JP6595009B2 - 電池状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の充電状態を推測する技術に関する。

リチウムニ次電池、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電手段を用いた装置、例えば電池システム、分散型電力貯蔵装置、電気自動車においては、蓄電手段を安全かつ有効に使用するため、蓄電手段の状態を検知する状態検知装置が用いられている。蓄電手段の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、どの程度まで劣化しているのかを示す健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などがある。

携帯機器用や電気自動車等の電池システムにおけるＳＯＣは、満充電からの放電電流を積算し、最大限充電可能な電荷量（全容量）に対し、蓄電手段に残っている電荷量（残存容量）の比を算出することにより検出することができる。その他、電池の両端電圧（開回路電圧）と電池の残存容量の関係をあらかじめデータテーブルなどに定義しておき、これを参照することにより、現在の残存容量を算出することもできる。さらには、これら手法を組み合わせて充電状態を求めることもできる。

電池の開回路電圧は、電池の充放電停止から時間が経過して安定した状態となっている場合に測定することで得られるが、電池システムの動作中は充放電によって発生した分極電圧が発生しているため、開回路電圧を直接測定することは困難である。したがって、分極電圧を電池システムの動作中の電圧（閉回路電圧）や電池に流れる電流、電池の温度などの状態量を計測して、これに基づいて推定する。こうして得られた分極電圧を閉回路電圧から減算することにより開回路電圧を求めて、充電状態を算出する方式が一般的である。

この方式は、電池システムの動作中は実施可能だが、電池システムが停止している間は状態量を計測できず、分極電圧を推定することができない。しかし分極電圧は、発生してからその解消までに数分から数時間といった経過時間がかかる性質を持っているため、電池システムが停止してから次回の起動までの時間が短い場合は、この分極電圧が解消しておらず、電池は安定した状態となっていない可能性がある。この場合は分極電圧を用いて開回路電圧を求めることが必要だが、前述したように電池システムが停止している間の分極電圧が推定できないため、次回の起動時の分極電圧も正しく推定することができず、正しい開回路電圧が求められないため、充電状態の算出に誤差が生じる恐れがある。

下記特許文献１には、電池システム起動時の電池電圧から求めた充電状態ＳＯＣ１と、前回電池システム終了時に記憶させておいた充電状態ＳＯＣ２と、前回電池システム終了後に所定の時間測定した電池電圧をもとに推定した開回路電圧から算出した充電状態ＳＯＣ３とを電池システム停止時間に基づいて、電池システム起動時の初期充電状態を選択する方法が記載されている。

特開2008-145349

上記特許文献１に記載されている技術は、電池システム動作中の電池の充電状態を、電池の充放電電流を積算して求める方式を想定してなされたものであり、その初期値である電池システム起動開始時点の初期充電状態を正しく求めることに特化している。

しかしながら電池の充放電電流を積算して求める方式は、電流センサの誤差や、電池容量の誤差などによって、充電状態の精度が悪化する恐れがある。これを防ぐため、前述したように電池の両端電圧および分極電圧に基づいた充電状態算出方式と組み合わせた複合方式によって、充電状態の精度を向上することが望ましい。しかしこの電池の両端電圧および分極電圧に基づいた充電状態算出方式およびそれを用いた複合方式は、電池システム起動開始時点の初期充電状態だけでは演算できないため、起動開始後に正しい分極電圧が推定できず、充電状態の算出精度が悪化するという課題がある。

本発明に係る電池管理装置は、電池の両端電圧を用いて充電状態を算出するSOCv演算部と、前記電池に流れる電流を積算して充電状態を算出するSOCi演算部と、前記SOCv演算部が算出した前記電池充電状態と前記SOCi演算部が算出した前記電池の充電状態を重み付け加算するSOCw演算部と、前記電池の前回システム動作終了、または前回システム動作中の充電又は放電の終了から前記今回システム起動開始までの経過時間、または前記電池の温度、または前記電池の劣化度、または前記電池の分極電圧、のいずれかもしくは複数に基づいてSOCi偏重時間を算出するSOCi偏重時間演算部と、前記SOCw演算部は、前記今回システム起動開始からの経過時間が前記SOCi偏重時間の間は、前記SOCi演算部が算出した前記電池の充電状態の比重を大きくすることを特徴とする。

本発明に係る電池管理装置によれば、電池の両端電圧を用いて充電状態を算出するSOCvと、電流を積算して充電状態を算出するSOCiを重み付け加算したSOCwを用いて電池の充電状態を算出する方式において、電池システムが停止してから次回の起動までの時間が短く、電池が安定した状態となっていない場合でも、次回システム起動開始後において、分極の影響が解消するまでの期間はSOCiの比重を大きくすることにより、システム起動開始時点だけでなく、その後も良好な電池の充電状態ＳＯＣｗの演算精度を得ることができる。

実施形態１に係る電池システム１０００の構成を示すブロック図である。 従来の電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。 電池４００の等価回路図である。 電池４００の開回路電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す図である。 電池４００の内部抵抗ＲがＳＯＣおよび電池温度Ｔによって変化する様子を示す図である。 分極電圧Ｖｐが充電時に時間の経過とともに変化することを示す図である。 本発明によって変更した電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。 補正係数Ｋsociの設定の一例を示す図である。 補正係数Ｋsociを、時間が経過するにしたがって増加し、SOCi偏重時間経過時に１になるように設定した例を示す図である。 SOCi偏重時間と経過時間ｔ１の関係の例を示す図である。 経過時間ｔ１を説明する図である。 経過時間ｔ２を説明する図である。 SOCi偏重時間と電池温度Ｔの関係の例を示す図である。 SOCi偏重時間と劣化度ＳＯＨの関係の例を示す図である。 SOCi偏重時間と分極電圧Ｖｐ２の関係の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。

＜実施の形態１：システム構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係る電池システム１０００の構成を示すブロック図である。電池システム１０００は、電池４００が蓄積している電荷を外部装置に電力として供給するシステムであり、電池制御装置１００、計測部２００、出力部３００を備える。電池システム１０００が電力を供給する対象としては、例えば電気自動車やハイブリッド自動車、電車などが考えられる。

電池４００は、例えばリチウムイオン２次電池などの充電可能な電池である。その他、ニッケル水素電池、鉛電池、電気２重層キャパシタなどの電力貯蔵機能を有するデバイスに対しても、本発明を適用することができる。電池４００は、単電池セルによって構成されたものでもよいし、単セルを複数組み合わせたモジュール構造でもよい。

計測部２００は、電池４００の物理特性、例えば電池４００の両端電圧Ｖ、電池４００に流れる電流Ｉ、電池４００の温度Ｔ、電池４００の内部抵抗Ｒなどを計測する機能部であり、各値を計測するセンサ、必要な電気回路などによって構成されている。内部抵抗Ｒについては、後述する電池状態推定装置１１０が、その他の計測パラメータを用いて間接的に計測するようにしてもよい。本実施形態１では後者を前提とする。すなわち、本実施形態１における「抵抗計測部」は、電池状態推定装置１１０自身がこれに相当する。出力部３００は、電池制御装置１００の出力を外部装置（例えば電気自動車が備える車両制御装置などの上位装置）に対して出力する機能部である。

電池制御装置１００は、電池４００の動作を制御する装置であり、電池状態推定装置１１０と記憶部１２０を備える。

電池状態推定装置１１０は、計測部２００が計測した各計測値（両端電圧Ｖ、電池電流Ｉ、電池温度Ｔ）と、記憶部１２０が格納している電池４００の特性情報（電池４００の分極電圧Ｖｐ、内部抵抗Ｒなど、詳細は後述）に基づいて、電池４００のＳＯＣを算出する。算出手法の詳細は後述する。

記憶部１２０は、電池４００の内部抵抗Ｒ、分極電圧Ｖｐ、充電効率、許容電流、全容量などの、あらかじめ知ることができる電池４００の特性情報を記憶している。この情報は、充電・放電の動作別に値を個別に記憶するようにしてもよいし、充電状態や温度など、電池４００の状態毎に値を個別に記憶するようにしてもよいし、電池４００のあらゆる状態に共通した１つの値を記憶するようにしてもよい。さらに記憶部１２０は、後述の図６で説明する対応テーブルを格納している。
電池制御装置１００および電池状態推定装置１１０は、その機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成してもよいし、その機能を実装したソフトウェアをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置が実行することによって構成することもできる。後者の場合は、当該ソフトウェアは例えば記憶部１２０に格納することができる。

記憶部１２０は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクなどの記憶装置を用いて構成される。記憶部１２０は、電池状態推定装置１１０の外部に設けてもよいし、電池状態推定装置１１０の内部に備えるメモリ装置として実現してもよい。記憶部１２０は、取り外し可能にしてもよい。取り外し可能にした場合、記憶部１２０を取り替えることによって、特性情報とソフトウェアを簡単に変更することができる。また、記憶部１２０を複数有し、特性情報とソフトウェアを取り替え可能な記憶部１２０に分散させて格納することにより、特性情報とソフトウェアを小単位毎に更新することができる。

図２は、電池状態推定装置１１０の詳細を示す機能ブロック図である。電池状態推定装置１１０は、ＳＯＣｖ演算部１１１、ＳＯＣｉ演算部１１２、ＩＲ演算部１１３、重み演算部１１４を備え、電池４００の充電状態を推定した結果である充電状態ＳＯＣｗを出力する。その他の演算器については後述する。

ＳＯＣｖ演算部１１１は、計測部２００が計測した電池４００の両端電圧Ｖを用いて、電池４００のＳＯＣを算出する。以下ではこれをＳＯＣｖとする。ＳＯＣｉ演算部１１２は、計測部２００が計測した電池４００の電池電流Ｉを積算することにより、電池４００のＳＯＣを算出する。以下ではこれをＳＯＣｉとする。ＳＯＣｖとＳＯＣｉの算出方法については後述する。ＩＲ演算部１１３は、電池電流Ｉと内部抵抗Ｒを乗算する。内部抵抗Ｒを求める方法については後述する。重み演算部１１４は、ＳＯＣｖとＳＯＣｉを重み付け加算するための重みＷを算出する。Ｗの算出方法については後述する。

乗算器ＭＰ１は、ＳＯＣｖと重みＷを乗算してＷ×ＳＯＣｖを求める。減算器ＤＦは、（１−Ｗ）を求める。乗算器ＭＰ２は、ＳＯＣｉと（１−Ｗ）を乗算して（１−Ｗ）×ＳＯＣｉを求める。加算器ＡＤは、これらを足し合わせてＳＯＣｗを求める。すなわち、ＳＯＣｗは下記式１によって表される。
ＳＯＣｗ＝Ｗ×ＳＯＣｖ＋（１−Ｗ）×ＳＯＣｉ ・・・式１

＜実施の形態１：ＳＯＣｖ演算部１１１の動作＞
図３は、電池４００の等価回路図である。電池４００は、インピーダンスＺとキャパシタンス成分Ｃの並列接続対、内部抵抗Ｒ、開回路電圧ＯＣＶの直列接続によって表すことができる。電池４００に電池電流Ｉを印加すると、電池４００の端子間電圧（閉回路電圧：ＣＣＶ）は、下記式２で表される。Ｖｐは分極電圧であり、インピーダンスＺとキャパシタンス成分Ｃの並列接続対の両端電圧に相当する。
ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ・Ｒ＋Ｖｐ ・・・式２

開回路電圧ＯＣＶは、後述するようにＳＯＣを求めるために用いられるが、電池４００が充放電している間は、直接測定することができない。そこでＳＯＣｖ演算部１１１は、下記式３にしたがって、閉回路電圧ＣＣＶからＩＲドロップと分極電圧Ｖｐを差し引くことにより、開回路電圧ＯＣＶを求める。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−ＩＲ−Ｖｐ ・・・式３

内部抵抗Ｒと分極電圧Ｖｐは、記憶部１２０にあらかじめ特性情報として格納しておくことができる。内部抵抗Ｒと分極電圧Ｖｐは、電池４００の充電状態や温度などに応じて異なるので、これらの組合せ毎に個別の値を記憶部１２０へ格納しておくことができる。内部抵抗Ｒと電池温度Ｔの対応関係を定義する特性情報は、本実施形態１における「抵抗テーブル」に相当する。

図４は、電池４００の開回路電圧ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す図である。この対応関係は電池４００の特性によって定まるので、あらかじめ記憶部１２０にその対応関係を定義するデータを格納しておくことができる。このデータは本実施形態１における「ＳＯＣテーブル」に相当する。ＳＯＣｖ演算部１１１は、上述の式３を用いて開回路電圧ＯＣＶを算出し、これをキーにしてＳＯＣテーブルを参照することにより、電池４００のＳＯＣｖを算出することができる。

＜実施の形態１：ＳＯＣｉ演算部１１２の動作＞
ＳＯＣｉ演算部１１２は、電池４００が充放電する電池電流Ｉを下記式４にしたがって積算することにより、電池４００のＳＯＣｉを求める。Ｑｍａｘは電池４００の満充電容量であり、あらかじめ記憶部１２０に格納しておくことができる。ＳＯＣｏｌｄは式１により前回演算周期で算出したＳＯＣｗの値である。
ＳＯＣｉ＝ＳＯＣｏｌｄ＋１００×∫Ｉ／Ｑｍａｘ ・・・式４

＜実施の形態１：重み演算部１１４の動作＞
図５は、電池４００の内部抵抗Ｒが電池温度Ｔによって変化する様子を示す図である。図５に示すように、電池４００は一般的に、低ＳＯＣ状態では内部抵抗Ｒが高く、低温状態のときに内部抵抗Ｒの値が大きい。したがってこのときは、内部抵抗Ｒの誤差の影響を受け易いＳＯＣｖではなくＳＯＣｉを用いることが望ましいと考えられる。また、電池電流Ｉが小さいときは電流センサの僅かな計測誤差によって影響を受けるので、ＳＯＣｉではなくＳＯＣｖを用いることが望ましいと考えられる。

以上に基づき、重み演算部１１４は、電池電流Ｉが小さいときはＳＯＣｖを主に用いてＳＯＣｗを算出し、電池電流Ｉが大きいときはＳＯＣｉを主に用いてＳＯＣｗを算出するように、重みＷを求める。同様に、内部抵抗Ｒが小さいときはＳＯＣｖを主に用いてＳＯＣｗを算出し、内部抵抗Ｒが大きいときはＳＯＣｉを主に用いてＳＯＣｗを算出するように、重みＷを求める。すなわち、電池電流Ｉが小さいほどＳＯＣｖに係る重みＷを大きくし、内部抵抗Ｒが小さいほどＳＯＣｖに係る重みＷを大きくする。例えば下記式５にしたがって、重みＷを算出することができる。
Ｗ＝１／（１＋Ｒ・｜Ｉ｜） ・・・式５

上記手法によれば、内部抵抗Ｒが高い時、電池電流Ｉの絶対値が大きい時はＷが小さくなるのでＳＯＣｉの比重が大きくなり、内部抵抗Ｒが低い時、電池電流Ｉの絶対値が小さい時はＷが大きくなるのでＳＯＣｖの比重が大きくなる。

＜実施の形態１：重みＷの決定＞
重み演算部１１４は原則として上記のように重みＷを求めるが、前回システム動作中の充電又は放電の終了から今回システム起動開始までの経過時間が短いために、電池４００の分極の影響が残っている場合の、今回システム起動開始後の重みＷを適切に求める方法を本願発明者は見出した。

電池４００の分極電圧Ｖｐは電池４００の充電状態や電池温度Ｔなどによって異なる性質があり、かつ図６に示すように充電開始時は時間の経過とともに増加し、充電終了時は時間の経過とともに減少し、最終的に略ゼロの状態となる。放電開始時は時間の経過とともに減少し、放電終了時は時間の経過とともに増加し、最終的に略ゼロの状態となる。

前記ＳＯＣｖ演算部１１１では、式３においてこの分極電圧Ｖｐを用いて開回路電圧ＯＣＶを求め、その後ＳＯＣｖを演算する。しかしながらシステム停止中は電池状態の検出ができないため、今回システム起動開始後の分極電圧Ｖｐ２は正確に算出することができない。その結果、式３から開回路電圧ＯＣＶは不正確な値となり、ＳＯＣｖの演算精度が悪化し、さらに式１によってＳＯＣｗの演算精度が悪化する恐れがある。

このＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐために、重みＷの式５を変更し、下式６のように補正係数Ｋsoci１１５を追加する。また機能ブロック図を図７に示す。
Ｗ＝Ｋsoci×１／（１＋Ｒ・｜Ｉ｜） ・・・式６

前記補正係数Ｋsociは０から１の値をとる係数であり、図８のように今回システム起動開始後は略ゼロに設定し、SOCi偏重時間（後述）が経過した後は１に設定する。このようにすることで、重みＷは、今回システム起動開始後は式６より略ゼロとなり、式１からＳＯＣｗ≒ＳＯＣｉとなって、ＳＯＣｉで演算されるものとほぼ等価となる。ＳＯＣｉは式４から明らかなように分極電圧Ｖｐ２を含んでいないため、電池４００の分極の影響が残っている場合にもその影響を受けない。したがってこの補正係数Ｋsociを導入することにより、電池４００の分極の影響が残るシステム起動開始後において、演算精度が悪化する可能性のあるＳＯＣｖではなくＳＯＣｉを用いてＳＯＣｗが演算されるため、ＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。さらに、SOCi偏重時間が経過した後は補正係数Ｋsociは１となるため、従来の式５と等価になる。これにより電池４００の分極の影響が解消されたあとは従来のＳＯＣｗ演算が適用されるため、ＳＯＣｗの挙動や演算精度が変化する恐れがない。

また、図８では補正係数Ｋsociは今回システム起動開始後は略ゼロに設定しているが、ＳＯＣｗの演算精度が悪化しないようにＳＯＣｉの比重が大きくなるような設定値であれば略ゼロでなくてもよいし、また固定値でなく変動する値にしてもよい。

＜実施の形態１：SOCi偏重時間演算部１１５の動作＞
前記SOCi偏重時間は、今回システム起動開始時の電池４００の分極の影響の度合いに基づいて算出するのが望ましい。したがって、下記（１）から（５）の各パラメータのいずれか、もしくは複数を引数とする関数を用意し、SOCi偏重時間を算出する。

（１） 前回システム動作終了から今回システム起動開始までの経過時間ｔ１
（２） 前回システム動作中の充電又は放電の終了から今回システム起動開始までの経過時間ｔ２
（３） 電池温度Ｔ
（４） 電池４００の劣化度ＳＯＨ
（５） 今回システム起動開始後の分極電圧Ｖｐ２
ここで前記関数は各パラメータを用いた数式でもよいし、マップやテーブルによる検索方式でもよい。

前記（１）の経過時間ｔ１は、電池状態推定装置１１０に時間カウンタを設けて計測する方式でもよいし、電池状態推定装置１１０に接続された他の装置からの経過時間情報信号を受信して用いる方式でもよいし、その両者の組み合わせ方式でもよい。

前記（２）の経過時間ｔ２は、電池電流Ｉを検出して充電又は放電の終了を検知し、前記経過時間ｔ１同様に池状態推定装置１１０に時間カウンタを設けて計測する方式でもよいし、電池状態推定装置１１０に接続された他の装置からの経過時間情報信号を受信して用いる方式でもよい、その両者の組み合わせ方式でもよい。

前記（４）の劣化度ＳＯＨは、電池状態推定装置１１０に劣化度演算部を設けて演算する方式でもよいし、電池状態推定装置１１０に接続された他の装置からの劣化度情報信号を受信して用いる方式でもよい、その両者の組み合わせ方式でもよい。

前記（５）の今回システム起動開始後の分極電圧Ｖｐ２は、前述したようにシステム停止中は電池状態の検出ができないため、正確に算出することができない。したがって一例としては前記経過時間ｔ１やシステム動作中の分極電圧Ｖｐに基づいて推定する分極電圧推定演算部を設けて分極電圧Ｖｐ２を演算する方式が考えられる。他の例としてはシステム停止中に自動的に間欠的に電池状態推定装置１１０を起動して電池状態の検出を行い、分極電圧を演算して記憶部１２０に保存して終了し、これを繰り返して今回システム起動開始後の分極電圧Ｖｐ２を求める方式が考えられる。もしくはその両者の組み合わせ方式でもよい。

＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る電池状態推定装置１１０は、電池４００の前回システム動作終了、または前回システム動作中の充電又は放電の終了から前記今回システム起動開始までの経過時間、または電池温度Ｔ、または劣化度ＳＯＨ、または今回システム起動開始後の分極電圧Ｖｐ２、のいずれかもしくは複数に基づいてSOCi偏重時間を算出し、今回システム起動開始からの経過時間が前記SOCi偏重時間の間は、ＳＯＣｉの比重が大きくなるように重みＷを設定する。これにより電池４００の分極の影響が残るシステム起動開始後において、演算精度が悪化する可能性のあるＳＯＣｖではなくＳＯＣｉを用いてＳＯＣｗが演算されるため、ＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

図９は、本実施形態２に係る電池状態推定装置１１０のＳＯＣｗ演算部１１４の補正係数Ｋsociを、今回システム起動開始後からの経過時間で変化させるように示した一例である。図８に示した本発明の一実施例と異なる点は、補正係数Ｋsociを、時間が経過するにしたがって増加し、SOCi偏重時間経過時に１になるようにする点である。このようにすることで、時間の経過とともに補正係数Ｋsociは１に近づくため、重みＷも従来の式５に徐々に近づく。この結果、ＳＯＣｉの比重は大きい状態から漸減するため、ＳＯＣｗの演算は急変する恐れがなくなり、ＳＯＣｗの挙動が安定する。

分極電圧は、前述したように充電開始時は時間の経過とともに増加し、充電終了時は時間の経過とともに減少し、最終的に略ゼロの状態となる。放電開始時は時間の経過とともに減少し、放電終了時は時間の経過とともに増加し、最終的に略ゼロの状態となる。つまり今回システム起動開始時は分極電圧Ｖｐ２の絶対値が大きいため、その影響が大きいが、時間の経過とともに分極電圧Ｖｐ２の絶対値は減少するため、その影響は小さくなる。したがって本実施例のように、電池４００の分極の影響が残るシステム起動開始後においては、演算精度が悪化する可能性のあるＳＯＣｖではなくＳＯＣｉを用いてＳＯＣｗが演算されるようにＳＯＣｉの比重を大きくし、その後、時間の経過とともに分極の影響が小さくなるときにはＳＯＣｉの比重を漸減させることで、分極の影響の度合いに応じた重みＷが算出され、分極の影響によるＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

図１０は、本実施形態３に係る電池状態推定装置１１０のSOCi偏重時間演算部１１５が演算するSOCi偏重時間の算出方法を示した一例である。ここで経過時間ｔ１とは、図１１に示すように、前回システム動作終了から今回システム起動開始までの経過時間である。図１０に示すようにSOCi偏重時間は、経過時間ｔ１が短いほど長くなるように設定する。

前回システム動作終了まで電池４００が使用され、充電または放電されている場合、分極電圧が発生している。分極電圧は前述したように時間の経過とともに減少するが、前回システム動作終了から今回システム起動開始までの経過時間ｔ１が短い場合は、まだ高い値を保っている可能性がある。このようなときはSOCi偏重時間を長くし、今回システム起動開始からの経過時間がSOCi偏重時間の間はＳＯＣｉの比重を大きくしてＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

また、より直接的に分極電圧の影響を考慮し、図１２のように、前回システム動作中の充電又は放電の終了から今回システム起動開始までの経過時間ｔ２を用いることもできる。この場合は例えば電池電流Ｉを検出し、充電又は放電の終了からの経過時間ｔ２を計測する。この経過時間ｔ２を用いて、図１１と同様にSOCi偏重時間を求める。これにより、電池４００の分極の影響に応じたSOCi偏重時間を算出でき、ＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

図１３は、本実施形態４に係る電池状態推定装置１１０のSOCi偏重時間演算部１１５が演算するSOCi偏重時間の算出方法を示した一例である。この図ではSOCi偏重時間を、電池温度Ｔが低いほど長くなるように設定する。前述したように分極電圧は電池４００の電池温度Ｔによって異なる性質があり、一般的には、電池温度Ｔが低いほど分極電圧は高くなり、またその絶対値が略ゼロになるまでの経過時間も長くなる傾向がある。つまり電池温度Ｔが低いほど分極の影響は大きくなるため、SOCi偏重時間を長くすることにより、今回システム起動開始からの経過時間がSOCi偏重時間の間はＳＯＣｉの比重を大きくしてＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

図１４は、本実施形態５に係る電池状態推定装置１１０のSOCi偏重時間演算部１１５が演算するSOCi偏重時間の算出方法を示した一例である。この図ではSOCi偏重時間を、電池の劣化度ＳＯＨが大きいほど長くなるように設定する。分極電圧は電池４００の内部抵抗によって異なる性質があり、一般的には、内部抵抗が高いほど分極電圧は高くなり、またその絶対値が略ゼロになるまでの経過時間も長くなる傾向がある。電池の劣化度ＳＯＨが大きいと内部抵抗は高くなるため、つまり劣化度ＳＯＨが大きいほど分極の影響は大きくなるため、SOCi偏重時間を長くすることにより、今回システム起動開始からの経過時間がSOCi偏重時間の間はＳＯＣｉの比重を大きくしてＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

図１５は、本実施形態５に係る電池状態推定装置１１０のSOCi偏重時間演算部１１５が演算するSOCi偏重時間の算出方法を示した一例である。この図ではSOCi偏重時間を、電池の分極電圧Ｖｐ２が高いほど長くなるように設定する。分極電圧Ｖｐ２が高いほど分極の影響は大きくなるため、SOCi偏重時間を長くすることにより、今回システム起動開始からの経過時間がSOCi偏重時間の間はＳＯＣｉの比重を大きくしてＳＯＣｗの演算精度の悪化を防ぐことができる。

１００：電池制御装置、１１０：電池状態推定装置、１１１：ＳＯＣｖ演算部、１１２：ＳＯＣｉ演算部、１１３：ＩＲ演算部、１１４：重み演算部、１１５：SOCi偏重時間演算部、１２０：記憶部、２００：計測部、３００：出力部、４００：電池、１０００：電池システム。

Claims (6)

1. 電池の電池状態を推定する電池状態推定装置であって、
   前記電池の両端電圧を用いて充電状態を算出するSOCv演算部と、
   前記電池に流れる電流を積算して充電状態を算出するSOCi演算部と、
   前記SOCv演算部が算出した前記電池の充電状態と前記SOCi演算部が算出した前記電池の充電状態を重み付け加算するSOCw演算部と、
   前記電池の前回システム動作終了、または前回システム動作中の充電又は放電の終了から今回システム起動開始までの経過時間、または今回システム起動開始時の前記電池の温度、または今回システム起動開始時の前記電池の劣化度、または今回システム起動開始後の前記電池の分極電圧、のいずれかもしくは複数に基づいてSOCi偏重時間を算出するSOCi偏重時間演算部と、
   を備え、
   前記SOCw演算部は、前記今回システム起動開始からの経過時間が前記SOCi偏重時間の間は、前記SOCi演算部が算出した前記電池の充電状態の比重を大きくする電池状態推定装置。
2. 請求項１に記載の電池状態推定装置であって、
   前記SOCw演算部は、前記今回システム起動開始からの経過時間が前記SOCi偏重時間の間に、前記経過時間の経過に伴って、前記SOCi演算部が算出した前記電池の充電状態の比重を漸減させるようにした電池状態推定装置。
3. 請求項１又は２に記載の電池状態推定装置であって、
   前記SOCi偏重時間演算部は、前記電池の前回システム動作終了、または前回システム動作中の充電又は放電の終了から前記今回システム起動開始までの経過時間が短いほど、前記SOCi偏重時間を長くするようにした電池状態推定装置。
4. 請求項１又は２に記載の電池状態推定装置であって、
   前記SOCi偏重時間演算部は、前記電池の温度が低いほど、前記SOCi偏重時間を長くするようにした電池状態推定装置。
5. 請求項１又は２に記載の電池状態推定装置であって、
   前記SOCi偏重時間演算部は、前記電池の劣化度が大きいほど、前記SOCi偏重時間を長くするようにした電池状態推定装置。
6. 請求項１又は２に記載の電池状態推定装置であって、
   前記SOCi偏重時間演算部は、前記電池の分極電圧が高いほど、前記SOCi偏重時間を長くするようにした電池状態推定装置。

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