JP7234957B2 - バッテリー制御装置、方法、プログラム、及び車両 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリーを制御するバッテリー制御装置などに関する。

リチウムイオン電池のように充放電可能な二次バッテリーは、充放電が繰り返されるとバッテリーの満充電容量が徐々に低下して劣化していく。バッテリーの劣化はバッテリーを使用するシステムに影響を及ぼすため、バッテリーの満充電容量を好適に管理する必要がある。

バッテリーの満充電容量を好適に管理する手法として、例えば特許文献１乃至４には、電流積算法を用いてバッテリーの満充電容量を推定する技術が様々に提案されている。

特開２０１７－０９６８５１号公報 特開２００８－２４１３５８号公報 特開２０１７－０６２１７５号公報 特開２０１７－０９１８５２号公報

電流積算法を用いてバッテリーの満充電容量を推定する処理では、満充電容量を精度よく推定するために蓄電率差を大きくとる充放電処理を実施する必要がある。このため、精度を優先して満充電容量の推定処理を頻繁に実施してしまうと、バッテリーの劣化を促進させてしまう虞がある。

本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、バッテリーの劣化促進を抑えつつ、バッテリーの満充電容量を精度よく推定することができるバッテリー制御装置などを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、バッテリーを制御するバッテリー制御装置であって、バッテリーの状態を取得する取得部と、充電処理を実施して得られるバッテリーの充電電流を積算した電流積算値に基づいてバッテリーの満充電容量を推定する第１推定手法、及び経年に伴うバッテリーの劣化状態を示す経年劣化データに基づいてバッテリーの満充電容量を推定する第２推定手法を、取得部が取得した状態に基づいて選択してバッテリーの満充電容量を推定する推定部と、を備える。

上記本開示のバッテリー制御装置によれば、少なくともバッテリー温度に基づいて、電流積算法を用いた満充電容量推定手法と、経年劣化データを用いた満充電容量推定手法とを使い分けるため、バッテリーの劣化促進を抑えつつ、バッテリーの満充電容量を精度よく推定することができる。

第１の実施形態に係るバッテリー制御装置とその周辺部の機能ブロック図 バッテリーの経年劣化データの一例を示す図 第１の実施形態に係るバッテリー制御装置が行う制御の処理フローチャート 第２の実施形態に係るバッテリー制御装置とその周辺部の機能ブロック図 第２の実施形態に係るバッテリー制御装置が行う制御の処理フローチャート 第３の実施形態に係るバッテリー制御装置とその周辺部の機能ブロック図 第３の実施形態に係るバッテリー制御装置が行う制御の処理フローチャート 第４の実施形態に係るバッテリー制御装置とその周辺部の機能ブロック図 第４の実施形態に係るバッテリー制御装置が行う制御の処理フローチャート 第４の実施形態に係るバッテリー制御装置が行う制御の処理フローチャートの変形例

本開示のバッテリー制御装置は、バッテリーの状態に基づいて、バッテリーを高電圧にして得た充電電流積算値に基づく第１推定手法及びバッテリーの経年劣化データに基づく第２推定手法を選択的に用いて、バッテリーの満充電容量の推定を実施する。これにより、バッテリーの劣化促進を抑えつつ、バッテリーの満充電容量を好適に推定することができる。

本開示のバッテリー制御装置は、一例として、冗長的な構成の電源システムを採用して手動運転と自動運転とを切り替え可能とした車両などに搭載することができる。以下、本開示の一実施形態について、車両に搭載された場合を例に挙げて、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
［構成］
図１は、本開示の第１の実施形態に係るバッテリー制御装置１０とその周辺部の機能ブロック図である。図１に例示した機能ブロックは、バッテリー制御装置１０と、電源制御ＥＣＵ５０と、バッテリー６０と、を備える。バッテリー制御装置１０は、取得部１１と、計時部１２と、記憶部１３と、推定部１４と、を備える。

バッテリー６０は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池などの充放電可能に構成された二次電池である。バッテリー６０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と呼ばれる電子機器や電装部品などの装置（図示せず）に、自らが蓄えている電力を供給することが可能である。手動運転と自動運転とを切り替え可能な車両に搭載する場合には、バッテリー６０を、自動運転時にメインバッテリーをバックアップするサブバッテリーとして用いることができる。

電源制御ＥＣＵ５０は、バッテリー６０を含む電源システム全体の制御を司る電子機器である。電源制御ＥＣＵ５０は、バッテリー６０の情報として電圧、電流、及び温度を検出する。この電源制御ＥＣＵ５０には、例えば電圧センサー、電流センサー、及び温度センサーを用いてバッテリー６０の電圧、電流、及び温度を監視するＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。検出したバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）は、バッテリー制御装置１０に出力される。

また、電源制御ＥＣＵ５０は、バッテリー制御装置１０から出力される充電指示に基づいて、バッテリー６０の充電制御を実施する。電源制御ＥＣＵ５０には、バッテリー６０の電圧及び電流を制御可能なＤＣＤＣコンバーター及びこのＤＣＤＣコンバーターを制御することができるＥＣＵの一部又は全部を含むことができる。充電制御は、バッテリー６０の蓄電率ＳＯＣ（State Of Charge）が予め定められた高い蓄電率に達するまで行われる。

バッテリー制御装置１０は、バッテリー６０の満充電容量を推定するための制御を実行する。このバッテリー制御装置１０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する取得部１１、計時部１２、記憶部１３、及び推定部１４の各機能を実現する。

取得部１１は、電源制御ＥＣＵ５０からバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）を取得する。

計時部１２は、バッテリー６０に対して実施される充電処理の終了を判断するために用いられる時間である「タイムアウト時間」を計時する。また、計時部１２は、バッテリー６０が車両に搭載されてから現在までに経過した日数及び時間を示す期間である「バッテリー６０の使用期間」を計時する。

記憶部１３は、経年に伴うバッテリー６０の劣化状態を示したデータである「経年劣化データ」を記憶する。経年劣化データとは、使用を開始してから（又は車両に搭載されてから）経過した時間に伴うバッテリー６０の容量維持率であって、一例として新品時の満充電容量に対する劣化後の満充電容量の割合や差分を経過年数や経過日数で示したデータである。図２に、バッテリー６０の経年劣化データの一例を示す。また、記憶部１３は、現在のバッテリー６０の満充電容量を記憶する。記憶部１３に記憶される満充電容量は、後述する推定部１４によってバッテリー６０の満充電容量が推定されるごとに、記憶済みの満充電容量が新たに推定された満充電容量によって更新される。

推定部１４は、バッテリー６０の状態に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する処理を好適に実施する。バッテリー６０の状態には、取得部１１が取得したバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）、計時部１２が計時するバッテリー６０の使用期間、及び記憶部１３が記憶するバッテリー６０の経年劣化データが、含まれる。満充電容量を推定する際には、次に示す第１推定手法及び第２推定手法のいずれかの手法が選択的に用いられる。

第１推定手法は、バッテリー６０から得られた電流積算値に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する手法である。この第１推定手法による推定は、バッテリー６０を第１電圧から第２電圧まで充電する充電処理を実施し、この充電処理において検出されるバッテリー６０の充電電流を積算した電流積算値から充電可能な最大蓄電率を導出することによって行われる。この第１推定手法には、周知の電流積算法を用いることができる。第１電圧は、バッテリー６０の現在の電圧であり、第２電圧は、充電処理の終了として予め規定されたバッテリー６０の蓄電率に対応した電圧である。

第２推定手法は、バッテリー６０の経年劣化に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する手法である。この第２推定手法による推定は、前回推定されて記憶部１３に記憶されているバッテリー６０の満充電容量を、記憶部１３に記憶されたバッテリー６０の経年劣化データ及び計時部１２で計時されるバッテリー６０の使用期間から導出される補正値で補正することによって行われる。例えば、前回推定された（記憶部１３に記憶されている）バッテリー６０の満充電容量が「９０％」であり、使用期間が２年である現時点における経年劣化データから導出される補正値が「－５％」である場合には、バッテリー６０の新たな（記憶部１３に記憶する）満充電容量として「８５％」（＝９０％－５％）が推定されることとなる。

この第１の実施形態において、第１推定手法と第２推定手法とをどのように使い分けてバッテリー６０の満充電容量を推定するのかについて、以下に説明を行う。

［制御］
次に、図３をさらに参照して、第１の実施形態に係るバッテリー制御装置１０が実行する制御を説明する。図３は、バッテリー制御装置１０が行うバッテリー６０の満充電容量を推定するバッテリー推定制御の処理手順を示すフローチャートである。

図３に示すバッテリー推定制御は、車両の電源システムがオン状態（ＩＧ－ＯＮ、ＲＥＡＤＹ－ＯＮなど）になると開始され、電源システムがオフ状態（ＩＧ－ＯＦＦ、ＲＥＡＤＹ－ＯＦＦなど）になるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１０１：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、取得部１１によって取得されたバッテリー６０の温度が第１温度以上であるか否かを判断する。この判断は、バッテリー６０の状態が、劣化が進む傾向にある高温の状態になっているか否かを判断するために行われる。よって、第１温度は、バッテリー６０の容量やサイズ及びバッテリー６０に要求される寿命期間などに基づいて、バッテリー６０の劣化を判断するための最適な温度に設定される。

バッテリー６０の温度が第１温度以上である場合は（Ｓ１０１、はい）、バッテリー６０が比較的劣化が進み易い状態にあると判断されて、ステップＳ１０２に処理が進む。これに対して、バッテリー６０の温度が第１温度未満である場合は（Ｓ１０１、いいえ）、バッテリー６０が比較的劣化が進み難い状態にあると判断されて、ステップＳ１０８に処理が進む。

ステップＳ１０２：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、計時部１２にタイムアウト時間の計時を指示する。この指示に基づいて、計時部１２は、タイムアウト時間をクリアして、ゼロから時間のカウントを開始する。このタイムアウト時間は、後述するステップＳ１０４において、充電処理の終了を判断するために用いられる。タイムアウト時間の計時が開始されると、ステップＳ１０３に処理が進む。

ステップＳ１０３：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、電源制御ＥＣＵ５０に対してバッテリー６０の充電処理の開始を指示する。そして、推定部１４は、充電処理の指示と共に、取得部１１によって取得されたバッテリー６０の充電電流の積算を開始する。充電処理及び電流積算が開始されると、ステップＳ１０４に処理が進む。

ステップＳ１０４：バッテリー制御装置１０の計時部１２は、カウントしているタイムアウト時間が第１時間未満であるか否かを判断する。この判断は、充電処理に長い時間が掛かる場合には電流積算値に含まれる誤差（電流センサー誤差など）が拡大するため、充電処理をこのまま継続してよいか否かを判断するために行われる。よって、第１時間は、電流積算値に求められる精度などに基づいて、誤差が許容される範囲において最適な時間が設定される。

タイムアウト時間が第１時間未満である場合は（Ｓ１０４、はい）、ステップＳ１０５に処理が進み、タイムアウト時間が第１時間以上である場合は（Ｓ１０４、いいえ）、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０５：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、バッテリー６０が充電処理を終了してもよい状態になったか否かを判断する。この判断は、例えば、充電処理の終了として予め規定されたバッテリー６０の蓄電率に対応する電圧を、バッテリー制御装置１０が取得できたか否かを判断することで可能である。蓄電率に対応する電圧とは、バッテリー６０が有するＳＯＣ－ＯＣＶ特性曲線から導出できる開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）である。この開回路電圧は、取得部１１によって取得されるバッテリー６０の閉回路電圧（ＣＣＶ：Close Circuit Voltage）から演算することができる。

バッテリー６０の充電処理が完了した場合は（Ｓ１０５、はい）、ステップＳ１０６に処理が進み、バッテリー６０の充電処理が完了していない場合は（Ｓ１０５、いいえ）、ステップＳ１０４に処理が進む。

ステップＳ１０６：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、充電処理によって得られた電流積算値に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する（第１推定手法を用いた推定）。推定された満充電容量は、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新される。バッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０７：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、電源制御ＥＣＵ５０に対してバッテリー６０の充電処理の終了を指示する。充電処理が終了されると、ステップＳ１０１に処理が進む。

ステップＳ１０８：バッテリー制御装置１０の推定部１４は、経年に伴うバッテリー６０の劣化状態を示す経年劣化データに基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する（第２推定手法を用いた推定）。推定された満充電容量は、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新される。バッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ１０１に処理が進む。

上述した第１の実施形態によれば、バッテリー６０が比較的劣化が進み易い高温状態（第１温度以上）にある場合には、高電圧（高蓄電率）までバッテリー６０を充電する第１推定手法（ステップＳ１０３～Ｓ１０７）を用いて、満充電容量を高精度で推定する。一方、バッテリー６０が比較的劣化が進み難い低温状態（第１温度未満）にある場合には、経年劣化データに基づいて補正する第２推定手法（ステップＳ１０８）を用いて、満充電容量を簡易的に推定する。この制御によって、バッテリー６０が高電圧（高蓄電率）となる回数を低減できるので、バッテリー６０の劣化促進を抑えつつ、バッテリー６０の満充電容量を推定することができる。

＜第２の実施形態＞
［構成］
図４は、本開示の第２の実施形態に係るバッテリー制御装置２０とその周辺部の機能ブロック図である。図４に例示した機能ブロックは、バッテリー制御装置２０と、電源制御ＥＣＵ５０と、バッテリー６０と、を備える。バッテリー制御装置２０は、取得部１１と、計時部２２と、記憶部１３と、推定部２４と、を備える。

第２の実施形態に係るバッテリー制御装置２０は、バッテリー制御装置２０の構成が、上記第１の実施形態に係るバッテリー制御装置１０と異なる。以下、この異なる構成を中心にバッテリー制御装置２０を説明する。なお、バッテリー制御装置２０におけるバッテリー制御装置１０と同じ構成については、同一の参照番号を付してその説明を一部省略する。

バッテリー制御装置２０は、バッテリー６０の満充電容量を推定するための制御を実行する。このバッテリー制御装置２０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する取得部１１、計時部２２、記憶部１３、及び推定部２４の各機能を実現する。

取得部１１は、電源制御ＥＣＵ５０からバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）を取得する。

計時部２２は、バッテリー６０に対して実施される充電処理の終了を判断するために用いられる時間である「タイムアウト時間」を計時する。また、計時部２２は、バッテリー６０が車両に搭載されてから現在までに経過した日数及び時間を示す期間である「バッテリー６０の使用期間」を計時する。さらに、計時部２２は、後述する推定部２４においてバッテリー６０の満充電容量が前回に推定されてから経過した期間（日数及び時間）、すなわち満充電容量の推定が継続して行われていない期間である「バッテリー６０の未学習期間」を計時する。なお、バッテリー６０が車両に搭載された直後やバッテリー６０が交換された直後は、バッテリー６０の満充電容量が推定されたときと同様に、未学習期間がクリアされて計時が新たに開始される。

記憶部１３は、バッテリー６０の経年劣化データ及び現在のバッテリー６０の満充電容量を、それぞれ記憶する。満充電容量は、後述する推定部２４によってバッテリー６０の満充電容量が推定されるごとに更新される。

推定部２４は、バッテリー６０の状態に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する処理を好適に実施する。バッテリー６０の状態には、取得部１１が取得したバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）、計時部２２が計時するバッテリー６０の使用期間及び未学習期間、並びに記憶部１３が記憶するバッテリー６０の経年劣化データが、含まれる。満充電容量を推定する際には、上述した第１推定手法及び第２推定手法のいずれかの手法が選択的に用いられる。

この第２の実施形態において、第１推定手法と第２推定手法とをどのように使い分けてバッテリー６０の満充電容量を推定するのかについて、以下に説明を行う。

［制御］
次に、図５をさらに参照して、第２の実施形態に係るバッテリー制御装置２０が実行する制御を説明する。図５は、バッテリー制御装置２０が行うバッテリー６０の満充電容量を推定するバッテリー推定制御の処理手順を示すフローチャートである。

図５に示すフローチャートは、図３に示す第１の実施形態のフローチャートにステップＳ２０１、Ｓ２０２、及びＳ２０３の処理をさらに加えたものである。なお、図５におけるステップＳ２０１、Ｓ２０２、及びＳ２０３以外のステップは、図３で説明した処理と同じであるため、説明の一部を省略する。

車両の電源システムがオン状態になってバッテリー推定制御が開始されると、まずステップＳ２０１の処理が行われる。

ステップＳ２０１：バッテリー制御装置２０の推定部２４は、計時部２２が計時する未学習期間が第１期間以上であるか否かを判断する。この判断は、必要以上にバッテリー６０の満充電容量の推定を行わないようにするために判断される。よって、第１期間は、バッテリー６０の品質管理のために予め定められた満充電容量を推定する頻度や最小回数などに基づいて、最適な期間に設定される。例えば、少なくとも２ヶ月に１回はバッテリー６０の満充電容量を推定しなければならない規定であれば、第１期間を２ヶ月に設定することができる。

未学習期間が第１期間以上である場合は（Ｓ２０１、はい）、バッテリー６０の満充電容量を推定する時期であると判断されて、ステップＳ１０１に処理が進む。これに対して、未学習期間が第１期間未満である場合は（Ｓ２０１、いいえ）、まだバッテリー６０の満充電容量を推定する時期ではないと判断されて、ステップＳ２０１に処理が進む。

ステップＳ１０６において、第１推定手法を用いて推定されたバッテリー６０の満充電容量によって、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ２０２に処理が進む。

ステップＳ２０２：バッテリー制御装置２０の計時部２２は、バッテリー６０の未学習期間をクリアして計時を新たに開始する「未学習期間のリセット」を実施する。未学習期間がリセットされると、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０８において、第２推定手法を用いて推定されたバッテリー６０の満充電容量によって、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ２０３に処理が進む。

ステップＳ２０３：バッテリー制御装置２０の計時部２２は、バッテリー６０の未学習期間をクリアして計時を新たに開始する「未学習期間のリセット」を実施する。未学習期間がリセットされると、ステップＳ１０１に処理が進む。

上述した第２の実施形態によれば、バッテリー６０の満充電容量を推定する必要があると判断された（第１期間以上）場合にのみ、バッテリー６０の満充電容量を推定する。これにより、バッテリー６０の満充電容量が頻繁に行われることを抑制できる。

＜第３の実施形態＞
［構成］
図６は、本開示の第３の実施形態に係るバッテリー制御装置３０とその周辺部の機能ブロック図である。図６に例示した機能ブロックは、バッテリー制御装置３０と、電源制御ＥＣＵ５０と、バッテリー６０と、を備える。バッテリー制御装置３０は、取得部１１と、計時部３２と、記憶部１３と、推定部３４と、を備える。

第３の実施形態に係るバッテリー制御装置３０は、バッテリー制御装置３０の構成が、上記第１の実施形態に係るバッテリー制御装置１０と異なる。以下、この異なる構成を中心にバッテリー制御装置３０を説明する。なお、バッテリー制御装置３０におけるバッテリー制御装置１０及び２０と同じ構成については、同一の参照番号を付してその説明を一部省略する。

バッテリー制御装置３０は、バッテリー６０の満充電容量を推定するための制御を実行する。このバッテリー制御装置３０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する取得部１１、計時部３２、記憶部１３、及び推定部３４の各機能を実現する。

取得部１１は、電源制御ＥＣＵ５０からバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）を取得する。

計時部３２は、バッテリー６０に対して実施される充電処理の終了を判断するために用いられる時間である「タイムアウト時間」を計時する。また、計時部３２は、バッテリー６０が車両に搭載されてから現在までに経過した日数及び時間を示す期間である「バッテリー６０の使用期間」を計時する。さらに、計時部２２は、後述する推定部３４においてバッテリー６０の満充電容量が前回に推定されてから経過した期間（日数及び時間）、すなわち満充電容量の推定が継続して行われていない期間である「バッテリー６０の未学習期間」を計時する。なお、バッテリー６０が車両に搭載された直後やバッテリー６０が交換された直後は、バッテリー６０の満充電容量が推定されたときと同様に、未学習期間がクリアされて計時が新たに開始される。

記憶部１３は、バッテリー６０の経年劣化データ及び現在のバッテリー６０の満充電容量を、それぞれ記憶する。満充電容量は、後述する推定部３４によってバッテリー６０の満充電容量が推定されるごとに更新される。

推定部３４は、バッテリー６０の状態に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する処理を好適に実施する。バッテリー６０の状態には、取得部１１が取得したバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）、計時部３２が計時するバッテリー６０の使用期間及び未学習期間、並びに記憶部１３が記憶するバッテリー６０の経年劣化データが、含まれる。満充電容量を推定する際には、上述した第１推定手法及び第２推定手法のいずれかの手法が選択的に用いられる。

この第２の実施形態において、第１推定手法と第２推定手法とをどのように使い分けてバッテリー６０の満充電容量を推定するのかについて、以下に説明を行う。

［制御］
次に、図７をさらに参照して、第３の実施形態に係るバッテリー制御装置３０が実行する制御を説明する。図７は、バッテリー制御装置３０が行うバッテリー６０の満充電容量を推定するバッテリー推定制御の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すフローチャートは、図３に示す第１の実施形態のフローチャートにステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、及びＳ３０４の処理をさらに加えたものである。なお、図７におけるステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、及びＳ３０４以外のステップは、図３で説明した処理と同じであるため、説明の一部を省略する。

ステップＳ１０１において、取得部１１によって取得されたバッテリー６０の温度が第１温度以上である場合は（Ｓ１０１、はい）、ステップＳ３０１に処理が進み、バッテリー６０の温度が第１温度未満である場合は（Ｓ１０１、いいえ）、ステップＳ３０２に処理が進む。

ステップＳ３０１：バッテリー制御装置３０の推定部３４は、計時部３２が計時する未学習期間が第１期間以上であるか否かを判断する。この判断は、劣化が進み易い高温の状態になっているバッテリー６０に対して、バッテリー６０に負荷の掛かる第１推定手法を用いた推定を実施する回数を制限するために行われる。よって、第１期間は、バッテリー６０の品質管理のために予め定められた満充電容量を推定する頻度や最小回数などに基づいて、最適な期間に設定される。

例えば、１年間に少なくとも２回はバッテリー６０の満充電容量を推定しなければならない規定において、バッテリー６０の温度が第１温度以上になる期間が夏季を含む６ヶ月であり、かつ、２回に１回はタイムアウトなどによって推定が未完了に終わる失敗の可能性があるような場合には、第１期間を２ヶ月に設定することができる。この設定により、バッテリー６０の温度が第１温度以上になる６ヶ月間の内、３回は第１推定手法を用いた推定を実施することができ、そのうち２回が推定に失敗したとしても１回は成功した推定が可能となる。この例では、第１期間を２ヶ月より短くすればするほど、第１推定手法を用いた推定を実施する回数が増えるため、バッテリー６０に掛かる負荷が大きくなる。反対に、第１期間を２ヶ月より長くすればするほど、バッテリー６０に掛かる負荷は少なくできるが、第１推定手法を用いた推定を実施する回数が減るため、推定失敗によって規定を満足できなくなる虞ある。よって、第１期間は、このトレードオフを考慮しつつ、バッテリー６０が使用される温度環境（寒冷地や温暖地）などにも基づいて、最適な期間に設定することが望ましい。

未学習期間が第１期間以上である場合は（Ｓ３０１、はい）、バッテリー６０の満充電容量を推定する時期であると判断されて、ステップＳ１０２に処理が進む。これに対して、未学習期間が第１期間未満である場合は（Ｓ３０１、いいえ）、まだバッテリー６０の満充電容量を推定する時期ではないと判断されて、ステップＳ１０１に処理が進む。

ステップＳ３０２：バッテリー制御装置３０の推定部３４は、計時部３２が計時する未学習期間が第２期間以上であるか否かを判断する。この判断は、劣化が進み難い低温の状態になっているバッテリー６０に対して、第２推定手法を用いた推定を実施する回数を制限するために行われる。この第２期間も第１期間と同様に、バッテリー６０の品質管理のために予め定められた満充電容量を推定する頻度や最小回数、バッテリー６０が使用される温度環境（寒冷地や温暖地）などに基づいて、最適な期間に設定される。

この第２推定手法を用いた推定は、バッテリー６０に負荷が掛からない補正による推定であり失敗がないため、第１推定手法と比べて多く実施する必要がない。よって、上述した例のように、１年間に少なくとも２回はバッテリー６０の満充電容量を推定しなければならない規定であれば、バッテリー６０の温度が第１温度未満になる冬季を含む６ヶ月の期間に少なくとも１回は第２推定手法を用いた推定ができるように、第２期間を設定することができる。具体的には、第２推定手法による推定回数が、第１推定手法による推定回数である３回よりも少ない２回以下となるように、第２期間を３ヶ月に設定することができる。このように、第２期間は、第１期間よりも長い期間に設定されるとよい。

未学習期間が第２期間以上である場合は（Ｓ３０２、はい）、バッテリー６０の満充電容量を推定する時期であると判断されて、ステップＳ１０８に処理が進む。これに対して、未学習期間が第２期間未満である場合は（Ｓ３０２、いいえ）、まだバッテリー６０の満充電容量を推定する時期ではないと判断されて、ステップＳ１０１に処理が進む。

ステップＳ１０６において、第１推定手法を用いて推定されたバッテリー６０の満充電容量によって、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ３０３に処理が進む。

ステップＳ３０３：バッテリー制御装置３０の計時部３２は、バッテリー６０の未学習期間をクリアして計時を新たに開始する「未学習期間のリセット」を実施する。未学習期間がリセットされると、ステップＳ１０７に処理が進む。

ステップＳ１０８において、第２推定手法を用いて推定されたバッテリー６０の満充電容量によって、記憶部１３に記憶されてバッテリー６０の満充電容量が更新されると、ステップＳ３０４に処理が進む。

ステップＳ３０４：バッテリー制御装置３０の計時部３２は、バッテリー６０の未学習期間をクリアして計時を新たに開始する「未学習期間のリセット」を実施する。未学習期間がリセットされると、ステップＳ１０１に処理が進む。

上述した第３の実施形態によれば、バッテリー６０が比較的劣化が進み易い高温状態（第１温度以上）にあっても、未学習期間が短い（第１期間未満）場合には、バッテリー６０の満充電容量を推定しない。これにより、第１推定手法を用いた推定によってバッテリー６０に掛かる負荷を抑制することができる。一方、バッテリー６０が比較的劣化が進み難い低温状態（第１温度未満）にあっても、未学習期間が短い（第２期間未満）場合には、バッテリー６０の満充電容量を推定しない。これにより、バッテリー６０の満充電容量がほとんど変動することがない期間において、第２推定手法を用いた推定が頻繁に行われることを抑制できる。

＜第４の実施形態＞
［構成］
図８は、本開示の第４の実施形態に係るバッテリー制御装置４０とその周辺部の機能ブロック図である。図８に例示した機能ブロックは、バッテリー制御装置４０と、電源制御ＥＣＵ５０と、バッテリー６０と、を備える。バッテリー制御装置４０は、取得部４１と、計時部３２と、記憶部４３と、推定部４４と、を備える。

第４の実施形態に係るバッテリー制御装置４０は、バッテリー制御装置４０の構成が、上記第３の実施形態に係るバッテリー制御装置３０と異なる。以下、この異なる構成を中心にバッテリー制御装置４０を説明する。なお、バッテリー制御装置４０におけるバッテリー制御装置１０及び３０と同じ構成については、同一の参照番号を付してその説明を一部省略する。

バッテリー制御装置４０は、バッテリー６０の満充電容量を推定するための制御を実行する。このバッテリー制御装置４０は、典型的にはプロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェースなどを含んだＥＣＵとして構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み出して実行することによって、後述する取得部４１、計時部３２、記憶部４３、及び推定部４４の各機能を実現する。

取得部４１は、電源制御ＥＣＵ５０からバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）を取得する。また、取得部４１は、図示しない車載装置から、車両が手動運転を実行している状態か自動運転を実行している状態かを示す車両情報を取得する。

計時部３２は、充電処理の終了を判断するためのタイムアウト時間、バッテリー６０の使用期間、バッテリー６０の未学習期間を、それぞれ計時する。なお、バッテリー６０が車両に搭載された直後やバッテリー６０が交換された直後は、未学習期間がクリアされて計時が新たに開始される。

記憶部４３は、バッテリー６０の経年劣化データ及び現在のバッテリー６０の満充電容量を、それぞれ記憶する。満充電容量は、後述する推定部４４によってバッテリー６０の満充電容量が推定されるごとに更新される。また、記憶部４３は、車両の電源システムがオン状態になってからオフ状態になるまで（１トリップ）の間に、推定部４４によってバッテリー６０の満充電容量が推定された回数である「推定回数」を記憶する。

推定部４４は、バッテリー６０の状態に基づいて、バッテリー６０の満充電容量を推定する処理を好適に実施する。バッテリー６０の状態には、取得部４１が取得したバッテリー６０の情報（電圧、電流、温度）及び車両情報、計時部２２が計時するバッテリー６０の使用期間及び未学習期間、並びに記憶部４３が記憶するバッテリー６０の経年劣化データ及び推定回数が、含まれる。満充電容量を推定する際には、上述した第１推定手法及び第２推定手法のいずれかの手法が選択的に用いられる。

この第４の実施形態において、第１推定手法と第２推定手法とをどのように使い分けてバッテリー６０の満充電容量を推定するのかについて、以下に説明を行う。

［制御］
次に、図９をさらに参照して、第４の実施形態に係るバッテリー制御装置４０が実行する制御を説明する。図９は、バッテリー制御装置４０が行うバッテリー６０の満充電容量を推定するバッテリー推定制御の処理手順を示すフローチャートである。

図９に示すフローチャートは、図７に示す第３の実施形態のフローチャートにステップＳ４０１の処理をさらに加えたものである。なお、図９におけるステップＳ４０１以外のステップは、図７で説明した処理と同じであるため、説明の一部を省略する。

ステップＳ３０１において、未学習期間が第１期間以上である場合は（Ｓ３０１、はい）、ステップＳ４０１に処理が進む。

ステップＳ４０１：バッテリー制御装置４０の推定部４４は、予め定めた条件を満足するか否かを判断する。予め定めた条件とは、以下に示す４つの項目の全てが成立するという条件である。

（第１項目）：バッテリー６０の現在の蓄電率が第１蓄電率以下であること
この項目は、第１推定手法を用いた満充電容量の推定精度を高めるために要求される蓄電率の変動量を確保するための項目である。例えば、満充電容量の推定精度を高めるために充電処理においてバッテリー６０の蓄電率を２０％以上変動させる必要がある場合、充電処理を終了する蓄電率が８０％に予め規定されていれば、第１蓄電率が６０％以下に設定される。よって、この項目が成立することにより、第１推定手法の充電処理において、バッテリー６０の満充電容量の推定精度を高めるために必要な蓄電率の変動量を確保することができる。

（第２項目）：車両が手動運転の状態であること
この項目は、第１推定手法において実施される充電処理中に生じるバッテリー６０の電圧及び電流の大きな変動を抑制するための項目である。一般に、車両が自動運転で走行中は、各種センサーのセンシングやステアリグ及びブレーキの自動操作などに、バッテリー６０の電力が手動運転よりも多く使用されるため、バッテリー６０の電圧や電流が大きく変動する。このようなバッテリー６０の電圧及び電流の大きな変動は、充電処理に影響を与えかねない。よって、この項目が成立することにより、第１推定手法の充電処理中におけるバッテリー６０の電圧及び電流の変動を抑制でき、バッテリー６０の満充電容量の推定精度を高めることができる。

（第３項目）：１トリップにおける最初の推定処理であること
この項目は、第１推定手法において実施される充電処理によってバッテリー６０が高電圧（高蓄電率）になる回数を抑制するための項目である。車両の電源システムがオン状態になってからオフ状態になるまで、いわゆる連続運転の期間を示す「トリップ」は、一般には１週間などのような長期にはならない。よって、１トリップの期間で実施するバッテリー６０の満充電容量の推定処理は、１度で十分である。よって、この項目が成立することにより、１トリップ中にバッテリー６０が高電圧（高蓄電率）になる回数が１回で済み、バッテリー６０の劣化が進行することを抑制できる。

（第４項目）：バッテリー６０の開始ＯＣＶが取得されたこと
この項目は、第１項目と同様、第１推定手法を用いた満充電容量の推定精度を高めるために要求される蓄電率の変動量を確保するための項目である。開始ＯＣＶは、第１蓄電率以下が成立しているバッテリー６０の現在の蓄電率に対応する開回路電圧となる。バッテリー６０にはＥＣＵや電装部品などの装置が接続されているため、開回路電圧を得るためには安定したバッテリー６０の電圧に基づいて演算などの処理を行う必要がある。よって、この項目が成立することにより、状態が安定したバッテリー６０に対して第１推定手法の充電処理を行うことができる。

全ての項目の全てが成立するという条件を満足する場合は（Ｓ４０１、はい）、ステップＳ１０２に処理が進み、その条件を満足しない場合は（Ｓ４０１、いいえ）、ステップＳ１０１に処理が進む。

上述した第４の実施形態によれば、バッテリー６０が比較的劣化が進み易い高温状態（第１温度以上）にあり、かつ、未学習期間が長く（第１期間以上）ても、さらに所定の条件を満足しなければ、バッテリー６０の満充電容量を推定しない。これにより、第１推定手法を用いた推定によってバッテリー６０に掛かる負荷を抑制することができる。

［変形例］
上記第４の実施形態のバッテリー推定制御では、全ての項目が成立するという条件を満足しないと判断された場合には（ステップＳ４０１、いいえ）、バッテリー６０の満充電容量を推定しない（ステップＳ１０１に戻る）場合を説明した。しかしながら、条件を満足しないからといって長期間にわたってバッテリー６０の満充電容量を推定しなくなると、バッテリー６０の推定された満充電容量と実際の満充電容量との乖離が大きくなり、バッテリー６０の管理として好ましくない。

そこで、この変形例のバッテリー推定制御では、図１０のフローチャートに例示するように、ステップＳ４０１において全ての項目が成立するという条件を満足しないと判断された場合（Ｓ４０１、いいえ）、さらにステップＳ４０２において、計時部２２が計時する未学習期間が第３期間以上であるか否かを判断し、未学習期間が第３期間以上である場合には（Ｓ４０２、はい）、ステップＳ１０２に処理を進めてバッテリー６０の満充電容量を推定するようにする。この第３期間を、ステップＳ１０１で判断する第１期間以上、かつ、バッテリー６０の満充電容量を推定しなくてもよい最長の期間以内に設定すれば、長期間にわたって条件を満足しない場合であっても、第３期間以内の間隔でバッテリー６０の満充電容量の推定処理を実施することができる。

＜作用・効果＞
上述した各実施形態に係るバッテリー制御装置では、バッテリーの情報（電圧、電流、温度）及び車両情報、バッテリーの使用期間及び未学習期間、並びにバッテリーの経年劣化データ及び推定回数の１つ又は複数を含む、バッテリーの状態に基づいて、バッテリーを高電圧（高蓄電率）にして得た充電電流の積算値に基づく第１推定手法及びバッテリーの経年劣化データに基づく第２推定手法を選択的に用いて、バッテリーの満充電容量の推定を実施する。これにより、バッテリーの劣化促進を抑えつつ、バッテリーの満充電容量を好適に推定することができる。

本バッテリー制御装置では、バッテリーの劣化が進み易い高温状態にある場合にのみ、高電圧（高蓄電率）までバッテリーを充電する電流積算を用いた第１推定手法を用いて満充電容量を推定するため、バッテリーが高電圧（高蓄電率）となる回数を低減できるので、バッテリーの劣化促進を抑えることができる。また、例えば、満充電容量を推定した後の高電圧（高蓄電率）状態にあるバッテリーが車載装置（ＥＣＵや電装部品）に接続されるなど、高電圧（高蓄電率）状態にあるバッテリーが車載装置に与える影響を抑えることができる。

また、本バッテリー制御装置では、バッテリーの未学習期間や所定の条件に基づいて、バッテリーの満充電容量を推定する処理の回数を制限する。これにより、第１推定手法を用いた推定によってバッテリーに掛かる負荷を抑制したり、バッテリーの満充電容量がほとんど変動することがない期間において第２推定手法を用いた推定が頻繁に行われることを抑制したり、することができる。

以上、本開示の一実施形態を説明したが、本開示は、バッテリー制御装置、プロセッサとメモリとを備えたバッテリー制御装置が実行するバッテリー制御方法、バッテリー制御方法を実行するための制御プログラム、制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体、及びバッテリー制御装置を含めた電源システムを搭載した車両として捉えることが可能である。

本開示のバッテリー制御装置は、バッテリーを搭載した車両などに利用可能である。

１０、２０、３０、４０ バッテリー制御装置
１１、４１ 取得部
１２、２２、３２ 計時部
１３、４３ 記憶部
１４、２４、３４、４４ 推定部
５０ 電源制御ＥＣＵ
６０ バッテリー

Claims (10)

1. バッテリーを制御するバッテリー制御装置であって、
   前記バッテリーの状態を取得する取得部と、
   充電処理を実施して得られる前記バッテリーの充電電流を積算した電流積算値に基づいて前記バッテリーの満充電容量を推定する第１推定手法、及び経年に伴う前記バッテリーの劣化状態を示す経年劣化データに基づいて前記バッテリーの満充電容量を推定する第２推定手法を、前記バッテリーの状態に基づいて選択して前記バッテリーの満充電容量を推定する推定部と、を備える、
   バッテリー制御装置。
2. 前記取得部は、前記状態として前記バッテリーの温度を取得し、
   前記推定部は、
   前記バッテリーの温度が第１温度以上である場合、前記第１推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定し、
   前記バッテリーの温度が前記第１温度未満である場合、前記第２推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定する、
   請求項１に記載のバッテリー制御装置。
3. 前記推定部によって前回に前記バッテリーの満充電容量が推定されてから経過した期間である経過期間を計時する計時部をさらに備え、
   前記推定部は、前記経過期間が第１期間以上である場合に、前記バッテリーの状態に基づいて前記第１推定手法及び前記第２推定手法を選択し、前記バッテリーの満充電容量を推定する、
   請求項１又は２に記載のバッテリー制御装置。
4. 前記推定部によって前回に前記バッテリーの満充電容量が推定されてから経過した期間である経過期間を計時する計時部をさらに備え、
   前記取得部は、前記状態として前記バッテリーの温度を取得し、
   前記推定部は、
   前記バッテリーの温度が第１温度以上、かつ、前記経過期間が第１期間以上である場合に、前記第１推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定し、
   前記バッテリーの温度が前記第１温度未満、かつ、前記経過期間が前記第１期間よりも長い第２期間以上である場合に、前記第２推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定する、
   請求項１に記載のバッテリー制御装置。
5. 前記第１期間は、１年間における前記第１温度以上となる日数に基づいて設定され、
   前記第２期間は、１年間における前記第１温度未満となる日数に基づいて設定される、
   請求項４に記載のバッテリー制御装置。
6. 自動運転が可能な車両に搭載され、
   前記推定部は、前記バッテリーの温度が前記第１温度以上、かつ、前記経過期間が前記第１期間以上の場合、さらに、前記バッテリーの蓄電率が第１蓄電率未満であること、車両が手動運転の状態であること、車両が電源オンされた後の最初の推定処理であること、及び前記バッテリーの開回路電圧が第１電圧以下であることが、全て成立するという条件を満足した場合に、前記第１推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定する、
   請求項４又は５に記載のバッテリー制御装置。
7. 前記推定部は、前記バッテリーの温度が前記第１温度以上、かつ、前記経過期間が前記第１期間以上の場合、前記条件を満足しなくても、前記経過期間が前記第１期間よりも長い第３期間を超えれば、前記第１推定手法によって前記バッテリーの満充電容量を推定する、
   請求項６に記載のバッテリー制御装置。
8. バッテリーを搭載した車両に用いられるバッテリー制御装置のコンピューターが実行する制御方法であって、
   前記バッテリーの状態を取得するステップと、
   充電処理を実施して得られる前記バッテリーの充電電流を積算した電流積算値に基づいて、前記バッテリーの満充電容量を推定する第１推定ステップと、
   経年に伴う前記バッテリーの劣化状態を示す経年劣化データに基づいて、前記バッテリーの満充電容量を推定する第２推定ステップと、
   前記バッテリーの状態に基づいて前記第１推定ステップ及び前記第２推定ステップのいずれかを選択して、前記バッテリーの満充電容量を推定するステップと、を含む、
   制御方法。
9. バッテリーを搭載した車両に用いられるバッテリー制御装置のコンピューターに実行させる制御プログラムであって、
   前記バッテリーの状態を取得するステップと、
   充電処理を実施して得られる前記バッテリーの充電電流を積算した電流積算値に基づいて、前記バッテリーの満充電容量を推定する第１推定ステップと、
   経年に伴う前記バッテリーの劣化状態を示す経年劣化データに基づいて、前記バッテリーの満充電容量を推定する第２推定ステップと、
   前記バッテリーの状態に基づいて前記第１推定ステップ及び前記第２推定ステップのいずれかを選択して、前記バッテリーの満充電容量を推定するステップと、を含む、
   制御プログラム。
10. 請求項１～７のいずれか１項に記載のバッテリー制御装置を搭載した車両。

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