JP5461668B1 - 二次電池管理装置、満充電容量算出方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の満充電容量を精度良く推定する。
【解決手段】満充電容量算出部１０９は、二次電池の充放電量が、その両端電圧の検出における誤差によって生じ得る充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるときに、基準時刻からそのときまでにおける二次電池の充電率の変化量と、基準時刻からそのときまでの間に二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算した電流積算値とに基づいて、二次電池の満充電容量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の管理を行う二次電池管理装置、満充電容量算出方法、及びプログラムに関する。

リチウム電池や鉛蓄電池などの二次電池を最大限に活用するためには、二次電池の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を精度良く推定する必要がある。ところで、二次電池は継続使用によって劣化し、劣化によりその内部抵抗が増大し、また満充電容量が減少する。二次電池のＳＯＣを推定する方法の１つに、二次電池に流入出する電流の積算値を満充電容量で除算し、１００％を乗算する方法があるが、この方法を用いてＳＯＣを推定する場合、満充電容量の誤差により、推定したＳＯＣにも誤差が及ぶこととなる。また、二次電池のＳＯＣを推定する方法の１つに、二次電池の開放電圧（二次電池に流入出する電流が停止し、二次電池の電圧変動が納まった時の二次電池電圧）の推定値からＳＯＣを推定する方法があるが、この方法を用いてＳＯＣを推定する場合、二次電池の電圧の検出の誤差や内部抵抗の誤差により、開放電圧の推定値に誤差が生じ、推定したＳＯＣにも誤差が及ぶこととなる。

そこで、特許文献１には、所定の時間の間における電流の積算値を当該所定の時間の間におけるＳＯＣの変化量で除算することにより充電率の１％あたりの電流積算値を求め、これに１００％を乗算することで、二次電池の満充電容量を推定する発明が開示されている。

国際公開２００８／０２６４７６号

しかしながら、二次電池の満充電容量の推定に、電圧に基づいて推定されたＳＯＣを用いる場合、二次電池の電圧の検出に誤差が含まれていると、当該誤差によって満充電容量の推定精度が低くなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決する二次電池管理装置、満充電容量算出方法、及びプログラムを提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出する電流積算部と、前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定する充電率推定部と、前記基準時刻に前記充電率推定部が推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに前記充電率推定部が推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量（充電率変化量と呼称する場合もある）を算出する充電率変化量算出部と、前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部とを備え、前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれることを特徴とする二次電池管理装置である。

また、本発明において前記満充電容量算出条件には、前記基準時刻から前記電流値の検出において生じ得る誤差の積算値が無視できる程度に小さくなるのに十分な時間が経過しているという条件が含まれることを特徴とする。

また、本発明において前記満充電容量算出部は、前記電流積算値から推定される充電率の変化量と前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量との差が最小となる満充電容量を、前記二次電池の満充電容量として算出することを特徴とする。

また、本発明において前記充電率推定部は、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでに前記充電率を複数回推定し、前記充電率変化量算出部は、前記充電率推定部が推定した各時刻における充電率に基づいて充電率の変化率を算出し、算出した変化率に、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでの時間を乗算することで、前記充電率の変化量を算出することを特徴とする。

また、本発明において前記充電率推定部は、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでに前記充電率を複数回推定し、前記充電率変化量算出部は、前記充電率推定部が推定した各時刻における充電率を平滑化し、当該平滑化した充電率に基づいて前記充電率の変化量を算出することを特徴とする。

また、本発明において前記充放電量は、前記電流積算値であることを特徴とする。

また、本発明において前記充放電量は、前記充電率推定部が推定する充電率の変化量であることを特徴とする。

また、本発明において前記満充電容量算出条件には、所定の電流静定時間の間継続して前記二次電池に充放電される電流から検出された電流値が所定の閾値以下であるという条件が含まれることを特徴とする。

また、本発明において前記満充電容量算出条件には、所定の充放電静定時間の間における前記二次電池の単位時間当たりの充放電量が所定の閾値以内であるという条件が含まれることを特徴とする。

また、本発明は、所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出するステップと、前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定するステップと、前記基準時刻に推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量を算出するステップと、前記充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出するステップとを備え、前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれることを特徴とする満充電容量算出方法である。

また、本発明は、コンピュータを、所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出する電流積算部、前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定する充電率推定部、前記基準時刻に前記充電率推定部が推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに前記充電率推定部が推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量を算出する充電率変化量算出部、前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部として機能させ、前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれることを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、二次電池の充放電量が、電圧の検出における誤差によって生じ得る充放電量の誤差より大きい所定の閾値以上である場合に、二次電池の満充電容量の推定を行う。これにより、推定された二次電池の満充電容量における、電圧の検出における誤差の影響を小さくすることができる。

本発明の第１の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 二次電池の内部抵抗のモデルの例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による満充電容量算出方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第４の実施形態による満充電容量算出方法を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第６の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
《第１の実施形態》
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態による二次電池管理装置１００は、インピーダンス推定部１０１、インピーダンス電圧推定部１０２、開放電圧推定部１０３、充電率推定部１０４、充電率記憶部１０５、電流積算部１０６、条件判定部１０７、充電率変化量算出部１０８、満充電容量算出部１０９を備える。

インピーダンス推定部１０１は、二次電池の実測温度及び充電率に基づいて二次電池の内部インピーダンス値を推定する。具体的には、インピーダンス推定部１０１は、温度と充電率とに関連付けて、インピーダンス値を複数（例えば、直流抵抗や並列回路部の並列抵抗と静電容量など）記憶しており、実測温度及び充電率に関連付けられたインピーダンス値を、二次電池の内部インピーダンス値として推定する。なお、内部インピーダンス値の推定に用いる充電率は、充電率推定部１０４が推定した充電率でも良いし、他の方法で求められた充電率（例えば、二次電池に充放電される電流の積算値に基づいて算出される充電率）であっても良い。

インピーダンス電圧推定部１０２は、二次電池の充放電電流の実測電流値と二次電池のインピーダンス推定部１０１が推定した内部インピーダンス値とに基づいて、インピーダンス電圧を算出する。具体的には、インピーダンス電圧推定部１０２は、実測電流値と内部インピーダンス値を用いて電気回路の方程式を計算することによりインピーダンス電圧を推定する。

図２は、二次電池の内部抵抗のモデルの例を示す図である。
例えば、二次電池の内部抵抗のモデルとして、図２（Ａ）のような回路構成が挙げられる。図２（Ａ）に示す内部抵抗のモデルは、セル開放電圧ＯＣＶに対して、直流抵抗ＤＣＲと、並列回路部とが直列に接続されている。並列回路部は、並列に接続された分極抵抗ＡＣＲと分極キャパシタンスＡＣＣとを備える回路である。なお、直流抵抗ＤＣＲ、分極抵抗ＡＣＲ、分極キャパシタンスＡＣＣのインピーダンス値は、図２（Ｂ）に示すように、二次電池の温度と充電率とインピーダンス値とを関連付けたデータテーブルから読み出す。
図２（Ａ）に示す内部抵抗のモデルを用いる場合、インピーダンス電圧ＶＺ［Ｖ］はｓをラプラス演算子として式（１）のように算出する。

ＶＺ＝｛ＤＣＲ＋ＡＣＲ／（１＋ｓ（ＡＣＣ×ＡＣＲ））｝×Ｉ ・・・（１）

開放電圧推定部１０３は、二次電池の両端電圧の実測値と、インピーダンス電圧推定部１０２が推定したインピーダンス電圧とに基づいて、両端電圧からインピーダンス電圧を減算することにより、二次電池の開放電圧を推定する。

充電率推定部１０４は、開放電圧推定部１０３が推定した二次電池の開放電圧と二次電池の実測温度とに基づいて充電率を推定する。具体的には、充電率推定部１０４は、電池温度と開放電圧とに関連付けて二次電池の充電率を複数記憶しており、実測温度及び開放電圧に関連付けられた充電率を、二次電池の充電率として推定する。
充電率記憶部１０５は、充電率推定部１０４が推定した充電率を、推定時刻に関連付けて時系列に記憶する。

電流積算部１０６は、二次電池に充放電される電流を検出した実測電流値を積算する。なお、電流積算部１０６は、電流値の積算の際、電流値を測定する機器によるオフセットやゲインなどの誤差成分を除去する。つまり、本実施形態において電流値に含まれる誤差とは、ランダムノイズによるものである。

条件判定部１０７は、満充電容量算出部１０９が満充電容量の算出をする条件である満充電容量算出条件が満たされた否かを判定する。満充電容量算出条件とは、電流積算部１０６によって積算された電流積算値が、所定の閾値Δｑ以上でなっており、かつ、電流積算部１０６が電流値の積算を開始した時刻（以下、基準時刻という）からの経過時間が所定の閾値Δτ以上となっていることである。ここで、閾値Δｑとは、二次電池の両端電圧の検出における誤差によって、充電率変化量算出部１０８が算出する充電率変化量に生じ得る誤差の最大値に相当する電流量より大きい値である。また、閾値Δτとは、電流の検出において生じ得る誤差の積算値が無視できる程度に小さくなるのに十分な時間である。

充電率変化量算出部１０８は、満充電容量算出条件が満たされたとき、基準時刻から現在時刻までにおける二次電池の充電率の変化量を算出する。具体的には、充電率変化量算出部１０８は、充電率記憶部１０５が基準時刻から現在時刻までの間の時刻に関連付けられた充電率を時系列に平滑化し、当該平滑化した充電率の平均変化率を算出して、当該平均変化率に、基準時刻から現在時刻までの時間を乗じることで、二次電池の充電率の変化量を算出する。

満充電容量算出部１０９は、満充電容量算出条件が満たされたとき、充電率変化量算出部１０８が算出した二次電池の充電率の変化量と電流積算部１０６が積算した電流積算値とに基づいて、二次電池の満充電容量を算出する。具体的には、満充電容量算出部１０９は、電流積算値を充電率の変化量で除算することで、充電率の１％当たりの電流積算値を求め、これに１００％を乗算することで満充電容量を算出する。

二次電池管理装置１００は、上記構成を備えることで推定した二次電池の満充電容量における誤差を小さくすることができる。

図３は、本発明の第１の実施形態による満充電容量算出方法を示すフローチャートである。
二次電池管理装置１００が二次電池の満充電容量の算出処理を開始すると、まずインピーダンス推定部１０１は、二次電池の実測温度と充電率とに基づいて、二次電池の内部インピーダンス値を推定する（ステップＳ１）。具体的には、インピーダンス推定部１０１は、二次電池の実測温度と、前回の処理において充電率推定部１０４が推定した充電率とに基づいて、これら実測温度と充電率とに対応するインピーダンス値を、予め温度と充電率とに関連付けて記憶していたインピーダンス値から読み出すことで、内部インピーダンス値を推定する。

なお、二次電池の実測温度が、インピーダンス値に関連付けられた温度と相違する場合（例えば中間値である場合）や、充電率が、インピーダンス値に関連付けられた充電率と相違する場合、インピーダンス推定部１０１は、線形補間等の補間を行って推定インピーダンス値を求める。

次に、インピーダンス電圧推定部１０２は、二次電池の実測電流値とインピーダンス推定部１０１が推定したインピーダンス値とを乗算することにより、インピーダンス電圧を算出する（ステップＳ２）。次に、開放電圧推定部１０３は、二次電池の両端電圧の実測値からインピーダンス電圧推定部１０２が推定したインピーダンス電圧を減算することにより、二次電池の開放電圧を推定する（ステップＳ３）。

次に、充電率推定部１０４は、二次電池の実測温度及び開放電圧推定部１０３が推定した開放電圧に基づいて充電率を推定する（ステップＳ４）。具体的には、充電率推定部１０４は、温度及び電圧に関連付けて充電率を記憶しておき、二次電池の実測温度と開放電圧推定部１０３が推定した開放電圧とに関連付けられた充電率を読み出し、当該充電率を、二次電池の充電率であると推定する。そして、充電率推定部１０４は、推定した充電率を現在時刻に関連付けて充電率記憶部１０５に記録する（ステップＳ５）。
なお、二次電池の実測温度が充電率に関連付けられた温度と相違する場合や、開放電圧推定部１０３が推定した開放電圧値が充電率に関連付けられた開放電圧と相違する場合、充電率推定部１０４は、線形補間等の補間を行って充電率を求める。

なお、二次電池管理装置１００が管理対象とする二次電池が複数のセルよりなる組電池である場合、二次電池の両端電圧値は複数検出される。この場合、セル電圧の最大値、最小値、平均値、中間値、その他の代表値を、二次電池の両端電圧値として用いる。

また、電流積算部１０６は、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算する（ステップＳ６）。具体的には、電流積算部１０６は、実測電流値に前回ステップＳ６の処理を実行した時刻から現在時刻までの時間を乗じた値を、前回ステップＳ６の処理を実行することで得られた電流積算値に加算することで、電流積算値を算出する。

次に、条件判定部１０７は、二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、まず条件判定部１０７は、基準時刻からの経過時間が、所定の閾値Δτに至っているか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、閾値Δτとは、電流の検出において生じ得る誤差の積算値が無視できる程度に小さくなるのに十分な時間である。

経過時間が閾値Δτに至っている場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、条件判定部１０７は、電流積算部１０６が積算した電流値が閾値Δｑ以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。なお、閾値Δｑとは、二次電池の両端電圧の検出における誤差によって、充電率変化量算出部１０８が算出する充電率変化量に生じ得る誤差の最大値に相当する電流量より十分に大きい値である。

経過時間が閾値Δτに至っていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、または電流積算値が閾値Δｑ未満である場合（ステップＳ８：ＮＯ）、すなわち二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしていない場合、ステップＳ１に戻り、次の時刻における充電率の推定及び電流値の積算を行う。

他方、経過時間が閾値Δτに至っており、かつ電流積算値が閾値Δｑ以上である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、すなわち二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしている場合、充電率変化量算出部１０８は、充電率記憶部１０５が記憶する、基準時刻から現在時刻までの充電率を時系列に平滑化する（ステップＳ９）。具体的には、充電率変化量算出部１０８は、充電率記憶部１０５が記憶する充電率に対して移動平均演算などの平滑化処理を実行することで、充電率の平滑化を行う。

次に、充電率変化量算出部１０８は、平滑化した充電率の平均変化率を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、充電率変化量算出部１０８は、平滑化した充電率を一次直線で近似し、当該直線の傾きを平均変化率として算出する。次に、充電率変化量算出部１０８は、算出した平均変化率に、基準時刻から現在時刻までの経過時間を乗算することで、充電率の変化量を算出する（ステップＳ１１）。このように、充電率変化量算出部１０８は、各時刻における充電率の平滑化を行い、さらに平均変化率を算出することで、実測電圧の誤差などによって生じる充電率の変化量のノイズを小さくすることができる。そして、充電率変化量算出部１０８は、算出した充電率の変化量を満充電容量算出部１０９に出力し、充電率記憶部１０５が記憶する充電率の情報をリセットする。

また、二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしている場合、電流積算部１０６は、基準時刻から現在時刻までの電流積算値を満充電容量算出部１０９に出力し、電流積算値を０にリセットする。次に、満充電容量算出部１０９は、充電率変化量算出部１０８が出力した充電率変化量と電流積算部１０６が出力した電流積算値とに基づいて、二次電池の満充電容量を推定する（ステップＳ１２）。具体的には、満充電容量算出部１０９は、電流積算値を充電率変化量で除算することにより、充電率の１％当たりの電流積算値［Ａｈ／％］を求め、これに１００％を乗算することで満充電容量を算出する。

次に、二次電池管理装置１００は、満充電容量の算出処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１３）。満充電容量の算出処理は、例えば二次電池の交換や廃棄などにより二次電池の運用を停止するときなどに終了する。二次電池管理装置１００が満充電容量の算出処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、現在時刻を基準時刻として、ステップＳ１に戻り、再度満充電容量の推定処理を実行する。他方、二次電池管理装置１００が満充電容量の算出処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、当該処理を終了する。

このように、二次電池管理装置１００は、満充電容量算出条件を満たしたときに満充電容量の算出を行うため、推定された二次電池の満充電容量の誤差を小さくすることができる。

ここで、本実施形態による二次電池管理装置１００によって、推定された二次電池の満充電容量における誤差を小さくすることができる理由を説明する。
上述したように、電流積算値を充電率変化量で除算することにより、充電率の１％当たりの電流積算値［Ａｈ／％］を求め、これに１００％を乗算することで満充電容量を算出する場合、時刻ｎにおける二次電池の満充電容量Ｑ_ｎ及び満充電容量の推定誤差ΔＱ_ｎとの関係は、式（２）に示すとおりである。

但し、ｎ−１は、基準時刻を示す。また、Ｉ（ｔ）は、時刻ｔにおける二次電池の電流値を示し、ΔＩ（ｔ）は、時刻ｔにおける二次電池の電流検出誤差を示す。また、ＳＯＣ_ｔは、時刻ｔにおける二次電池の充電率を示し、ΔＳＯＣ_ｔは、時刻ｔにおける二次電池の充電率の推定誤差を示す。

また、二次電池の満充電容量Ｑ_ｎの真値は、式（３）に示すとおりである。

上述した式（２）、式（３）から、二次電池の満充電容量Ｑ_ｎの推定誤差は、式（４）に示す値であることが分かる。ただし、誤差は真値より十分小さいものとし、誤差を２乗した値は、真値を２乗した値と比較して無視できるものとする。

式（４）から、二次電池の満充電容量Ｑ_ｎの推定誤差の原因が、基準時刻ｎ−１から時刻ｎまでの間に蓄積された電流検出誤差∫ΔＩ（ｔ）ｄｔと、基準時刻ｎ−１と時刻ｎとにおける電圧検出誤差に起因する充電率変化量の誤差ΔＳＯＣ_ｎ−ΔＳＯＣ_ｎ−１にあることが分かる。

ここで、満充電容量算出条件には、基準時刻ｎ−１から、電流の検出において生じ得る誤差の積算値が無視できる程度に小さくなるのに十分な時間である閾値Δτが経過していることが含まれている。したがって、満充電容量算出部１０９は、満充電容量算出条件を満たすときに満充電容量の算出をすることで、基準時刻ｎ−１から時刻ｎまでの間に蓄積された電流検出誤差の影響をほとんど受けずに、満充電容量を算出することができる。

また、満充電容量算出条件には、電流積算値が、充電率変化量算出部１０８が算出する充電率変化量に生じ得る誤差ΔＳＯＣ_ｎ−ΔＳＯＣ_ｎ−１の最大値に相当する電流量より十分に大きい値である閾値Δｑ以上であることが含まれている。したがって、満充電容量算出部１０９は、満充電容量算出条件を満たすときに満充電容量の算出をすることで、基準時刻ｎ−１と時刻ｎとにおけるランダムノイズ等による電圧検出誤差の影響をほとんど受けずに、満充電容量を算出することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による二次電池管理装置１００は、第１の実施形態の条件判定部１０７に代えて、動作が異なる条件判定部１１０を備える。
第１の実施形態の条件判定部１０７の満充電容量算出条件は、電流積算部１０６によって積算された電流積算値が所定の閾値Δｑ以上でなっていることと、基準時刻からの経過時間が所定の閾値Δτ以上となっていることである。他方、条件判定部１１０の満充電容量算出条件は、これに加え、現在時刻以前の時間τ_{ｑｕｉｅｔ}の間における電流積算値の変化量が閾値ｑ_{ｑｕｉｅｔ}以内であるという条件を含む。

つまり、第２の実施形態による二次電池管理装置１００は、所定時間の間、二次電池に充放電される電流が十分に小さいとき、すなわち二次電池が静定状態にあることが推定されるときに、満充電容量の算出を行う。二次電池の開放電圧は、運用状態より静定状態のほうが正確に算出することができることから、二次電池が静定状態にあるときに二次電池の満充電容量を算出することで、精度良く満充電容量の推定を行うことができる。

《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による二次電池管理装置１００は、第１の実施形態の条件判定部１０７に代えて、動作が異なる条件判定部１１１を備える。
第１の実施形態の条件判定部１０７の満充電容量算出条件は、電流積算部１０６によって積算された電流積算値が所定の閾値Δｑ以上でなっていることと、基準時刻からの経過時間が所定の閾値Δτ以上となっていることである。他方、条件判定部１１１の満充電容量算出条件は、これに加え、現在時刻以前の時間τ_{ｑｕｉｅｔ}の間における実測電流値が継続して閾値Ｉ_{ｑｕｉｅｔ}以下であるという条件を含む。

つまり、第３の実施形態による二次電池管理装置１００は、第２の実施形態と同様に、二次電池が静定状態にあることが推定されるときに、満充電容量の算出を行う。これにより二次電池管理装置１００は、精度良く満充電容量の推定を行うことができる。

《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第４の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態による二次電池管理装置１００は、第１の実施形態の条件判定部１０７に代えて、動作が異なる条件判定部１１２を備える。
第１の実施形態の条件判定部１０７は、満充電容量算出条件に、電流積算部１０６によって積算された電流積算値が所定の閾値Δｑ以上でなっていることを含むものであったが、条件判定部１１２の満充電容量算出条件は、これに代えて、充電率変化量算出部１０８によって算出された充電率変化量が所定の閾値ΔＳＯＣ以上でなっていることを含む。

図７は、本発明の第４の実施形態による満充電容量算出方法を示すフローチャートである。
二次電池管理装置１００が二次電池の満充電容量の算出処理を開始すると、まずインピーダンス推定部１０１は、二次電池の実測温度と充電率とに基づいて、二次電池の内部インピーダンス値を推定する（ステップＳ２１）。次に、インピーダンス電圧推定部１０２は、二次電池の実測電流値とインピーダンス推定部１０１が推定したインピーダンス値に基づいて、インピーダンス電圧を算出する（ステップＳ２２）。次に、開放電圧推定部１０３は、二次電池の両端電圧の実測値からインピーダンス電圧推定部１０２が推定したインピーダンス電圧を減算することにより、二次電池の開放電圧を推定する（ステップＳ２３）。

次に、充電率推定部１０４は、二次電池の実測温度及び開放電圧推定部１０３が推定した開放電圧に基づいて充電率を推定する（ステップＳ２４）。そして、充電率推定部１０４は、推定した充電率を現在時刻に関連付けて充電率記憶部１０５に記録する（ステップＳ２５）。次に、充電率変化量算出部１０８は、充電率記憶部１０５が記憶する、基準時刻から現在時刻までの充電率を時系列に平滑化する（ステップＳ２６）。

次に、充電率変化量算出部１０８は、平滑化した充電率の平均変化率を算出し（ステップＳ２７）、算出した平均変化率に、基準時刻から現在時刻までの経過時間を乗算することで、充電率の変化量を算出する（ステップＳ２８）。

また、電流積算部１０６は、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算する（ステップＳ２９）。

次に、条件判定部１１２は、二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしているか否かを判定する。具体的には、まず条件判定部１１２は、基準時刻からの経過時間が、所定の閾値Δτに至っているか否かを判定する（ステップＳ３０）。
経過時間が閾値Δτに至っている場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、条件判定部１１２は、充電率変化量算出部１０８が算出した充電率変化量が閾値ΔＳＯＣ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。なお、閾値ΔＳＯＣとは、二次電池の両端電圧の検出における誤差によって、充電率変化量算出部１０８が算出する充電率変化量に生じ得る誤差の最大値より十分に大きい値である。

経過時間が閾値Δτに至っていない場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、または充電率変化量が閾値ΔＳＯＣ未満である場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、すなわち二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしていない場合、ステップＳ２１に戻り、次の時刻における再度充電率の推定及び電流値の積算を行う。

他方、経過時間が閾値Δτに至っており、かつ充電率変化量が閾値ΔＳＯＣ以上である場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、すなわち二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしている場合、充電率変化量算出部１０８は、算出した充電率の変化量を満充電容量算出部１０９に出力し、充電率記憶部１０５が記憶する充電率の情報をリセットする。また、二次電池の状態が満充電容量算出条件を満たしている場合、電流積算部１０６は、基準時刻から現在時刻までの電流積算値を満充電容量算出部１０９に出力し、電流積算値を０にリセットする。

次に、満充電容量算出部１０９は、充電率変化量算出部１０８が出力した充電率変化量と電流積算部１０６が出力した電流積算値とに基づいて、二次電池の満充電容量を推定する（ステップＳ３２）。次に、二次電池管理装置１００は、満充電容量の算出処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３３）。二次電池管理装置１００が満充電容量の算出処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、現在時刻を基準時刻として、ステップＳ２１に戻り、再度満充電容量の推定処理を実行する。他方、二次電池管理装置１００が満充電容量の算出処理を終了すると判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、当該処理を終了する。

このように、二次電池管理装置１００は、上述したように満充電容量算出条件を満たしたときに満充電容量の算出を行うため、推定された二次電池の満充電容量の誤差を小さくすることができる。

《第５の実施形態》
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第５の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第５の実施形態による二次電池管理装置１００は、第４の実施形態の条件判定部１１２に代えて、動作が異なる条件判定部１１３を備える。
第４の実施形態の条件判定部１１２の満充電容量算出条件は、充電率変化量算出部１０８によって算出された充電率変化量が所定の閾値ΔＳＯＣ以上でなっていることと、基準時刻からの経過時間が所定の閾値Δτ以上となっていることである。他方、条件判定部１１３の満充電容量算出条件は、これに加え、現在時刻以前の時間τ_{ｑｕｉｅｔ}の間における単位時間当たりの充電率変化量が閾値ＳＯＣ_{ｑｕｉｅｔ}以内であるという条件を含む。

つまり、第５の実施形態による二次電池管理装置１００は、所定時間の間、二次電池の充電率の変化が十分に小さいとき、すなわち二次電池が静定状態にあることが推定されるときに、満充電容量の算出を行う。二次電池の開放電圧は、運用状態より静定状態のほうが正確に算出することができることから、二次電池が静定状態にあるときに二次電池の満充電容量を算出することで、精度良く満充電容量の推定を行うことができる。

《第６の実施形態》
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第６の実施形態による二次電池管理装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第６の実施形態による二次電池管理装置１００は、第４の実施形態の条件判定部１１２に代えて、動作が異なる条件判定部１１４を備える。
第４の実施形態の条件判定部１１２の満充電容量算出条件は、充電率変化量算出部１０８によって算出された充電率変化量が所定の閾値ΔＳＯＣ以上でなっていることと、基準時刻からの経過時間が所定の閾値Δτ以上となっていることである。他方、条件判定部１１４の満充電容量算出条件は、これに加え、現在時刻以前の時間τ_{ｑｕｉｅｔ}の間における実測電流値が継続して閾値Ｉ_{ｑｕｉｅｔ}以下であるという条件を含む。

つまり、第６の実施形態による二次電池管理装置１００は、第５の実施形態と同様に、二次電池が静定状態にあることが推定されるときに、満充電容量の算出を行う。これにより二次電池管理装置１００は、精度良く満充電容量の推定を行うことができる。

以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、充電率変化量算出部１０８が、時系列に記録した充電率を平滑化した後に変化率を求め、当該変化率に基準時刻から現在時刻までの時間を乗じることで、充電率変化量を算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、充電率変化量算出部１０８は、基準時刻における平滑化後の充電率と現在時刻における平滑化後の充電率との差分をとることで充電率変化量を算出しても良い。また例えば、充電率変化量算出部１０８は、充電率の平滑化を行わずに充電率の経時変化を一次直線で近似することで変化率を求め、当該変化率に基準時刻から現在時刻までの時間を乗じることで、充電率変化量を算出しても良い。また例えば、第２、第３、第５または第６の実施形態のように二次電池が静定状態にある場合に満充電容量の算出を行う場合、充電率変化量算出部１０８は、単に基準時刻における充電率と現在時刻における充電率との差分をとることで充電率変化量を算出しても、精度良く満充電容量の推定を行うことができる。

なお、上述の二次電池管理装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１００…二次電池管理装置 １０１…インピーダンス推定部 １０２…インピーダンス電圧推定部 １０３…開放電圧推定部 １０４…充電率推定部 １０５…充電率記憶部 １０６…電流積算部 １０７、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４…条件判定部 １０８…充電率変化量算出部 １０９…満充電容量算出部

Claims (11)

1. 所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出する電流積算部と、
   前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定する充電率推定部と、
   前記基準時刻に前記充電率推定部が推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに前記充電率推定部が推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量を算出する充電率変化量算出部と、
   前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部と
   を備え、
   前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれる
   ことを特徴とする二次電池管理装置。
2. 前記満充電容量算出条件には、前記基準時刻から前記電流値の検出において生じ得る誤差の積算値が無視できる程度に小さくなるのに十分な時間が経過しているという条件が含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池管理装置。
3. 前記満充電容量算出部は、前記電流積算値から推定される充電率の変化量と前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量との差が最小となる満充電容量を、前記二次電池の満充電容量として算出する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二次電池管理装置。
4. 前記充電率推定部は、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでに前記充電率を複数回推定し、
   前記充電率変化量算出部は、前記充電率推定部が推定した各時刻における充電率に基づいて充電率の変化率を算出し、算出した変化率に、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでの時間を乗算することで、前記充電率の変化量を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
5. 前記充電率推定部は、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでに前記充電率を複数回推定し、
   前記充電率変化量算出部は、前記充電率推定部が推定した各時刻における充電率を平滑化し、当該平滑化した充電率に基づいて前記充電率の変化量を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
6. 前記充放電量は、前記電流積算値であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
7. 前記充放電量は、前記充電率推定部が推定する充電率の変化量であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
8. 前記満充電容量算出条件には、所定の電流静定時間の間継続して前記二次電池に充放電される電流から検出された電流値が所定の閾値以下であるという条件が含まれる
   ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
9. 前記満充電容量算出条件には、所定の充放電静定時間の間における前記二次電池の単位時間当たりの充放電量が所定の閾値以内であるという条件が含まれる
   ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の二次電池管理装置。
10. 所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出するステップと、
    前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定するステップと、
    前記基準時刻に推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量を算出するステップと、
    前記充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出するステップと
    を備え、
    前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれる
    ことを特徴とする満充電容量算出方法。
11. コンピュータを、
    所定の基準時刻から所定の満充電容量算出条件を満たすまでの間、二次電池に充放電される電流を検出した電流値を積算して電流積算値を算出する電流積算部、
    前記二次電池の両端電圧に基づいて推定された前記二次電池の開放電圧に基づいて、当該二次電池の充電率を推定する充電率推定部、
    前記基準時刻に前記充電率推定部が推定した充電率と、前記満充電容量算出条件を満たしたときに前記充電率推定部が推定した充電率とに基づいて、前記基準時刻から前記満充電容量算出条件を満たすまでにおける充電率の変化量を算出する充電率変化量算出部、
    前記充電率変化量算出部が算出した充電率の変化量と前記電流積算値とに基づいて、前記二次電池の満充電容量を算出する満充電容量算出部
    として機能させ、
    前記満充電容量算出条件には、前記二次電池の充放電量が、前記両端電圧の検出における誤差によって生じ得る前記充放電量の誤差の最大値より大きい所定の閾値以上であるという条件が含まれる
    ことを特徴とするプログラム。

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