JP5565276B2

JP5565276B2 - リチウムイオン電池の蓄電量補正方法

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Publication number: JP5565276B2
Application number: JP2010249036A
Authority: JP
Inventors: 基史磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: JP2012104239A

Description

本発明は、オリビン構造を備えるリチウムイオン電池の蓄電量を補正する蓄電量補正方法に関する。

充放電可能な二次電池としてリチウムイオン電池が知られている。リチウムイオン電池の蓄電量（State of charge、以下「ＳＯＣ」という）は、車両の走行状態（例えば、発進、通常走行、加速、減速など）や車両用負荷（ストップランプ、ヘッドランプ、ワイパ、電動ファンなど）によって変動するため、リチウムイオン電池の使用中にＳＯＣを監視する必要がある。ここで、蓄電量を推定する方法として、特許文献１は、電池の蓄電量が制御中心ＳＯＣと一致した時を基準として、充電電流積算値と放電電流積算値とが一致した時に検出される電池の端子間電圧および充放電電流と、予め求めておいた内部抵抗値とに基づいて、電池の開放端電圧を推定しＳＯＣを算出するＳＯＣ算出装置を開示する。

特開２００７−１９２７２６号公報

しかしながら、正極活物質に一般式：ＬＩＭＰＯ_４(式中、Ｍは遷移金属である)で表わされるオリビン構造を含むリチウムイオン電池（以下、オリビン系リチウムイオン電池という）の場合、開放端電圧からＳＯＣを算出することが困難である。図８は、３元系リチウムイオン電池及びオリビン系リチウムイオン電池の開放端電圧及びＳＯＣの関係を示したグラフである。なお、同図において、ＳＯＣは、一般に使用可能とされた電圧範囲（オリビン系リチウムイオン電池の場合、２．５〜４．１Ｖ）で定義した。

３元系リチウムイオン電池は、正極がＬｉＮｉ_１/３Ｍｎ_１/３Ｃｏ_１/３Ｏ_２からなる層状構造に構成されており、負極がグラファイトにより構成されている。オリビン系リチウムイオン電池は、正極がオリビン構造であるＬｉＦｅＰＯ_４、負極がグラファイトにより構成されている。

同図を参照して、３元系リチウムイオン電池の場合、開放端電圧が上昇するとＳＯＣが上昇するため、開放端電圧及びＳＯＣの間には相関関係があることがわかる。なお、開放端電圧とは、電池を機器に接続しない状態（電流を流さない状態）での電池両端子間の電圧値を意味する。他方、オリビン系リチウムイオン電池の場合、ＳＯＣが約１０〜９８％の範囲では開放端電圧に殆ど変化がなく、この範囲において開放端電圧及びＳＯＣの間には相関関係がないことがわかる。したがって、オリビン系リチウムイオン電池の場合には、開放端電圧からＳＯＣを推定するのが困難であるため、別の推定方法を用いる必要がある。そこで、本願発明は、オリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣを精度よく推定することを目的とする。

（１）正極活物質に一般式：ＬＩＭＰＯ _４ (式中、Ｍは遷移金属である)で表わされるオリビン構造を含む正極体と、負極体とを含むリチウムイオン電池の第１の蓄電量を、前記リチウムイオン電池を充電したときの充電抵抗を算出する充電抵抗算出ステップと、前記リチウムイオン電池を放電したときの放電抵抗を算出する放電抵抗算出ステップと、前記充電抵抗算出ステップで算出された充電抵抗と前記放電抵抗算出ステップで算出された放電抵抗との抵抗比率を算出する抵抗比率算出ステップと、前記充電抵抗を前記放電抵抗で除した抵抗比率が増加するのに応じて前記リチウムイオン電池の蓄電量が高くなる相関情報に基づき、前記抵抗比率算出ステップで算出された前記抵抗比率から前記第１の蓄電量を推定する蓄電量推定ステップと、を実行することにより推定する第１のステップと、前記リチウムイオン電池の充放電量を積算することにより前記リチウムイオン電池に蓄電される第２の蓄電量を推定する第２のステップと、前記第１及び第２のステップで推定された第１及び第２の蓄電量の差分を算出する第３のステップと、前記差分が閾値以上である場合には、放電により前記リチウムイオン電池の前記第１の蓄電量を所定値以下まで減少させる第４のステップと、前記リチウムイオン電池の前記第１の蓄電量が前記所定値以下まで減少した状態で、前記リチウムイオン電池の開放端電圧を測定する第５のステップと、
前記開放端電圧から前記リチウムイオン電池の第３の蓄電量を算出する第６のステップと、前記第２の蓄電量を前記第３の蓄電量に補正する第７のステップと、を有することを特徴とするリチウムイオン電池の蓄電量補正方法。
（２）上記（１）の構成において、前記相関情報は前記リチウムイオン電池の複数の温度情報のそれぞれについて個別に存在し、前記第１のステップは、さらに、前記リチウムイオン電池の温度に関する情報を取得する温度情報取得ステップと、前記温度情報取得ステップで取得された温度情報に対応した前記相関情報を特定する相関情報特定ステップと、を有し、前記蓄電量推定ステップは、前記相関情報特定ステップにおいて特定された前記相関情報に基づき、前記放電抵抗算出ステップで算出された前記抵抗比率から前記第１の蓄電量を推定することができる。上記（２）の構成によれば、温度に応じたより正確な相関情報を用いて、蓄電量を推定することができる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記所定値は１０％に設定することができる。上記（３）の構成によれば、第３の蓄電量の推定精度をより高めることができる。

本願発明によれば、第１及び第２の蓄電量を比較することにより、第１の蓄電量に誤差があるか否かを正確に判別することができる。また、充放電量を積算することにより蓄電量を推定する推定方法において、基準となる蓄電量の誤差が積み上げにより大きくなった場合でも、より正確な推定情報（第３の蓄電量）を用いて前記基準となる蓄電量を補正することができる。

バッテリ及びバッテリの充放電制御に関わる要素のブロック図である。オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の各抵抗比率及びＳＯＣの測定結果を示したグラフである（電池温度が２５℃）。オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の各抵抗比率及びＳＯＣの測定結果を示したグラフである（電池温度が１０℃）。オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の各抵抗比率及びＳＯＣの測定結果を示したグラフである（電池温度が−１０℃）。オリビン系リチウムイオン電池の抵抗比率及びＳＯＣの相関情報を示すデータテーブルの一例である。実施形態１のＳＯＣ算出方法を示したフローチャートである。実施形態２のＳＯＣ補正方法を示したフローチャートである。オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の開放端電圧及びＳＯＣの関係を示したグラフである。

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はバッテリ及びバッテリの充放電制御に関わる要素のブロック図である。本実施形態のバッテリ２は、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）、電気自動車（Electric Vehicle）に搭載することができる。

バッテリ２は、システムメインリレー１０１Ａ、１０１Ｂを介して、昇圧回路１０２に接続されている。昇圧回路１０２は、バッテリ２の出力電圧を昇圧してからインバータ１０３に出力する。インバータ１０３は、昇圧回路１０２からの直流電力を交流電力に変換してモータ・ジェネレータ（三相交流モータ）１０４に出力する。モータ・ジェネレータ１０４で生成された運動エネルギは、車両１を走行させるエネルギとして用いられる。

また、車両の制動時には、モータ・ジェネレータ１０４によって電気エネルギが生成され、インバータ１０３に出力される。インバータ１０３は、モータ・ジェネレータ１０４からの交流電力を直流電力に変換して、昇圧回路１０２に出力する。昇圧回路１０２は、インバータ１０３の出力電圧を降圧してからバッテリ２に出力し、バッテリ２の充電を行う。

バッテリ２は複数の電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚを備える。これらの電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚは電気的に直列に接続されている。電池ブロック２０Ａは複数の単電池２０１Ａ〜２０１Ｅを備える。これらの単電池２０１Ａ〜２０１Ｅは電気的に直列に接続されている。他の電池ブロック２０Ｂ〜２０Ｚは、電池ブロック２０Ａと同じ構成であるため、説明を繰り返さない。各電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚにはそれぞれ電圧検出センサ１０５が接続されており、各電圧検出センサ１０５は各電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚのブロック電圧をバッテリコントローラ１０６に出力する。

バッテリ２には、電流検出センサ１０７が接続されており、電流検出センサ１０７は、バッテリ２に流れる電流値に関する情報をバッテリコントローラ１０６に出力する。メモリ１０８には、後述するＳＯＣを算出するための種々の算出プログラム等が記憶されている。バッテリコントローラ１０６は、メモリ１０８に記憶された算出プログラムを実行する。

各単電池２０１Ａ〜２０１Ｚには温度センサ１０９が設けられている。温度センサ１０９はサーミスタ素子であってもよい。温度センサ１０９から出力される各単電池２０１Ａ〜２０１Ｚの温度情報は、バッテリコントローラ１０６に出力される。

単電池２０１Ａは、正極活物質に一般式：ＬＩＭＰＯ_４(式中、Ｍは遷移金属である)で表わされるオリビン構造を含む正極体と、負極体とを含むオリビン系リチウムイオン電池である。ここで、オリビン構造における遷移金属ＭはＦｅ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉであってもよい。

正極活物質は、他の酸化物を含んでもよい。当該他の酸化物は、ＬＩＭＯ_２（式中、Ｍは遷移金属である）で表わされる層状岩塩構造、或いはＬＩＭ_２Ｏ_４（式中、Ｍは遷移金属である）で表わされるスピネル構造であってもよい。層状岩塩構造における遷移金属ＭはＮｉ，Ｍｎ，Ｃｏであってもよい。スピネル構造における遷移金属ＭはＮｉ，Ｍｎであってもよい。負極活物質は、カーボン、或いはＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２で表わされるスピネル構造を含んでも良い。カーボンはグラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボンであってもよい。

ここで、本発明者は、オリビン系リチウムイオン電池には三元系リチウムイオン電池とは異なる特性があり、具体的には、オリビン系リチウムイオン電池を充電させたときの充電抵抗と放電させたときの放電抵抗との比率（以下、抵抗比率ともいう）と、ＳＯＣとの間には比例関係があることを発見した。このオリビン系リチウムイオン電池の特性について、図２乃至図４を参照しながら詳細に説明する。

図２乃至図４は、オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の各抵抗比率及びＳＯＣの測定結果を示したグラフである。ここで充電抵抗は、充電前の電圧と所定時間充電後の電圧との電圧差を電流で除したものであり、所定時間は適宜定めればよい。本実施形態では、当該所定時間を１０秒に設定した。放電抵抗は、放電前の電圧と所定時間放電後の電圧との電圧差を電流で除したものであり、所定時間は適宜定めればよい。本実施形態では、当該所定時間を１０秒に設定した。ＳＯＣは、オリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池をそれぞれ充放電させたときの電流積算量から算出した。以下の説明において、電流積算量からＳＯＣを推定する方法を電流積算法と称するものとする。なお、電流積算法は、従来知られた方法であるため詳細な説明を省略する。電流積算法の一例は、特開２０００−１６６１０５号公報に開示されている。

この電流積算法には、電流積算の回数が少ないほどＳＯＣの推定精度が高くなり、電流積算の回数が多くなるほど誤差の積み上げによりＳＯＣの推定精度が悪くなるという特性がある。したがって、未使用のオリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池を充放電させることによりＳＯＣを測定した。図２はオリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の電池温度が２５℃である場合に対応する。図３はオリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の電池温度が１０℃である場合に対応する。図４はオリビン系リチウムイオン電池及び三元系リチウムイオン電池の電池温度が−１０℃である場合に対応する。

オリビン系リチウムイオン電池の正極には、正極活物質としてオリビン構造であるＬｉＦｅＰＯ_４を使用し、導電材としてＡＢ（アセチレンブラック）を使用し、結着材としてＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）を使用した。ＬｉＦｅＰＯ_４，ＡＢ（アセチレンブラック）及びＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）の比率は、質量％で８７：１０：３とした。

オリビン系リチウムイオン電池の負極には、負極活物質としてグラファイトを使用し、結着材としてＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）を使用した。グラファイト及びＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）の比率は、質量％で９５：５に設定した。電解液には、ＥＣ（エチレンカーボネート）及びＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）からなる混合液にＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させたものを使用した。ＥＣ（エチレンカーボネート）及びＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）の比率は質量％で３：７とした。セパレータには、ＰＥ（ポリエチレン）膜、ＰＰ（ポリプロピレン）膜、ＰＥ（ポリエチレン）膜からなる三層構造のセパレータを使用した。

三元系リチウムイオン電池の正極には、正極活物質としてＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２を使用し、導電材としてＡＢ（アセチレンブラック）を使用し、結着材としてＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）を使用した。ＬｉＦｅＰＯ_４，ＡＢ（アセチレンブラック）及びＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）の比率は、質量％で８７：１０：３とした。

三元系リチウムイオン電池の負極には、負極活物質としてグラファイトを使用し、結着材としてＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）を使用した。グラファイト及びＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）の比率は、質量％で９５：５に設定した。電解液には、ＥＣ（エチレンカーボネート）及びＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）からなる混合液にＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させたものを使用した。ＥＣ（エチレンカーボネート）及びＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）の比率は質量％で３：７とした。セパレータには、ＰＥ（ポリエチレン）膜、ＰＰ（ポリプロピレン）膜、ＰＥ（ポリエチレン）膜からなる三層構造のセパレータを使用した。

図２乃至図４の実験に用いられたオリビン系リチウムイオン電池では、遷移金属としてＦｅを用いたが、抵抗比率が増加するのに応じてオリビン系リチウムイオン電池の蓄電量が増加する相関関係は、オリビン構造が有する二層協働反応により得られるため、他の遷移金属を用いた場合でも当然に得られる。

図２を参照して、電池温度が２５℃であるときのオリビン系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加するのに従って、ＳＯＣが増加することがわかった。ＳＯＣを示す軸をＸ軸、充電抵抗／放電抵抗を示す軸をＹ軸としたときに、これらの関係は、
ｙ＝０．００４６ｘ＋０．８２５４なる一次式により表わされる。

電池温度が２５℃であるときの三元系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加すると、急激にＳＯＣが増大することがわかった。これらの関係は、
ｙ＝０．０００６ｘ＋０．９７１９なる一次式により表わされる。

図３を参照して、電池温度が１０℃であるときのオリビン系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加するのに従って、ＳＯＣが増加することがわかった。ＳＯＣを示す軸をＸ軸、充電抵抗／放電抵抗を示す軸をＹ軸としたときに、これらの関係は、
ｙ＝０．００８９ｘ＋０．６３１６なる一次式により表わされる。

電池温度が１０℃であるときの三元系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加すると、急激にＳＯＣが低下することがわかった。これらの関係は、
ｙ＝−０．００１４ｘ＋１．０７６７なる一次式により表わされる。

図４を参照して、電池温度が−１０℃であるときのオリビン系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加するのに従って、ＳＯＣが増加することがわかった。ＳＯＣを示す軸をＸ軸、充電抵抗／放電抵抗を示す軸をＹ軸としたときに、これらの関係は、
ｙ＝０．００５１ｘ＋０．９０４８なる一次式により表わされる。

電池温度を−１０℃に制御した三元系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗が増加すると、ＳＯＣが増加することがわかった。これらの関係は、
ｙ＝０．００３４ｘ＋０．８３４８なる一次式により表わされる。

これらの測定結果から、オリビン系リチウムイオン電池の場合、電池温度に拘わらず充電抵抗／放電抵抗が増加するのに応じて、ＳＯＣが増加する傾向があることがわかった。三元系リチウムイオン電池の場合、充電抵抗／放電抵抗とＳＯＣとの関係が、電池温度によって異なり、傾向が一定でないことがわかった。

したがって、オリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣについては、充電抵抗／放電抵抗とＳＯＣとの関係を示す一次式を電池温度に対応付けることにより、精度よく推定することができる。すなわち、前記一次式の演算を実行するプログラムを温度毎にメモリ１０８に記憶させておくことにより、オリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣを精度よく推定することができる。

また、別の方法として、充電抵抗／放電抵抗とＳＯＣとの関係を電池温度に対応付けたデータテーブルをメモリ１０８に記憶させておくことにより、オリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣを精度よく推定することができる。図５はデータテーブルの一例であり、充電抵抗／放電抵抗と、これに対応するＳＯＣとを同じＮｏでグループ化している。このようなデータテーブルをバッテリ２の温度毎に有することにより、ＳＯＣを推定することができる。

次に、本実施形態に係るＳＯＣの算出方法について、図６のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。図６のフローチャートはバッテリコントローラ１０６が実行する。ステップＳ１０１において、バッテリコントローラ１０６はバッテリ２の充電が開始されるとステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、バッテリコントローラ１０６は、各電圧検出センサ１０５により検出される各電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚの各ブロック電圧、電流検出センサ１０７により検出される電流値及び温度センサ１０９により検出される各単電池２０１Ａ〜２０１Ｚの温度を順次メモリ１０８に記憶する。また、バッテリコントローラ１０６は、図示しない内部タイマーを作動させる。

ステップＳ１０３において、バッテリコントローラ１０６はタイマーによるカウント時間が１０秒に達したか否かを判別し、カウント時間が１０秒に達した場合には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、バッテリコントローラ１０６は、ブロック電圧、電流値及び温度をメモリ１０８に記憶するのを停止するとともに、前記内部タイマーを停止する。

ステップＳ１０５において、バッテリコントローラ１０６はバッテリ２の放電が開始されたか否かを判別する。バッテリ２の放電が開始された場合には、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、バッテリコントローラ１０６は、各電圧検出センサ１０５により検出される各電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚの各ブロック電圧、電流検出センサ１０７により検出される電流値及び温度センサ１０９により検出される各単電池２０１Ａ〜２０１Ｚの温度を順次メモリ１０８に記憶する。また、バッテリコントローラ１０６は、図示しない内部タイマーを作動させる。

ステップＳ１０７において、バッテリコントローラ１０６はタイマーによるカウント時間が１０秒に達したか否かを判別し、カウント時間が１０秒に達した場合には、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、バッテリコントローラ１０６は、ブロック電圧、電流値及び温度をメモリ１０８に記憶するのを停止するとともに、前記内部タイマーを停止する。

ステップＳ１０９において、バッテリコントローラ１０６は、メモリ１０８に蓄積された情報に基づき、各電池ブロック２０Ａ〜２０Ｚの平均温度を算出する。具体的には、電池ブロック２０Ａに含まれる単電池２０１Ａ〜２０１Ｅの平均温度を算出して、これを電池ブロック２０Ａの平均温度としてメモリ１０８に記憶する。他の電池ブロック２０Ｂ〜２０Ｚについても同様の方法により平均温度を算出して、メモリ１０８に記憶する。また、バッテリコントローラ１０６は、メモリ１０８に蓄積された情報に基づき、充電抵抗及び放電抵抗を算出し、さらに充電抵抗を放電抵抗で除した抵抗比率を算出する。

ステップＳ１１０において、バッテリコントローラ１０６は、ステップＳ１０９おいて算出した平均温度に基づきメモリ１０８に記憶された当該平均温度に対応する相関情報を特定する。

ステップＳ１１１において、バッテリコントローラ１０６は、ステップＳ１０９において算出した抵抗比率と特定した相関情報とに基づき、ＳＯＣを算出し、これをメモリ１０８に記憶する。上述の実施形態によれば、オリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣを精度よく推定することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１の推定方法に基づき算出されたオリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣは、電流積算法により算出されるＳＯＣを補正するための補正情報として活用することができる。上記したように、電流積算法は、電流積算の回数が少ない場合にはＳＯＣの推定精度が非常に高いというメリットがある一方で、電流積算の回数が多くなると誤差の積み上げにより推定精度が低くなるというデメリットがある。したがって、バッテリコントローラ１０６は、誤差を解消するために電流積算を一度リセットする必要がある。

図７は、電流積算法により算出されるＳＯＣを補正する補正方法を示したフローチャートである。このフローチャートを実行するプログラムは、メモリ１０８に記憶されている。バッテリコントローラ１０６は、このプログラムを電流積算法によるＳＯＣの算出回数が所定回数に達したときに実行し、或いは所定周期で実行してもよい。

ステップＳ２０１において、実施形態１の方法に基づき充電抵抗／放電抵抗からＳＯＣを推定する。実施形態１の方法に基づき推定したＳＯＣを第１のＳＯＣと称する。ステップＳ２０２において、バッテリコントローラ１０６は電流積算法に基づきＳＯＣを推定する。電流積算法に基づき推定したＳＯＣを第２のＳＯＣと称する。

ステップＳ２０３において、バッテリコントローラ１０６は、ステップＳ２０１で算出した第１のＳＯＣとステップＳ２０２で算出した第２のＳＯＣとの差分、つまりΔＳＯＣを算出する。ステップＳ２０４において、バッテリコントローラ１０６は、ΔＳＯＣと閾値とを比較して、ΔＳＯＣが閾値以下であるか否かを判別する。当該閾値は、ＳＯＣの推定精度を維持する観点から実績データなどに基づき適宜設定すればよい。

ステップＳ２０４においてΔＳＯＣが閾値以上である場合には、ステップＳ２０５に進む。ここで、ΔＳＯＣが閾値以上である場合には、電流積算法により算出されたＳＯＣの誤差が大きいため、この誤差を解消するために電流積算法の基準値となるＳＯＣを一度リセットする必要がある。ステップＳ２０５において、バッテリコントローラ１０６はバッテリ２が充電中であるか否かを判別する。ステップＳ２０５においてバッテリ２が充電中である場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、バッテリコントローラ１０６は充電を放電に切り替えてステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０５において充電中でない場合、つまり放電中である場合には、ステップＳ２０７に進む。ここで、ステップＳ２０５、ステップＳ２０６においてバッテリ２を放電に設定する理由は、下記の通りである。

図８を参照して、オリビン系リチウムイオン電池は、三元系リチウムイオン電池とは異なり開放端電圧とＳＯＣとの相関関係を掴みにくいが、ＳＯＣの低い領域（具体的には、境界値として１０％が考えられる）においては三元系リチウムイオン電池と同様にＳＯＣが高くなる程開放端電圧が高くなるという相関関係がある。このため、オリビン系リチウムイオン電池を放電してＳＯＣを一旦低くした状態で、開放端電圧を測定することにより、ＳＯＣを正確に推定することができる。この開放端電圧を測定することにより得られるＳＯＣを、第３のＳＯＣと称するものとする。そして、この第３のＳＯＣを第１のＳＯＣと置き換えて、電流積算法における基準値（初期値）として用いることにより、誤差を少なくすることができる。

ステップＳ２０７において、バッテリコントローラ１０６は、第１のＳＯＣが１０％以下に低下したか否かを判別する。第１のＳＯＣが１０％よりも高い場合には、ステップＳ２０６に戻り放電を継続する。第１のＳＯＣが１０％以下に低下した場合には、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８において、バッテリコントローラ１０６は、バッテリ２の開放端電圧を測定し、図８における開放端電圧とＳＯＣとの相関関係から第３のＳＯＣを算出する。ここで、ＳＯＣが１０％以下であるときの開放端電圧とＳＯＣとの相関関係を導出するプログラムはメモリ１０８に記憶されている。当該プログラムは、これらの相関関係を数式化した関数式からＳＯＣを算出する算出プログラムであってもよい。当該プラグラムは、これらの相関関係を示すデータテーブルからＳＯＣを算出する算出プログラムであってもよい。

ステップＳ２０９において、バッテリコントローラ１０６は、メモリ１０８に記憶された第１のＳＯＣ、つまり、電流積算法の基準となるＳＯＣを第３のＳＯＣに書き換える。これにより、電流積算法による正確なＳＯＣの推定を行うことができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、抵抗比率及びＳＯＣの相関情報を個々の温度情報に対応付けて複数準備したが、本発明はこれに限られるものではなく、特定の温度に対応した一つの相関情報のみにしてもよい。この場合、特定の温度に対応した一つの相関情報をメモリ１０８に記憶させ、バッテリ２の温度が当該特定の温度に達したときにのみ実施形態１のＳＯＣ算出プログラム、或いは実施形態２のＳＯＣ補正プログラムを実行してもよい。例えば、図２に図示するバッテリ２の温度が２５℃である場合の前記相関情報をメモリ１０８に記憶させ、温度センサ１０９により検出された温度が２５℃に達した時に、実施形態１のＳＯＣ算出プログラム、或いは実施形態２のＳＯＣ補正プログラムを実行してもよい。この場合、メモリ１０８には、複数の前記相関情報を記憶させておく必要がなくなる。前記特定の温度とは、下記変形例２に記載するように特定の温度範囲であってもよい。

（変形例２）
上述の実施形態では、測定された温度に対応する抵抗比率及びＳＯＣの相関情報をメモリ１０８に記憶させたが、本発明はこれに限られるものではなく、所定の温度範囲毎に前記相関情報をメモリ１０８に記憶させてもよい。例えば、１５℃〜２０℃については、前記相関情報を共有させてもよい。この場合、メモリ１０８に記憶される前記相関情報が少なくなり、低容量のメモリを用いることによるコスト削減を図ることができる。前記所定の温度は、５℃、或いは１０℃であってもよい。

（変形例３）
上述の実施形態では、充電抵抗を算出するためのデータ収集を先に行った後、放電抵抗を算出するためのデータ収集を行ったが、本発明はこれに限られるものではなく、これらの算出順序を反対にしてもよい。算出順序を反対にした場合であっても、上記実施形態１及び２の効果を得ることができる。

（変形例４）
上述の実施形態２において、ステップＳ２０１、ステップＳ２０２に順序を反対にしてもよい。すなわち、電流積算法により第２のＳＯＣを算出した後に、抵抗比率及び相関情報から第１のＳＯＣを算出してもよい。算出順序を反対にした場合であっても、上記実施形態１及び２の効果を得ることができる。

（変形例５）
上述の実施形態では、充電抵抗を放電抵抗で除することにより抵抗比率を算出したが、本発明はこれに限られるものではなく、放電抵抗を充電抵抗で除することにより抵抗比率としてもよい。この場合、抵抗比率が増加するのに応じてオリビン系リチウムイオン電池のＳＯＣは低下する。抵抗比率を実施形態の逆数にしても、上記実施形態１及び２の効果を得ることができる。

（変形例６）
上述の実施形態では、ブロック電圧から抵抗比率を算出したが、本発明はこれに限られるものではなく、個々の単電池２０１Ａ〜２０１Ｚに電圧センサを設けて、各単電池２０１Ａ〜２０１Ｚそれぞれについて抵抗比率を算出してもよい。

２バッテリ２０Ａ〜２０Ｚ電池ブロック２０１Ａ〜２０１Ｚ単電池
１０５電圧センサ１０６バッテリコントローラ１０７電流センサ
１０８メモリ１０９温度センサ

Claims

正極活物質に一般式：ＬＩＭＰＯ _４ (式中、Ｍは遷移金属である)で表わされるオリビン構造を含む正極体と、負極体とを含むリチウムイオン電池の第１の蓄電量を、前記リチウムイオン電池を充電したときの充電抵抗を算出する充電抵抗算出ステップと、前記リチウムイオン電池を放電したときの放電抵抗を算出する放電抵抗算出ステップと、前記充電抵抗算出ステップで算出された充電抵抗と前記放電抵抗算出ステップで算出された放電抵抗との抵抗比率を算出する抵抗比率算出ステップと、前記充電抵抗を前記放電抵抗で除した抵抗比率が増加するのに応じて前記リチウムイオン電池の蓄電量が高くなる相関情報に基づき、前記抵抗比率算出ステップで算出された前記抵抗比率から前記第１の蓄電量を推定する蓄電量推定ステップと、を実行することにより推定する第１のステップと、
前記リチウムイオン電池の充放電量を積算することにより前記リチウムイオン電池に蓄電される第２の蓄電量を推定する第２のステップと、
前記第１及び第２のステップで推定された第１及び第２の蓄電量の差分を算出する第３のステップと、
前記差分が閾値以上である場合には、放電により前記リチウムイオン電池の前記第１の蓄電量を所定値以下まで減少させる第４のステップと、
前記リチウムイオン電池の前記第１の蓄電量が前記所定値以下まで減少した状態で、前記リチウムイオン電池の開放端電圧を測定する第５のステップと、
前記開放端電圧から前記リチウムイオン電池の第３の蓄電量を算出する第６のステップと、
前記第２の蓄電量を前記第３の蓄電量に補正する第７のステップと、を有することを特徴とするリチウムイオン電池の蓄電量補正方法。
前記相関情報は前記リチウムイオン電池の複数の温度情報のそれぞれについて個別に存在し、
前記第１のステップは、さらに、前記リチウムイオン電池の温度に関する情報を取得する温度情報取得ステップと、前記温度情報取得ステップで取得された温度情報に対応した前記相関情報を特定する相関情報特定ステップと、を有し、
前記蓄電量推定ステップは、前記相関情報特定ステップにおいて特定された前記相関情報に基づき、前記放電抵抗算出ステップで算出された前記抵抗比率から前記第１の蓄電量を推定することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の蓄電量補正方法。
前記所定値は１０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池の蓄電量補正方法。