳＯＣと暫定推定温度ｔとの関係を示す図。 図１の残容量算出手段２０によって実行される処理を示すフローチャート。 図１の劣化度合い推定手段４０によって実行される処理を示すフローチャート。 図６のＳＴＥＰ４４における出力制限処理の内容を示す説明図。 図１の動作不良検出手段６０によって実行される処理を示すフローチャート。 図１の温度推定手段７０によって実行される処理を示すフローチャート。 均等化制御における電池の温度と温度上昇率と充電レートとの関係を示す図。

符号の説明

１…組電池、２…電池、３…電圧検出手段、４…電流検出手段、５…温度検出手段、６…分流回路、１０…コントローラ、２０…残容量算出手段、２１…内部抵抗推定手段、２２…仮内部抵抗推定手段、２３…仮内部抵抗補正手段、２４…開路電圧推定手段、２５…残容量推定手段、４０…劣化度合い推定手段、６０…動作不良検出手段、６１…電流推定手段、７０…温度推定手段、７１…温度補正手段、Ｘ…電動機、Ｙ…パワードライブユニット。

Claims (11)

1. 電池の状態として少なくとも該電池の内部抵抗を推定する電池状態推定装置であって、
   前記電池の端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電池の端子間に流れる端子間電流を検出する電流検出手段と、
   前記電池の内部抵抗を逐次推定する内部抵抗推定手段とを備え、
   前記内部抵抗推定手段は、前記電圧検出手段による端子間電圧の検出値の所定時間当たりの変化量である実電圧変化量と、前記電流検出手段による端子間電流の検出値の所定時間当たりの変化量である実電流変化量とから、逐次最小二乗法により、該実電圧変化量と実電流変化量との間の関係を表す一次式における傾きの値を前記内部抵抗の仮値として逐次算出する仮内部抵抗算出手段と、該仮内部抵抗算出手段によって算出された内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量とに応じて補正することにより内部抵抗の推定値を求める仮内部抵抗補正手段とから構成され、
   前記仮内部抵抗補正手段は、該仮内部抵抗算出手段によって算出された内部抵抗の仮値を、前記実電圧変化量と実電流変化量と当該内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値とに応じて補正することにより内部抵抗の新たな推定値を求めることを特徴とする電池状態推定装置。
2. 請求項１記載の電池状態推定装置において、
   前記仮内部抵抗補正手段は、前記内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値に前記実電流変化量を乗じることにより得られる値と、前記実電圧変化量との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量を決定することを特徴とする電池状態推定装置。
3. 請求項１記載の電池状態推定装置において、
   前記仮内部抵抗補正手段は、前記実電圧変化量を実電流変化量で除算して得られる値と、前記内部抵抗推定手段が既に求めた前記内部抵抗の推定値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって前記内部抵抗の仮値を補正するための補正量を決定することを特徴とする電池状態推定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の電池状態推定装置において、
   前記電池の状態として該電池の開路電圧を逐次推定する開路電圧推定手段をさらに備え、該開路電圧推定手段は、少なくとも前記内部抵抗推定手段によって推定された前記内部抵抗の推定値と、前記端子間電圧の検出値と、前記端子間電流の検出値とに基づいて、該開路電圧の推定値を逐次求めることを特徴とする電池状態推定装置。
5. 請求項４記載の電池状態推定装置において、
   前記開路電圧推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された前記内部抵抗の推定値と前記端子間電流の検出値とを乗じることによって得られる値に、当該開路電圧推定手段が既に求めた前記開路電圧の推定値を加えることによって得られる前記端子間電圧の推定値と、前記端子間電圧の検出値との偏差を０に収束させるようにフィードバック則によって、新たな開路電圧を求めることを特徴とする電池状態推定装置。
6. 請求項４又は５記載の電池状態推定装置において、
   前記電池の状態として該電池の残容量を推定する残容量推定手段をさらに備え、該残容量推定手段は、前記開路電圧推定手段によって推定された前記開路電圧の推定値から、前記電池の残容量を推定することを特徴とする電池状態推定装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の電池状態推定装置において、
   前記電池の状態として該電池の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段をさらに備え、該劣化度合い推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗の推定値から前記電池の劣化度合いを推定することを特徴とする電池状態推定装置。
8. 請求項４乃至７のいずれか１項記載の電池状態推定装置において、
   前記端子間電圧の検出値と、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗の推定値と、前記開路電圧推定手段によって推定された開路電圧の推定値とに基づいて、前記電池の端子間に流れる電流を推定する電流推定手段と、
   前記電流推定手段によって推定された電流の推定値と、前記端子間電流の検出値との差に基づいて、前記電流検出手段の動作不良を検知する動作不良検知手段とを備えることを特徴とする電池状態推定装置。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項記載の電池状態推定装置において、
   前記電池の状態として該電池の温度を推定する温度推定手段をさらに備え、該温度推定手段は、前記内部抵抗推定手段によって推定された内部抵抗と、前記残容量推定手段によって推定された残容量とに基づいて、前記電池の温度を推定することを特徴とする電池状態推定装置。
10. 請求項９記載の電池状態推定装置において、
    前記電池は、複数の該電池を相互に接続してなる組電池に組み込まれた電池であると共に、前記温度推定手段は、該組電池の各電池の温度を推定する手段であり、
    該組電池のうちの予め定められた１つの電池である基準電池の温度を検出する温度検出手段と、
    前記電池のうちの、前記温度推定手段により推定された前記基準電池以外の各電池の温度を、該温度検出手段により検出された前記基準電池の温度に応じて補正する温度補正手段とを備えることを特徴とする電池状態推定装置。
11. 請求項１０記載の電池状態推定装置において、
    前記温度補正手段は、前記温度推定手段により推定された前記基準電池以外の各電池の温度を、前記温度検出手段により検出された前記基準の温度と前記温度推定手段により推定された前記基準電池の温度との偏差に応じて補正することを特徴とする電池状態推定装置。

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