JP7040282B2 - 電池システム - Google Patents

Description

本開示は、ニッケル水素電池を備える電池システムに関する。

特開２０１８－１４２１０号公報（特許文献１）には、ニッケル水素電池を備える電池システムが開示されている。この電池システムは、電流センサおよび電圧センサを用いて所定時間における電流変化量および電圧変化量を監視し、ニッケル水素電池のヒステリシスの影響を緩和できる所定の条件を満たしたタイミングにおける電流変化量および電圧変化量を用いてニッケル水素電池の内部抵抗を推定する（特許文献１参照）。

特開２０１８－１４２１０号公報

たとえば、特許文献１に開示された電池システムが電動車両に搭載される場合、車両の制御装置が電流センサおよび電圧センサの各々の検出値を取得し、当該検出値を用いてニッケル水素電池の内部抵抗を推定する。ここで、電流センサおよび電圧センサの双方から完全に同時に検出値を取得することは困難であることが知られている。つまり、たとえば、電流センサから検出値を取得してから電圧センサから検出値を取得するまでには微少ながらタイムラグが発生し得る。

そのため、たとえば、ニッケル水素電池に入出力されている電流が急変しており、それに伴なって電圧も急変している状態において電流および電圧が取得されると、ある時刻の電流に対応した電圧（以下「取得すべき電圧」ともいう）を正確に取得できず、取得すべき電圧と取得した電圧との差分（ズレ量）が大きくなってしまう可能性がある。ズレ量の大きい値がニッケル水素電池の内部抵抗の推定に用いられると、内部抵抗の推定精度が低下してしまうことが懸念される。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ニッケル水素電池を備える電池システムにおいて、ニッケル水素電池の内部抵抗の推定精度を向上させることである。

この開示に係る電池システムは、ニッケル水素電池と、ニッケル水素電池の内部抵抗を推定するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、所定時間の開始時刻である第１時刻から所定時間の終了時刻までの間にニッケル水素電池の電流および電圧を定められた単位時間毎に取得する。制御装置は、第１時刻に取得した第１電流と、第１時刻から単位時間が経過した第２時刻に取得した第２電流との差分の大きさが第１所定量以下であり、かつ、所定時間における第２電流から第２所定量以上の電流変化があった後のニッケル水素電池の電流の変動幅が第１所定量より小さい第３所定量以下である場合に、第２時刻から終了時刻までのニッケル水素電池の電流変化量および電圧変化量を用いて内部抵抗を推定する。

上記構成によれば、一定以上の電流変化があった場合に、ニッケル水素電池の内部抵抗の推定が行なわれる。これによって、たとえば、Ｉ－Ｖプロット法を用いて第２時刻から終了時刻までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗が推定される場合、各種センサの検出精度などによる測定誤差が内部抵抗を推定するための近似直線の傾きに与える影響を小さくすることができる。

また、上記構成によれば、第２時刻に取得された電池情報（電流，電圧）および終了時刻に取得された電池情報が、ニッケル水素電池の電流が急変している状態において取得されたものでないことが保証される。これによって、内部抵抗の推定にニッケル水素電池が安定した状態で取得された電池情報を用いることができる。

本開示によれば、ニッケル水素電池を備える電池システムにおいて、ニッケル水素電池の内部抵抗の推定精度を向上させることができる。

実施の形態に係る電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態に係る電池システムにおける内部抵抗の推定方法を説明するための図である。 第２条件を説明するための図である。 比較例を説明するための図である。 電池情報を理想的に取得した例を概略的に示した図である。 比較例において電池情報を実際に取得した例を概略的に示した図である。 実施の形態に係る電池システムにおいて電池情報を実際に取得した例を概略的に示した図である。 電池システムにおける電池の内部抵抗の推定処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る電池システム５が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車などの電動車両である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。

車両１は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（System Main Relay）２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ（Motor Generator：ＭＧ）５０と、駆動輪６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、監視ユニット２００とを備える。電池システム５は、蓄電装置１０、ＥＣＵ１００および監視ユニット２００を含んで構成される。

蓄電装置１０は、複数の電池が直列に積層された構成を有する。電池は、充放電可能なニッケル水素電池である。監視ユニット２００は、たとえば、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０などを含む。電圧センサ２１０は、蓄電装置１０に含まれる各電池の電圧を検出し、その検出結果を示す信号ＶＢをＥＣＵ１００に出力する。電流センサ２２０は、蓄電装置１０に入出力される電流を検出し、その検出結果を示す信号ＩＢをＥＣＵ１００に出力する。なお、電池電流ＩＢが正の値である場合は電池の放電を示し、負の値である場合は電池の充電を示す。温度センサ２３０は、蓄電装置１０に含まれる各電池の温度を検出し、その検出結果を示す信号ＴＢをＥＣＵ１００に出力する。なお、必ずしも電池単位で電圧および温度が監視される必要はなく、たとえば、複数の電池が積層されて構成されるモジュール単位あるいは蓄電装置単位で電圧および温度が監視されてもよい。

システムメインリレー２０は、一端が蓄電装置１０と電気的に接続され、他端がＰＣＵ４０と電気的に接続される。システムメインリレー２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。システムメインリレー２０が開状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が遮断される。システムメインリレー２０が閉状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が可能となる。

ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータ、および、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。

モータジェネレータ５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ１００ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

ＥＣＵ１００は、さらにタイマ回路１００ｃを含む。タイマ回路１００ｃは、予め設定された所定時間（後述）を計測可能に構成される。

（内部抵抗の推定）
ＥＣＵ１００は、監視ユニット２００から取得した電池情報（電池電圧ＶＢ，電池電流ＩＢ，電池温度ＴＢ）を用いて蓄電装置１０（各電池）の内部抵抗を推定する。内部抵抗の推定には、たとえば、いわゆるＩ－Ｖプロット法が用いられる。具体的には、ＥＣＵ１００は、ある単位時間毎に電池電流ＩＢと、取得した電池電流ＩＢに対応した電池電圧ＶＢとの組（ＩＢ，ＶＢ）を監視ユニット２００から取得して、横軸に電流ＩＢ、縦軸に電圧ＶＢを取った二次元座標にプロットする。そして、そのようにして得られる複数の点を近似する直線の傾きを算出し、算出された直線の傾きを電池の内部抵抗とすることができる。なお、概略的には、本実施の形態においては、２つの時刻における電池電流ＩＢおよび電池電圧ＶＢから求まる直線の傾きから電池の内部抵抗を推定する。図２を用いて、本実施の形態における電池の内部抵抗の推定について具体的に説明する。

図２は、本実施の形態に係る電池システム５における内部抵抗の推定方法を説明するための図である。図２の横軸には時刻ｔが示され、縦軸には電池電流ＩＢが示されている。図２には、所定時間において単位時間毎に取得した電池電流ＩＢおよび電池電圧ＶＢのうち、電池電流ＩＢの時間変化が示されている。

所定時間とは、たとえば、数百ミリ秒あるいは数秒などに設定される。所定時間は、たとえば、電池温度ＴＢに応じて設定されてもよい。本実施の形態においては、一例として所定時間が１秒に設定される例について説明する。図２に示される時刻ｔ１から時刻ｔ１１までが１秒に相当する。本実施の形態においては、時刻ｔ１に取得された電池電流を第１電流として定義する。そして、時刻ｔ１から単位時間（たとえば、０．１秒）後の時刻ｔ２に取得された電池電流を第２電流ｉ２、時刻ｔ２から単位時間後の時刻ｔ３に取得された電池電流を第３電流ｉ３、同様にして第４電流ｉ４～第１１電流ｉ１１を定義する。第１電流ｉ１が所定時間の開始時刻（時刻ｔ１）における電池電流であり、第１１電流ｉ１１が所定時間の終了時刻（時刻ｔ１１）における電池電流である。

つまり、所定時間において第１電流ｉ１～第１１電流ｉ１１の１１点が取得される。ＥＣＵ１００は、以下に説明する３つの条件（第１条件，第２条件，第３条件）を満たした場合に、時刻ｔ２および時刻ｔ１１に取得された電池電流および電池電圧、つまり、第２電流ｉ２と第２電流ｉ２に対応した電圧（以下「第２電圧ｖ２」ともいう）、および第１１電流ｉ１１と第１１電流ｉ１１に対応した第１１電圧ｖ１１を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗を推定する。なお、第１電流ｉ１に対応した電圧を「第１電圧ｖ１」、同様に第３～第１１電流ｉ３～ｉ１１に対応した電圧をそれぞれ第３～第１１電圧ｖ３～ｖ１１と定義する。

第１条件は、時刻ｔ２において取得された電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）が、電池に入出力される電池電流が急変している状態で取得されたものではないことを保証するために設定される条件である。換言すると、第１条件は、時刻ｔ２において取得された電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）が、電池が比較的安定した（入出力の変動が小さい）状態で取得された情報であることを保証するために設定される条件である。具体的には、第１条件は、第１電流ｉ１と第２電流ｉ２との差分の大きさ（以下「第１変化量」ともいう）ｄｉ１が第１所定量ＴＨ１以下であることである。第１所定量ＴＨ１は、電池システム５に要求される電池の内部抵抗の推定精度などに応じて適切に設定される値であり、たとえば、数アンペア程度が望ましい。

第２条件は、Ｉ－Ｖプロット法を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１における電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗を推定するにあたり、内部抵抗の推定精度を確保するために、ある一定以上の電流変化があったことを保証するために設定される条件である。第２条件は、第２電流ｉ２と第３電流ｉ３との電流変化量（以下「第２変化量」ともいう）ｄｉ２が第２所定量ＴＨ２以上であることである。第２所定量ＴＨ２は、電池の特性および使用環境などに応じて適切に設定される値であり、たとえば、数十アンペア程度に設定される。なお、本実施の形態における第２条件は、第２電流ｉ２と第３電流ｉ３との電流変化量が第２所定量ＴＨ２以上であることとしているが、これに限られるものではなく、所定時間において第２電流ｉ２から第２所定量ＴＨ２以上の電流変化があればよい。たとえば、第２電流ｉ２と第４電流ｉ４との電流変化量が第２所定量ＴＨ２以上であった場合には、第２条件を満たすとものとしてもよい。

図３は、第２条件を説明するための図である。図３－１は、電流変化量（ｄｉ）が小さい場合における内部抵抗の推定を概略的に示す図である。たとえば、図３－１の下図に示されるように、電流ｉ２と電流ｉ１１との電流変化量ｄｉが小さかった場合には、近接した２点で近似直線が引かれることになる。この場合、たとえば、電流センサまたは／および電圧センサの検出精度などに起因した誤差が小さなものであっても、当該誤差が近似直線の傾きに与える影響が大きくなる。そのため、近似直線の傾きから推定される電池の内部抵抗の推定精度が低下してしまうことが懸念される。

図３－２は、電流変化量（ｄｉ）が大きい場合における内部抵抗の推定を概略的に示す図である。たとえば、図３－２の下図に示されるように、電流ｉ２と電流ｉ１１との電流変化量ｄｉが大きかった場合には、２点間の距離が大きくなるので、上記の誤差が近似直線の傾きに与える影響は、２点間の距離が小さい場合よりも小さくなる。そのため、２点間の距離を一定以上にすることによって、Ｉ－Ｖプロット法による近似直線の傾きから推定される電池の内部抵抗の推定精度を確保することができる。

図２に戻り、第３条件は、時刻ｔ１１において取得された第１１電流ｉ１１および第１１電圧ｖ１１が、ヒステリシスの影響が大きい状態で取得された値ではないことを保証するために設定される条件である。ニッケル水素電池（電池）においては、充放電を繰り返すことにより負極（水素吸蔵合金）が活性化し、負極の反応抵抗が低下することが知られている。反応抵抗とは、電解液と活物質（正極活物質および負極活物質の表面）とにおける電荷の授受（電荷移動）に関連するインピーダンス成分である。負極の反応抵抗が低下することによって、ニッケル水素電池の内部抵抗が低下する。したがって、電池の内部抵抗を正確に推定するためには、負極の反応抵抗の低下分を考慮する必要がある。

ここで、電池の入出力は、過去の入出力の影響（電池の充放電履歴など）を受けやすいことが知られている（ヒステリシス）。たとえば、電池の電流が急変しているような状態で電池情報が取得された場合、ヒステリシスの影響によって取得した値と真値とに差が生じ得る。したがって、ヒステリシスの影響が大きい状態で検出された電流変化量および電圧変化量を用いて電池の内部抵抗を推定したとしても、負極の反応抵抗の低下分は、内部抵抗に正確には反映されないことが懸念される。

そこで、ＥＣＵ１００は、ヒステリシスの影響が緩和されて電池の内部抵抗を推定に負極の反応抵抗の低下分を反映できる状態において取得した電池情報を用いる。具体的には、ＥＣＵ１００は、第３条件を満たすか否かを判定することによって、ヒステリシスの影響が緩和されているかを判定する。第３条件は、第２電流ｉ２から第２変化量ｄｉ２以上の電流変化があった後の電池電流の変動幅（以下、単に「変動幅」ともいう）ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３以下となっていることである。本実施の形態においては、第３電流ｉ３から第１１電流ｉ１１までの電池電流の変動幅が変動幅ｄｉ３に相当する。時刻ｔ３から時刻ｔ１１における電池電流の変動幅ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３以下に収まっていれば、電流の変動幅が小さい状態であるので、ヒステリシスの影響が緩和されている状態であるといえる。つまり、第３条件が満たされることによって、電池の内部抵抗の推定に用いられる時刻ｔ１１（終了時刻）に取得された電池情報が、電池が安定した状態で取得された情報であることが保証される。第３所定量ＴＨ３は、第２所定量ＴＨ２よりも小さい値に設定される。第３所定量ＴＨ３は、たとえば、数アンペア程度に設定される。

なお、本実施の形態においては、第２電流ｉ２と第３電流ｉ３との電流変化量（第２変化量ｄｉ２）が第２所定量ＴＨ２以上であり、かつ、第３電流ｉ３から第１１電流ｉ１１まで電流の変動幅ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３以下であることを満たすことによって、換言すると、第２条件および第３条件を満たすことによって、第２電流ｉ２と第１１電流ｉ１１との電流変化量ｄｉが一定以上となることを保証している。

以上のように、ＥＣＵ１００は、上記の第１条件～第３条件をすべて満たしたときに、時刻ｔ２における電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）および時刻ｔ１１における電池情報（第１１電流ｉ１１，第１１電圧ｖ１１）を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗を推定する。

ここで、監視ユニット２００に含まれる電流センサ２２０および電圧センサ２１０の双方から完全に同時に検出値を取得することは困難であることが知られている。つまり、たとえば、電流センサ２２０から検出値を取得してから電圧センサ２１０から検出値を取得するまでには微少ながらタイムラグが発生し得る。ＥＣＵ１００は、監視ユニット２００から電池電流を示す信号を取得して電池電流として読み込む処理を行ない、そして次の制御周期に監視ユニット２００から電池電圧を示す信号を取得して電池電圧として読み込む処理を行なう。そのため、上記のそれぞれの処理に要する時間などに起因して上記のタイムラグが発生することが考えられる。

上記のタイムラグが発生すると、ある時刻に取得した電池電流と、当該電池電流に対応した電池電圧（取得すべき電圧）とを取得することができない。特に、電池に入出力されている電流が急変している状態においては、それに伴なって電圧も急変しているため、実際にＥＣＵ１００が取得した電圧と、取得すべき電圧との誤差が大きくなり得る。

図４は、比較例を説明するための図である。比較例においても本実施の形態と同様に、時刻ｔ２における電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）および時刻ｔ１１における電池情報（第１１電流ｉ１１，第１１電圧ｖ１１）を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗が推定される。比較例における電池の内部抵抗の推定は、第２条件および第３条件が満たされている場合に行なわれる。つまり、比較例においては、本実施の形態とは異なり、第１条件が考慮されていない。

図５は、電池情報を理想的に取得した例を概略的に示した図である。図５－１および後述する図６－１には、横軸には時刻ｔ、縦軸には電池電流ＩＢおよび電池電圧ＶＢが示されている。図５－１に示されるように、第２電流ｉ２および第２電流ｉ２に対応した第２電圧ｖ２はともに時刻ｔ２に取得されておりタイムラグが発生していない。

図５－２に示された実線Ｌ１は、理想的な状態において取得された時刻ｔ２および時刻ｔ１１における電池電流ＩＢおよび電池電圧ＶＢの組、つまり、（ｉ２，ｖ２）、（ｉ１１，ｖ１１）を二次元座標（横軸：ＩＢ、縦軸：ＶＢ）にプロットして求められた直線である。実線Ｌ１の傾きが電池の内部抵抗として推定される。

図６は、比較例において電池情報を実際に取得した例を概略的に示した図である。図６－１に示されるように、時刻ｔ２に第２電流ｉ２が取得されている。第２電流ｉ２に対応する第２電圧についても時刻ｔ２に取得することが理想的ではあるが、実際には上述したタイムラグの発生によって時刻ｔ２よりも遅れた時刻ｔ２ａ（ｔ２＜ｔ２ａ）に第２電圧ｖ２が取得されている。このタイムラグ（ｔ２ａ－ｔ２）によって、取得すべき電圧と取得した第２電圧ｖ２とにはズレ量が生じている。ｉ１，ｉ３～ｉ３およびｖ１～ｖ３についても同様に、電池電流に対する電池電圧の取得時刻にタイムラグが発生している。

図６－２に示される実線Ｌ１は図５－２の実線Ｌ１を示したものであり、破線Ｌ２は比較例において実際に取得した電池電流ＩＢおよび電池電圧ＶＢの組をプロットして求められた直線である。実線Ｌ１の傾きと破線Ｌ２の傾きとの差が、タイムラグに起因して電池電圧にズレ量が生じたことによる電池の内部抵抗の推定誤差を表わしている。

上記のように、電池電流および電池電圧の取得にタイムラグが発生すると、電池の内部抵抗の推定精度が低下してしまうことが懸念される。特に、電池に入出力される電池電流が急変している状態において電池電流および電池電圧が取得されると、ある時刻の電流に対応した電圧（取得すべき電圧）と、取得した電圧との差分（ズレ量）が大きくなってしまい、当該ズレ量を含んだ値を用いて内部抵抗が推定されることによって内部抵抗の推定精度が大きく低下し得る。

比較例においては、第３条件を満たすことを確認することによって、時刻ｔ１１に取得される電池情報（第１１電流ｉ１１，第１１電圧ｖ１１）が、電池に入出力される電池電流が急変していない状態において取得されたものであることを保証することができる。しかしながら、時刻ｔ２に取得される電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）については、電池に入出力される電池電流が急変していている状態において取得される可能性があることが懸念される。

そこで、本実施の形態においては、第１条件を考慮し、時刻ｔ２に取得される電池情報が電池に入出力される電池電流が急変していている状態において取得されたものではないことを保証している。これによって、図７に示されるように、第２電流ｉ２および第２電圧ｖ２の取得タイミングにタイムラグが発生してはいるものの、電池に入出力される電池電流が急変していない状態において時刻ｔ２における電池情報（第２電流ｉ２および第２電圧ｖ２）が取得されていることによって、時刻ｔ２ａに取得された電圧ｖ２と、時刻ｔ２に取得すべき電圧と差分（ズレ量）は小さなものとなっている。電池電流が急変していない状態において電池電流および電池電圧が取得されることによって、タイムラグの発生が与える電池の内部抵抗の推定精度への影響を緩和することができる。

（内部抵抗の推定処理の手順）
図８は、電池システム５における電池の内部抵抗の推定処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、車両１が作動中である場合においてＥＣＵ１００により繰り返し実行される。図８に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ＥＣＵ１００は、インデックスである変数ｎに１を代入して初期化する（ステップ１００、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ｎは自然数であり、たとえば、所定時間において、時刻ｔ１～ｔ１１のそれぞれにおいて電池情報が取得される場合には、１～１１の値をとる。ＥＣＵ１００は、変数ｎに代入されている値を判定する（Ｓ１１０）。

ＥＣＵ１００は、変数ｎが１である場合（Ｓ１１０においてｎ＝１）、開始時刻（第１時刻）ｔ１における電池電流および電池電圧を監視ユニット２００から第１電流ｉ１および第１電圧ｖ１としてそれぞれ取得し、メモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１２０）。

ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮであるか否かを判定する（Ｓ１６０）。なお、図２で示した本実施の形態の例においては、Ｎの値は１１である。ＥＣＵ１００は、変数ｎの値が１でありＮでなはいため、Ｓ１６０においてＮＯを選択し、処理をＳ１６５に進める。Ｓ１６５において、ＥＣＵ１００は、変数ｎに１を加算し変数ｎを２として（Ｓ１６５）、処理をＳ１１０に戻す。

ＥＣＵ１００は、ｎが２である場合（Ｓ１１０においてｎ＝２）、時刻ｔ２における電池電流および電池電圧を監視ユニット２００から第２電流ｉ２および第２電圧ｖ２としてそれぞれ取得し、メモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１３０）。

ＥＣＵ１００は、Ｓ１４０において第１条件を満たすか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、第１電流ｉ１と第２電流ｉ２との差分の大きさである第１変化量ｄｉ１を算出し、第１変化量ｄｉ１が第１所定量ＴＨ１以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、第１変化量ｄｉ１が第１所定量ＴＨ１より大きい場合（Ｓ１４０においてＮＯ）、第２電流ｉ２および第２電圧ｖ２が電池電流が急変している状態で取得された値であると判定して、電池の内部抵抗の推定を行なわずに、処理を終了させる。

一方、ＥＣＵ１００は、第１変化量ｄｉ１が第１所定量ＴＨ１以下である場合（Ｓ１４０においてＹＥＳ）、処理をＳ１６０に進める。そして、ＥＣＵ１００は、変数ｎの値が２でありＮではないので、処理をＳ１６５に進めて変数ｎに１を加算し（Ｓ１６５）、処理をＳ１１０に戻す。

ＥＣＵ１００は、変数ｎが３以上である場合（Ｓ１１０においてｎ≧３）、時刻ｔｎにおける電池電流および電池電圧を監視ユニット２００から第ｎ電流ｉｎおよび第ｎ電圧ｖｎとしてそれぞれ取得し、メモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１５０）。この処理を変数ｎの値がＮとなるまで繰り返し実行する。

ＥＣＵ１００は、Ｓ１６０において変数ｎがＮに達すると（Ｓ１６０においてＹＥＳ）、第２条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１７０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、第２電流ｉ２と第３電流ｉ３との差分の大きさである第２変化量ｄｉ２が第２所定量ＴＨ２以上となっているか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、第２変化量ｄｉ２が第２所定量ＴＨ２より小さい場合（Ｓ１７０においてＮＯ）、Ｉ－Ｖプロット法による電池の内部抵抗の推定において一定以上の精度を確保できる程度に電流が変化していないと判定し、電池の内部抵抗の推定を行なわずに、処理を終了させる。

一方、ＥＣＵ１００は、第２変化量ｄｉ２が第２所定量ＴＨ２以上である場合（Ｓ１７０においてＹＥＳ）、第３条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１８０）。具体的には、ＥＣＵ１００は、第３電流ｉ３から第１１電流ｉ１１までの電池電流の変動幅ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３以下であるか否かを判定する。

ＥＣＵ１００は、変動幅ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３より大きい場合（Ｓ１８０においてＮＯ）、時刻ｔ１１において取得された電池情報（第１１電流ｉ１１，第１１電圧ｖ１１）がヒステリシスの影響を受けた状態で取得された可能性があると判定し、電池の内部抵抗の推定を行なわずに、処理を終了させる。

一方、ＥＣＵ１００は、変動幅ｄｉ３が第３所定量ＴＨ３以下である場合（Ｓ１８０においてＹＥＳ）、時刻ｔ２において取得された電池情報（第２電流ｉ２，第２電圧ｖ２）および時刻ｔ１１において取得された電池情報（第１１電流ｉ１１，第１１電圧ｖ１１）を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗を推定する（Ｓ１９０）。

以上のように、第１条件～第３条件がすべて満たされた状態で取得された電池の電池情報（電池電流，電池電圧）を用いて、時刻ｔ２から時刻ｔ１１（終了時刻）までの電池の電流変化量および電圧変化量から内部抵抗が推定される。これによって、電池の内部抵抗の推定精度を向上させることができる。

（１）第１条件は、時刻ｔ１（開始時刻）に取得された第１電流と時刻ｔ２に取得された第２電流との差分の大きさである第１変化量ｄｉ１が第１所定量ＴＨ１以下であることである。第１条件を満たす状態における電池情報を電池の内部抵抗の推定に用いることによって、時刻ｔ２に取得された第２電流ｉ２および第２電圧ｖ２が、電池が安定した状態で取得された値であることを保証することができる。ゆえに、たとえば、第２電流ｉ２が取得されてから第２電圧ｖ２が取得されるまでのタイムラグがあっても、取得した第２電圧ｖ２と取得すべき電圧（真値）との差分を小さくすることができる。

（２）第２条件は、第２電流から第２所定量以上の電流変化があったことである。第２条件が満たされることによって、たとえば、Ｉ－Ｖプロット法を用いて時刻ｔ２から時刻ｔ１１までの電流変化量および電圧変化量から電池の内部抵抗が推定される場合、各センサの検出精度などによる測定誤差が内部抵抗を推定するための近似直線の傾きに与える影響を小さくすることができる。

（３）第３条件は、第２電流から第２所定量以上の電流変化があった後のニッケル水素電池の電流の変動幅が第３所定量以下であることである。第３条件が満たされることによって、電池の内部抵抗の推定に用いられる終了時刻（時刻ｔ１１）に取得された電流および電圧が、電池が安定した状態で取得されたものであることを保証することができる。

なお、本実施の形態においては、第１条件～第３条件を満たしているか否かの判定は、種々のタイミングで行なわれればよい。たとえば、所定時間において、ｔ１～ｔ１１における電池情報をすべて取得してから行なわれてもよいし、各条件が判定可能となった時点で当該条件の判定が行なわれてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、５ 電池システム、１０ 蓄電装置、２０ システムメインリレー、５０ モータジェネレータ、６０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ、１００ａ ＣＰＵ、１００ｂ メモリ、１００ｃ タイマ回路、２００ 監視ユニット、２１０ 電圧センサ、２２０ 電流センサ、２３０ 温度センサ、Ｌ１ 実線、Ｌ２ 破線、ＶＢ 電池電圧、ｄｉ１ 第１変化量、ｄｉ２ 第２変化量、ｄｉ３ 変動幅、ＩＢ 電池電流、ＴＢ 電池温度。

Claims (1)

1. ニッケル水素電池と、
   前記ニッケル水素電池の内部抵抗を推定するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   所定時間の開始時刻である第１時刻から前記所定時間の終了時刻までの間に前記ニッケル水素電池の電流および電圧を定められた単位時間毎に取得し、
   前記第１時刻に取得した第１電流と、前記第１時刻から前記単位時間が経過した第２時刻に取得した第２電流との差分の大きさが第１所定量以下であり、かつ、前記第２時刻以降に前記第２電流から第２所定量以上の電流変化があった後の前記ニッケル水素電池の電流の値の変動幅が前記第２所定量より小さい第３所定量以下である場合に、前記第２電流と前記終了時刻に取得した電流との電流変化量および前記第２時刻に取得した電圧と前記終了時刻に取得した電圧との電圧変化量を用いて前記内部抵抗を推定し、
   前記第１所定量は、前記ニッケル水素電池に入出力される電流の値の変動量を判断するための値であり、前記内部抵抗を推定する精度に応じて設定され、
   前記第２所定量は、前記内部抵抗を推定する精度を確保するための値であり、前記ニッケル水素電池の特性に応じて設定され、
   前記第３所定量は、ヒステリシスの影響を判断するための値であり、前記ニッケル水素電池の特性に応じて設定される、電池システム。

Images