JPWO2013054414A1 - 二次電池の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

ＩＧスイッチがオフされた時刻（ｔ１）から二次電池の充放電が停止される。充放電が停止されてから分極が解消するのに要する分極解消時間（Ｔｒ）は、二次電池の温度に応じて変化する。ＩＧスイッチのオフから分極解消時間（Ｔｒ）に相当する所定時間が経過するまでの間は、周期的に電池電圧が検出されるとともに、電池電圧の推移に基づいて、分極が解消した平衡状態における開放電圧が逐次推定される。ＩＧスイッチのオフから上記所定時間が経過した後にＩＧスイッチがオンされた場合には、ＩＧオン時における電池電圧の検出値を開放電圧とみなして、二次電池の使用開始時におけるＳＯＣが推定される。ＩＧスイッチのオフから上記所定時間が経過するまでにＩＧスイッチがオンされた場合には、その時点における開放電圧の推定値を開放電圧とみなして、二次電池の使用開始時におけるＳＯＣが推定される。

Description

この発明は、二次電池の制御装置および制御方法に関し、より特定的には、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）の推定に関する。

一般に、自動車には負荷の電源として再充電可能な二次電池が搭載されている。特に、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などの、車両駆動用電動機を搭載した電動車両では、当該電動機の電源となる二次電池のＳＯＣは、車両の航続可能距離を左右する。したがって、ＳＯＣを正確に推定することが重要となる。

特開２００８−１６７６２２号公報（特許文献１）には、車両の起動時（バッテリの使用開始時）に、バッテリの開放電圧に基づいて、ＳＯＣを算出することが記載されている。さらに、特許文献１には、車両の停止時（バッテリの使用終了時）に算出したＳＯＣを記憶するとともに、ＳＯＣの初期値として、車両起動時に測定したバッテリの開放電圧に基づくＳＯＣと、車両の停止時に求めたＳＯＣとを、条件に応じて選択的に使用することが記載されている。

特許文献１にも記載されるように、二次電池の特性として、充放電履歴に依存した動的な出力電圧変化が生じる現象が知られている。たとえば、継続的な放電によって出力電圧が低下する一方で、継続的な充電によって出力電圧が上昇する。このような現象は「分極」とも称される。分極は、バッテリ内部の電極活物質の表面付近および内部の間で充放電に際する化学変化が不均衡になることに起因して生じると考えられる。

特開２００８−１９１１０３号公報（特許文献２）および特開２００８−８２８８７号公報（特許文献３）には、電流が流れないときの電池電圧の測定値の推移から、分極が解消したときの平衡状態における開放電圧を予測するための手法が記載されている。

特開２００３−２４３０４５号公報（特許文献４）および特開２００８−１４５１９９号公報（特許文献５）には、補機電装品およびエンジンと接続される二次電池のＳＯＣを検出した開放電圧に基づいて推定することが記載されている。

特開２００８−１６７６２２号公報 特開２００８−１９１１０３号公報 特開２００８−８２８８７号公報 特開２００３−２４３０４５号公報 特開２００８−１４５１９９号公報

車両の運転停止後に、短時間で次回の車両運転を開始した場合には、分極が解消される前に、車両起動時の出力電圧が開放電圧として検出される虞がある。このように検出された開放電圧に基づいてＳＯＣを推定すると、分極電圧分だけＳＯＣの推定誤差が発生することが懸念される。

特許文献２および３によれば、二次電池の使用終了から出力電圧の推移を測定することによって、分極が解消した平衡状態での開放電圧を予測することが記載されている。このような開放電圧の予測によって、分極電圧による誤差を抑制して、二次電池の使用開始時におけるＳＯＣを推定することが可能となる。しかしながら、定期的に開放電圧の測定および予測演算を実行するために制御装置を間欠的に起動する必要があるため、二次電池の非使用中（車両停止中）における無用な消費電力が大きくなることが懸念される。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的は、二次電池の分極が解消される特性を反映して、無用な消費電力を増大させることなく使用開始時におけるＳＯＣを正確に推定することである。

この発明のある局面では、二次電池の制御装置は、計時部と、設定部と、開放電圧推定部と、初期値補正部とを含む。計時部は、二次電池の使用終了からの経過時間を測定する。設定部は、二次電池に設けられた検出器によって検出された電池温度に応じて、二次電池の使用終了から分極が解消するまでの所要時間に対応する第１の時間を可変に設定する。開放電圧推定部は、二次電池の非使用期間において、経過時間が第１の時間より短い間、検出器によって検出された電池電圧の推移に基づいて、二次電池の平衡状態での開放電圧の推定値を算出するように構成される。初期値補正部は、二次電池の使用開始時において、経過時間が第１の時間よりも長い場合には、使用開始時点での検出器による電池電圧を開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出する一方で、経過時間が第１の時間よりも短い場合には、開放電圧推定部による推定値を開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出するように構成される。

好ましくは、制御装置は、経過時間が第１の時間に達するまで、所定周期毎に間欠起動されて開放電圧推定部を動作させる。経過時間が第１の時間に達した後は、二次電池の使用開始まで制御装置の間欠自動は停止される。

また好ましくは、二次電池の制御装置は、ＳＯＣ推定部をさらに含む。ＳＯＣ推定部は、二次電池の使用中において、検出器によって検出された電池電流の積算に基づいて、ＳＯＣの推定値を逐次算出するように構成される。

この発明の他の局面では、二次電池の制御方法は、二次電池の使用終了からの経過時間を取得するステップと、二次電池に設けられた検出器によって検出された電池温度（Ｔｂ）に応じて、二次電池の使用終了から分極が解消するまでの所要時間に対応する第１の時間を可変に設定するステップと、二次電池の非使用期間において、経過時間が第１の時間より短い間、検出器によって検出された電池電圧の推移に基づいて、二次電池の平衡状態での開放電圧の推定値を算出するステップと、二次電池の使用開始時において、経過時間が第１の時間よりも長い場合に、使用開始時点での検出器による電池電圧を開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出するステップと、二次電池の使用開始時において、経過時間が第１の時間よりも短い場合に、推定値を開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出するステップとを含む。

好ましくは、二次電池の制御方法は、経過時間が第１の時間に達するまで、開放電圧の推定値を算出するステップを実行するために、所定周期毎に制御装置を間欠起動するステップと、経過時間が第１の時間に達した後は、制御装置の間欠起動を停止するステップとをさらに含む。

また好ましくは、二次電池の制御方法は、二次電池の使用中において、検出器によって検出された電池電流の積算に基づいて、ＳＯＣの推定値を逐次算出するステップをさらに含む。

この発明によれば、二次電池の非使用期間における無用な消費電力を増大させることなく、二次電池の使用開始時におけるＳＯＣを正確に推定することができる。

本発明の実施の形態に従う二次電池の制御装置が搭載された電動車両の概略構成図である。 二次電池の開放電圧とＳＯＣとの特性関係を示す概念図である。 二次電池の分極現象を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態による二次電池の制御装置によるＳＯＣ推定を説明するための機能ブロック図である。 二次電池の使用中におけるＳＯＣ推定のための制御処理を説明するためのフローチャートである。 二次電池非使用期間における制御処理を説明するためのフローチャートである。 二次電池非使用期間における開放電圧の推定処理を説明するための概念図である。 電池温度に対して推定処理時間を設定するマップの一例を示す概念図である。 二次電池の使用開始時におけるＳＯＣ補正処理を説明するためのフローチャートである。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則として繰返さないものとする。

（システム構成例）
図１は、本発明の実施の形態に従う二次電池の制御装置が搭載された電動車両の概略構成図である。

図１を参照して、電動車両は、メインバッテリ１０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）２０と、平滑コンデンサ２２と、モータジェネレータ３０と、動力伝達ギヤ４０と、駆動輪５０と、制御装置１００とを備える。

メインバッテリ１０は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の「二次電池」により構成される。メインバッテリ１０には、電池センサ１５が設けられる。電池センサ１５は、メインバッテリ１０に配設された図示しない温度センサ、電流センサ、電圧センサ等を包括的に表記するものである。電池センサ１５は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂを検出可能に構成される。

ＰＣＵ２０は、メインバッテリ１０の蓄積電力を、モータジェネレータ３０を駆動制御するための電力に変換する。たとえば、モータジェネレータ３０は永久磁石型の３相同期電動機で構成されて、ＰＣＵ２０は、三相インバータにより構成される。あるいは、ＰＣＵ２０については、メインバッテリ１０からの出力電圧を可変制御するコンバータと、コンバータの出力電圧を交流電圧に変換する三相インバータとの組合せによって構成してもよい。

メインバッテリ１０とＰＣＵ２０との間の通電経路には、システムメインリレーＳＭＲが接続される。システムメインリレーＳＭＲは、電動車両の電気システムの起動指令、たとえば、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）のオンに応答してオンされる。

システムメインリレーＳＭＲがオンすることによって、メインバッテリ１０の使用（充放電）が開始される。一方で、システムメインリレーＳＭＲがオフすることによって、メインバッテリ１０の使用（充放電）が終了する。システムメインリレーＳＭＲのオフ期間には、メインバッテリ１０は、充放電が停止されて、非使用とされる。

メインバッテリ１０は、システムメインリレーＳＭＲを介して、ＰＣＵ２０の電源配線２５と接続される。平滑コンデンサ２２は、電源配線２５に接続されて、直流電圧を平滑する機能を果たす。

モータジェネレータ３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ４０を介して駆動輪５０に伝達されて、電動車両を走行させる。

モータジェネレータ３０は、電動車両の回生制動動作時には、駆動輪５０の回転力によって発電することができる。そしてその発電電力は、ＰＣＵ２０によってメインバッテリ１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ３０の他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ３０を協調的に動作させることによって、必要な電動車両の駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて、メインバッテリ１０を充電することも可能である。すなわち、電動車両は、車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、エンジンを搭載しない電気自動車、燃料電池車等を含む。

制御装置１００は、電動車両の搭載機器を制御する。制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。ＥＣＵは、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

図１の構成例では、制御装置１００は、運転者の操作に応じて車両が走行するように、システムメインリレーＳＭＲのオンオフ制御信号、および、ＰＣＵ２０の動作を制御するための信号を生成する。たとえば、制御装置１００は、モータジェネレータ３０が、動作指令（代表的にはトルク指令値）に従って動作するように、ＰＣＵ２０における電力変換動作、具体的には、上述のインバータ（図示せず）あるいは、インバータおよびコンバータ（図示せず）を構成する電力用半導体スイッチング素子のオンオフ動作を制御する。

さらに、制御装置１００は、電池センサ１５によって検出された電池データ（Ｖｂ，Ｉｂ，Ｔｂを総称するもの）に基づいて、メインバッテリ１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣ推定値に基づいて、必要に応じて、モータジェネレータ３０の出力が制限される。

一般に、二次電池の開放電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの間には、図２に示すような、一定の特性関係が存在することが知られている。したがって、二次電池の開放電圧を正確に検出できれば、ＳＯＣを正確に推定することができる。

しかしながら、二次電池の出力電圧（電池電圧Ｖｂ）には、内部抵抗および分極による電圧変化が含まれる。すなわち、下記の式（１）に示されるように、電池電圧Ｖｂは、開放電圧ＯＣＶと、分極電圧Ｖｄｙｎと、内部抵抗Ｒと電池電流Ｉｂの積による電圧変化との和によって示される。

Ｖｂ＝ＯＣＶ＋Ｖｄｙｎ−Ｉｂ・Ｒ …（１）
このため、二次電池の使用中（充放電中）には、内部抵抗および分極電圧によって二次電池の出力電圧が変化するため、電池電圧Ｖｂの検出値から開放電圧を正確に求めることは困難である。したがって、二次電池の使用中には、電池電流Ｉｂの積算値に応じてＳＯＣ変化量を推定することによって、ＳＯＣを逐次推定することが一般的である。しかしながら、電流積算によるＳＯＣ推定では、電流センサの測定誤差（オフセット等）によって推定誤差が生じる虞がある。

また、二次電池の使用終了後には、電池電流Ｉｂ＝０となるので、内部抵抗による電圧変化は現れないため、電池電圧Ｖｂに基づいて開放電圧を推定することが容易となる。このため、二次電池の使用開始時において、前回の使用時における電流積算に基づくＳＯＣ推定値を、開放電圧に基づいて補正することが可能である。

しかしながら、二次電池の非使用時であっても、電池電圧Ｖｂに分極電圧が含まれている可能性がある。このため、電池電圧Ｖｂの検出値をそのまま開放電圧とみなすと、ＳＯＣ推定に誤差が生じる可能性がある。

図３には、メインバッテリ１０の充放電終了後、すなわち二次電池の非使用中における電池電圧の推移の一例が示される。

図３を参照して、時刻ｔ１において、ＩＧスイッチがオフされるのに応答して、システムメインリレーＳＭＲがオフされる。これにより、メインバッテリ１０の使用（充放電）が終了される。したがって、時刻ｔ１以降では、電池電流Ｉｂ＝０の状態で電池電圧Ｖｂが検出される。

二次電池の使用終了時には、電池電圧Ｖｂに分極電圧が含まれている。図３の例では、分極電圧は電圧上昇方向に発生している。充放電の停止中には、時間経過に伴って分極が徐々に解消される。分極が解消されるのに従って分極電圧が減少することにより、図３の例では、電池電圧Ｖｂは徐々に低下する。

一定の時間Ｔｒが経過すると、分極が解消して二次電池は平衡状態となる。したがって、Ｔｒ経過後における電池電圧Ｖｂは、分極電圧を含まない開放電圧を示す。以下では、二次電池の使用終了から分極の解消に要する時間Ｔｒを「分極解消時間」とも称する。

このため、Ｔｒ経過後の時刻ｔ３で測定した電池電圧Ｖｂを開放電圧（ＯＣＶ）として用いることにより、図２に示した特性関係に従ってＳＯＣを精度良く推定できる。一方で、Ｔｒが経過する前の時刻ｔ２における電池電圧Ｖｂを開放電圧とすると、平衡状態の開放電圧よりも高い電圧によってＳＯＣを推定することになる。これにより、ＳＯＣの推定誤差が生じる。

このように、二次電池の使用開始時に、開放電圧に基づいてＳＯＣを推定するためには、分極現象を考慮することが重要となる。本実施の形態では、分極解消時間（図３でのＴｒ）が電池温度に応じて変化することを反映して、二次電池のＳＯＣを効率的かつ精度良く推定する。

図４は、本発明の実施の形態による二次電池の制御装置によるＳＯＣ推定を説明するための機能ブロック図である。図４に示す各機能ブロックは、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）で構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従って制御装置１００がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

図４を参照して、制御装置１００は、ＳＯＣ推定部１１０と、ＳＯＣ補正部１２０と、ＯＣＶ推定部１３０と、推定処理時間設定部１４０と、タイマ１５０とを含む。

ＳＯＣ補正部１２０は、ＩＧスイッチ１３のオン（オフからオンへの操作）時、すなわち、二次電池の使用開始時に動作する。ＳＯＣ補正部１２０は、二次電池の充放電が開始されるまでに電池センサ１５により検出された電池電圧Ｖｂに基づいて、メインバッテリ１０の使用開始時におけるＳＯＣ初期値（ＳＯＣｉ）を算出する。ＳＯＣ補正部１２０は、「初期値補正部」に対応する。

ＳＯＣ推定部１１０は、ＩＧスイッチ１３のオン期間（オン状態の継続期間）において、電池センサ１５によって検出された電池電流Ｉｂに基づいて、メインバッテリ１０のＳＯＣ推定値（ＳＯＣ♯）を所定周期で算出する。ＩＧスイッチ１３のオン期間には、システムメインリレーＳＭＲがオンされることによって、メインバッテリ１０が充放電される。すなわち、ＳＯＣ推定部１１０は、二次電池の使用中に動作する。

ＯＣＶ推定部１３０は、ＩＧスイッチ１３のオフ期間（オフ状態の継続期間）において、電池電圧Ｖｂを周期的に検出することによって、分極解消時における開放電圧（平衡状態）の推定値Ｖｒｌを算出する。ＯＣＶ推定部１３０は、「開放電圧推定部」に対応する。

タイマ１５０は、二次電池の非使用期間において、ＩＧスイッチ１３のオフ（オンからオフへの操作）からの経過時間Ｔｇを測定する。タイマ１５０は「計時部」に対応する。タイマ１５０からは、ＯＣＶ推定部１３０による推定処理を所定周期毎に実行するために間欠起動指示が発せられる。二次電池の非使用期間において、制御装置１００は、基本的には、消費電力を節約するために停止、あるいは、低電力モード（スリープモード）とされるが、間欠起動指示が発せられると、所定処理を実行するために作動される。

推定処理時間設定部１４０は、二次電池の非使用期間において、電池センサ１５によって検出された電池温度Ｔｂに応じて、ＯＣＶ推定部１３０による推定処理を実行する推定処理時間Ｔ１を可変に設定する。推定処理時間Ｔ１は、「第１の時間」に対応する。

図５には、二次電池の使用中におけるＳＯＣ推定のための制御処理を説明するためのフローチャートが示される。図５に示す制御処理は、制御装置１００によって所定周期毎に実行される。図５による処理は、図４のＳＯＣ推定部１１０の機能に対応する。

図５を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１００により、ＩＧスイッチ１３のオン時であるか否かを判定する。ＩＧスイッチ１３がオンされた制御周期のみステップＳ１００はＹＥＳ判定とされ、それ以外では、ステップＳ１００はＮＯ判定とされる。

制御装置１００は、ＩＧオン時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により、ＳＯＣ補正部１２０によるＳＯＣ初期値（ＳＯＣｉ）を取得する。ＩＧオン時以外（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、ステップＳ１１０の処理はスキップされる。

制御装置１００は、ステップＳ１２０により、電池センサ１５による電池データを取得する。電池データには、少なくとも電池電流Ｉｂが含まれる。さらに、制御装置１００は、ステップＳ１３０により、電池データに基づいて、オンラインでのＳＯＣ推定を実行する。代表的には、電池電流Ｉｂの積算値に基づいて、当該周期におけるＳＯＣ変化量ΔＳＯＣがされる。

さらに、制御装置１００は、ステップＳ１４０により、オンライン推定に基づいてＳＯＣ推定値を更新する。これにより、現在のＳＯＣ推定値（ＳＯＣ♯）が算出される。電流積算に基づくＳＯＣ推定では、ＩＧスイッチオン時におけるＳＯＣ初期値（ＳＯＣｉ）を起点として、周期毎のΔＳＯＣを逐次加算することによって、ＳＯＣ推定値（ＳＯＣ♯）が周期毎に更新される。

なお、二次電池の使用中におけるＳＯＣ推定は、電流積算とは異なる手法によって実行されてもよい。ただし、演算手法が簡易である電流積算と、使用開始時における開放電圧に基づく初期値補正処理との組合せによって、効率的に二次電池のＳＯＣを推定することができる。

次に、図６を用いて、二次電池非使用期間における制御処理を説明する。図６に示す制御処理は、間欠起動が停止されるまでの間（ＦＬＧ＝０の間）、所定周期毎に実行される。図６による処理は、図４のＯＣＶ推定部１３０、推定処理時間設定部１４０およびタイマ１５０の機能に対応する。

制御装置１００は、ステップＳ２１０により、タイマ１５０の出力に基づいて、ＩＧスイッチのオフからの経過時間Ｔｇが取得される。経過時間Ｔｇは、二次電池の充放電終了時からの経過時間に相当する。

制御装置１００は、ステップＳ２２０により、電池センサ１５によって検出された電池温度Ｔｂに基づいて推定処理時間Ｔ１を決定する。推定処理時間Ｔ１は、図３に示した分極解消時間Ｔｒに対応して設定される。

電池温度Ｔｂに応じて、分極解消時間Ｔｒは変化する。定性的には、低温時ほど分極が解消するまでに長時間を要する。実機実験等の結果に基づいて予め求められた分極解消時間Ｔｒの温度依存性に従って、図８に示すような、電池温度Ｔｂから推定処理時間Ｔ１を算出するマップを予め作成することができる。

最も簡便には、ＩＧオフ時の電池温度Ｔｂに基づいて、推定処理時間Ｔ１を決定することができる。この場合には、ステップＳ２２０は、ＩＧオフ時にのみ実行される。あるいは、ＩＧオフからの電池温度Ｔｂの推移を反映するように、推定処理時間Ｔ１を修正するようにしてもよい。

再び図６を参照して、制御装置１００は、ステップＳ２３０により、経過時間Ｔｇと推定処理時間Ｔ１とを比較する。制御装置１００は、ＩＧオフから推定処理時間Ｔ１が経過するまでの間（Ｓ２３０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２４０，Ｓ２５０に処理を進める。

制御装置１００は、ステップＳ２４０では、ＩＧオフ後（二次電池の非使用中）の電池電圧Ｖｂの推移に基づいて、平衡状態での開放電圧の推定値Ｖｒｌを算出する。さらに、制御装置１００は、ステップＳ２５０では、間欠起動を継続するためにフラグＦＬＧ＝０に維持する。

図７は、ステップＳ２４０による開放電圧の推定処理を説明するための概念図である。
図７を参照して、時刻ｔ１にＩＧスイッチ１３がオフされた後、一定周期Ｔ毎に電池電圧Ｖｂが測定される。ＩＧオフ時には、分極電圧Ｖｄｙｎ＝Ｖｄｙｎ０（初期値）である。分極電圧Ｖｄｙｎは、時間経過に応じて指数関数状に減衰する。したがって、周期Ｔ毎での分極電圧の変化は、下記（２）式によって近似される。式（２）中のτは、減衰の時定数である。Ｖｄｙｎ（ｔ）は今回の制御周期における分極電圧を示し、Ｖｄｙｎ（ｔ−Ｔ）は前回の制御周期における分極電圧を示す。

Ｖｄｙｎ（ｔ）＝Ｖｄｙｎ（ｔ−Ｔ）＊（１／ｅｘｐ（Ｔ／τ）） …（２）
したがって、ステップＳ２４０では、電池電圧Ｖｂを測定する毎に、周期間での電圧変化を分極電圧Ｖｄｙｎの変化とみなすことにより、時定数τおよびＶｄｙｎ０（初期値）を推定することができる。さらに、推定結果を用いて、十分時間が経過して分極が解消したときの開放電圧（平衡状態）の推定値Ｖｒｌを求めることができる。たとえば、図７の時刻ｔｘでは、時刻ｔ１〜ｔｘまでの電圧検出値に基づいて、開放電圧（平衡状態）の推定値Ｖｒｌが算出される。Ｖｒｌは、ステップＳ２４０が実行される毎に更新される。

再び図６を参照して、制御装置１００は、ＩＧオフから推定処理時間Ｔ１が経過すると（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２７０に処理を進めて、分極が解消したと判定する。さらに、制御装置１００は、ステップＳ２８０により、以降の間欠起動を停止するために、フラグＦＬＧ＝１に設定する。これにより、再びＩＧスイッチ１３がオンされて二次電池の使用が開始されるまで、制御装置１００は停止を維持される。

図９には、二次電池の使用開始時におけるＳＯＣ補正処理を説明するためのフローチャートが示される。図９に示される制御処理は、ＩＧスイッチ１３のオン時に実行される。図９による処理によって、図４のＳＯＣ補正部１２０の機能が実現される。

図９を参照して、制御装置１００は、ステップＳ４１０により、フラグＦＬＧ＝１であるか否かを判定する。ＦＬＧ＝１のときには、ＩＧオフから推定処理時間Ｔ１が経過しているので、ＩＧオフ中（二次電池の非使用期間）に分極が解消していると判断される。したがって、制御装置１００は、ＦＬＧ＝１のとき（Ｓ４１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４２０により、現在（ＩＧオン時）における電池電圧Ｖｂを開放電圧ＯＣＶとみなして、ＳＯＣ補正を実行する。すなわち、図２に示した特性関係に照らして、ＩＧオン時の電池電圧Ｖｂに対応するＳＯＣがＳＯＣ初期値（ＳＯＣｉ）とされる。

一方、ＦＬＧ＝０のときには、ＩＧオフから推定処理時間Ｔ１が経過する前に、すなわち、分極が解消する前に、二次電池の使用が再び開始されたものと判断できる。したがって、ＩＧオン時の電池電圧Ｖｂをそのまま開放電圧とみなしてＳＯＣ補正を実行することができない。ただし、図６に示すように、Ｔｇ＜Ｔ１の期間では、電池電圧Ｖｂの最新の検出値に基づいて、開放電圧の推定値Ｖｒｌが算出されている。

したがって、制御装置１００は、ＦＬＧ＝０のとき（Ｓ４１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ４３０により、開放電圧（平衡状態）の現在の推定値Ｖｒｌを開放電圧ＯＣＶとみなして、ＳＯＣ補正を実行する。すなわち、図２に示した特性関係に照らして、開放電圧（の推定値Ｖｒｌに対応するＳＯＣがＳＯＣ初期値（ＳＯＣｉ）とされる。

このように、本発明の実施の形態による二次電池の制御装置および制御方法によれば、メインバッテリ１０（二次電池）の使用開始時において、分極電圧の影響を排除してＳＯＣを正確に推定することができる。さらに、分極解消時間の温度依存性に従って、推定処理時間Ｔ１を電池温度に応じて変化させることにより、開放電圧の推定処理の実行期間を適切かつ最小限に止めることができる。この結果、推定処理時間Ｔ１を一律に設定する場合と比較して、制御装置１００の不必要な間欠起動を停止することによって消費電力を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、二次電池の負荷として電動車両の車両駆動用電動機を例示したが、本発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、二次電池の使用を開始／終了する機構を有する構成であれば、負荷を特に限定することなく、本発明を適用することが可能である。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、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。

本発明は、二次電池のＳＯＣ推定に用いることができる。

１０ メインバッテリ、１３ ＩＧスイッチ、１５ 電池センサ、２２ 平滑コンデンサ、２５ 電源配線、３０ モータジェネレータ、４０ 動力伝達ギヤ、５０ 駆動輪、１００ 制御装置、１１０ ＳＯＣ推定部、１２０ ＳＯＣ補正部、１３０ ＯＣＶ推定部、１４０ 推定処理時間設定部、１５０ タイマ、ＦＬＧ フラグ（Ｔ１経過）、Ｉｂ 電池電流、ＯＣＶ 開放電圧、ＳＭＲ システムメインリレー、Ｔ 周期、Ｔ１ 推定処理時間、Ｔｂ 電池温度、Ｔｇ 経過時間（ＩＧオフ後）、Ｔｒ 分極解消時間、Ｖｂ 電池電圧、Ｖｄｙｎ 分極電圧、Ｖｒｌ 開放電圧推定値（平衡状態）。

Claims (6)

1. 二次電池（１０）の使用終了からの経過時間（Ｔｇ）を測定するための計時部（１５０）と、
   前記二次電池に設けられた検出器（１５）によって検出された電池温度（Ｔｂ）に応じて、前記二次電池の使用終了から分極が解消するまでの所要時間に対応する第１の時間（Ｔ１）を可変に設定するための設定部（１４０）と、
   前記二次電池の非使用期間において、前記経過時間が前記第１の時間より短い間、前記検出器によって検出された電池電圧（Ｖｂ）の推移に基づいて、前記二次電池の平衡状態での開放電圧の推定値を算出するための開放電圧推定部（１３０）と、
   前記二次電池の使用開始時において、前記経過時間が前記第１の時間よりも長い場合には、使用開始時点での前記検出器による前記電池電圧を前記開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値（ＳＯＣｉ）を算出する一方で、前記経過時間が前記第１の時間よりも短い場合には、前記開放電圧推定部による前記推定値を前記開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出するための初期値補正部（１２０）とを備える、二次電池の制御装置。
2. 前記制御装置（１００）は、前記経過時間（Ｔｇ）が前記第１の時間（Ｔ１）に達するまで、所定周期（Ｔ）毎に間欠起動されて前記開放電圧推定部（１３０）を動作させ、
   前記経過時間が前記第１の時間に達した後は、前記二次電池の使用開始まで前記制御装置の間欠自動は停止される、請求項１記載の二次電池の制御装置。
3. 前記二次電池（１０）の使用中において、前記検出器（１５）によって検出された電池電流（Ｉｂ）の積算に基づいて、前記ＳＯＣの推定値（ＳＯＣ♯）を逐次算出するためのＳＯＣ推定部（１１０）をさらに備える、請求項１記載の二次電池の制御装置。
4. 二次電池（１０）の使用終了からの経過時間（Ｔｇ）を取得するステップ（Ｓ２１０）と、
   前記二次電池に設けられた検出器（１５）によって検出された電池温度（Ｔｂ）に応じて、前記二次電池の使用終了から分極が解消するまでの所要時間に対応する第１の時間（Ｔ１）を可変に設定するステップ（Ｓ２２０）と、
   前記二次電池の非使用期間において、前記経過時間が前記第１の時間より短い間、前記検出器によって検出された電池電圧（Ｖｂ）の推移に基づいて、前記二次電池の平衡状態での開放電圧の推定値を算出するステップ（Ｓ２４０）と、
   前記二次電池の使用開始時において、前記経過時間が前記第１の時間よりも長い場合に、使用開始時点での前記検出器による前記電池電圧を前記開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値（ＳＯＣｉ）を算出するステップ（Ｓ４２０）と、
   前記二次電池の使用開始時において、前記経過時間が前記第１の時間よりも短い場合に、前記推定値を前記開放電圧とみなしてＳＯＣの初期値を算出するステップ（Ｓ４３０）とを備える、二次電池の制御方法。
5. 前記経過時間（Ｔｇ）が前記第１の時間（Ｔ１）に達するまで、前記開放電圧の推定値を算出するステップ（Ｓ２４０）を実行するために、所定周期（Ｔ）毎に制御装置（１００）を間欠起動するステップ（Ｓ２５０）と、
   前記経過時間が前記第１の時間に達した後は、前記制御装置の間欠起動を停止するステップ（Ｓ２８０）とをさらに備える、請求項４記載の二次電池の制御方法。
6. 前記二次電池（１０）の使用中において、前記検出器（１５）によって検出された電池電流（Ｉｂ）の積算に基づいて、前記ＳＯＣの推定値（ＳＯＣ♯）を逐次算出するステップ（Ｓ１２０−Ｓ１４０）をさらに備える、請求項４記載の二次電池の制御方法。

Images