JPWO2017221899A1 - 蓄電装置及び蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

電池４と、電池４の充放電を制御する制御回路３と、を備える蓄電装置１であって、制御回路３は、電池４の充放電が終了してからの所定時間が、電池４の充放電が終了して電池４の分極が解消したと見做すまでの分極解消時間より短い場合、電池４の分極が解消した後の電池４の推定開回路電圧を求め、推定開回路電圧を用いて第一の推定充電率を求め、推定開回路電圧に基づいて反映係数を求め、推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、第一の推定充電率との差を求め、推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、差と反映係数とを乗算した値とを加算して第二の推定充電率を求める蓄電装置１である。

Description

本発明は、充放電をする蓄電装置及び蓄電装置の制御方法に関する。

電池が充放電を終了した後まだ分極の影響がある場合、計測した電池の電圧推移から分極が解消したときの開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を推定し、推定した開回路電圧を用いて電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線に基づいて充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を推定する技術が知られている。

関連する技術として、特許文献１及び特許文献２などの技術がある。

特開２０１２−１３７４０８号公報 特開２０１４−１９９２３８号公報

しかしながら、推定した開回路電圧を用いて推定充電率を求める場合、電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾きが大きい領域（開回路電圧の変化量に対して充電率の変化量が小さい領域）で推定充電率を求める場合より、傾きが小さい領域（開回路電圧の変化量に対して充電率の変化量が大きい領域）で推定充電率を求める場合の方が、電圧の計測値誤差などの影響を受けて、推定充電率と実際の充電率との差が大きくなりやすいため、充電率の推定精度が低下する。

本発明の一側面に係る目的は、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定充電率を求めることができる蓄電装置及び蓄電装置の制御方法を提供することである。

実施の態様の一つである蓄電装置は電池と電池の充放電を制御する制御回路とを備える。

制御回路は、電池の充放電が終了してからの所定時間が、電池の充放電が終了して電池の分極が解消したと見做すまでの分極解消時間より短い場合、電池の分極が解消した後の推定開回路電圧を求め、その推定開回路電圧を用いて第一の推定充電率を求める。続いて、制御回路は、推定開回路電圧に対応する反映係数を求め、推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、第一の推定充電率との差を求める。続いて、制御回路は、推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、その差と反映係数とを乗算した値と、を加算して第二の推定充電率を求める。

充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定充電率を求めることができる。

蓄電装置の一実施例を示す図である。 放電期間及び放電後の分極解消時間の電池の電圧の変化の一例を示す図である。 充電期間及び充電後の分極解消時間の電池の電圧の変化の一例を示す図である。 電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の一例を示す図である。 第一の推定充電率と第二の推定充電率の一例を示す図である。 蓄電装置の動作の一実施例を示す図である。 蓄電装置の動作の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

図１は、蓄電装置１の一実施例を示す図である。図１に示す蓄電装置１は、例えば電池パックで、車両に搭載することが考えられる。本例において蓄電装置１は、一つ以上の電池４を有する組電池２、蓄電装置１を制御する制御回路３、電池４の電圧を計測する電圧計５、組電池２に流れる電流を計測する電流計６を有している。電池４はリチウムイオン電池などの二次電池又は蓄電素子などである。

制御回路３は蓄電装置１及び電池４の充放電を制御する回路で、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いた回路が考えられる。また、制御回路３は、内部又は外部に備えられている記憶部を備え、記憶部に記憶されている蓄電装置１の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。なお、本例においては制御回路３を用いて説明をするが、制御回路３が実行する制御を、例えば車両に搭載されている一つ以上のＥＣＵ（Electronic Control Unit）などに行わせてもよい。

また、制御回路３は、電池４の充放電が終了してからの所定時間Ｔ１が、電池４の充放電が終了して電池４の分極が解消したと見做すまでの放電後の分極解消時間Ｔ２あるいは充電後の分極解消時間Ｔ３より短い場合、電池４の分極が解消した後の開回路電圧を推定した推定開回路電圧ＯＣＶ１を求め、その推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を求める。

ここで、分極解消時間Ｔ２あるいはＴ３は電池４の分極が解消したか否かを判定する時間で、電池４の分極が解消したと見做せる時間である。分極解消時間Ｔ２あるいはＴ３は、例えば、実験やシミュレーションにより求めることが考えられる。なお、分極解消時間Ｔ２あるいはＴ３は、電池４の温度により変化するので、温度に応じて分極解消時間Ｔ２あるいはＴ３を変えることが望ましい。また、分極解消時間Ｔ２、Ｔ３は電池４の状態に基づいて決めてもよい。例えば、電池４の電圧、組電池２に流れる電流、内部抵抗、温度などを用いて分極解消時間Ｔ２、Ｔ３の時間を変更してもよい。

続いて、制御回路３は、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい充電率を求めるために次の処理を実施する。制御回路３は、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対応する後述する反映係数ｋを求める。続いて、制御回路３は、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０と、第一の推定充電率ＳＯＣ１との差ｓｕｂを求める。続いて、制御回路３は、充電率ＳＯＣ０と、差ｓｕｂと反映係数ｋとを乗算した値とを加算し、第一の推定充電率ＳＯＣ１より精度のよい第二の推定充電率ＳＯＣ２を求める。

ここで、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０とは、充放電中の電流積算あるいは閉回路電圧に基づいて求めた充電率である。例えば、充電率ＳＯＣ０は、充放電前の充電率と充放電中の電流積算とから求めることができ、あるいは、充放電中の閉回路電圧を用いてＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線から求めることができ、あるいは、充放電中の閉回路電圧から推定した開回路電圧を用いてＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線から求めることができる。なお、充放電中とは充放電終了時も含まれる。

また、反映係数ｋを求める方法は、例えば、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線における傾きに基づいて求めた、記憶部に記憶されている推定開回路電圧ＯＣＶ１と反映係数ｋとが関連付けられたテーブルあるいは演算式を用いて、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対応する反映係数ｋを求める。また、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線は電池４の温度により変化するので、温度に応じて反映係数ｋを変えることが望ましい。また、反映係数ｋは電池４の状態に基づいて決めてもよい。
（Ａ）放電が終了してからの推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定の一例について説明する。

図２Ａは、放電期間及び放電後の分極解消時間Ｔ２の電池４の電圧の変化の一例を示す図である。図２Ａの縦軸には電池４の電圧が示され、横軸には時間が示されている。

時間ｔ０において電池４の放電が終了し、放電後の分極解消時間Ｔ２（時間ｔ０からｔ３）において電池４の電圧Ｖｄ１と電圧Ｖｄ２を計測した場合（所定時間Ｔ１＜分極解消時間Ｔ２の場合）、所定時間Ｔ１までに計測した電池４の電圧Ｖｄ１と電圧Ｖｄ２との差、すなわち変化量（Ｖｄ２−Ｖｄ１）に基づいて、電池４の分極が解消した後の電池４の推定開回路電圧ＯＣＶ１を求める。なお、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した場合（所定時間Ｔ１≧分極解消時間Ｔ２の場合）は、電池４の計測した電圧を計測開回路電圧ＯＣＶ２とする。

推定開回路電圧ＯＣＶ１は、図２Ａの例では、分極解消時間Ｔ２より短い期間における、第一の時間ｔ１の電圧Ｖｄ１と第一の時間ｔ１以降の第二の時間ｔ２の電圧Ｖｄ２との差を用いて変化量（Ｖｄ２−Ｖｄ１）を求め、第一の時間ｔ１の電圧Ｖｄ１と、変化量（Ｖｄ２−Ｖｄ１）に放電用の推定係数ａを乗算した値と、を加算して求める。式１を参照。

ＯＣＶ１＝Ｖｄ１＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ （式１）
推定係数ａは、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ａは、例えば、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて更新する。すなわち、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２は分極が解消しているので、分極が解消した後の計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数aを求める。式２を参照。その求めた推定係数ａは、次回以降の放電終了後の推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定時に使用されるものとする。

ＯＣＶ２＝Ｖｄ１＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ （式２）
または、推定開回路電圧ＯＣＶ１は、分極解消時間Ｔ２より短い期間における、第一の時間ｔ１の電圧Ｖｄ１（第一の時間ｔ１において計測された電圧Ｖｄ１）と第一の時間ｔ１以降の第二の時間ｔ２の電圧Ｖｄ２（第二の時間ｔ２において計測された電圧Ｖｄ２）との差を用いて変化量（Ｖｄ２−Ｖｄ１）を求め、第二の時間ｔ２の電圧Ｖｄ２と、変化量（Ｖｄ２−Ｖｄ１）に放電用の推定係数ａ´を乗算した値と、を加算して求めてもよい。式１´を参照。

ＯＣＶ１＝Ｖｄ２＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ´ （式１´）
推定係数ａ´は、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ａ´は、例えば、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて更新する。すなわち、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２は分極が解消しているので、分極が解消した後の計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数a´を求める。式２´を参照。その求めた推定係数ａ´は、次回以降の放電終了後の推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定時に使用されるものとする。

ＯＣＶ２＝Ｖｄ２＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ´ （式２´）
また、求めた推定係数ａまたは推定係数ａ´は、電池４の温度、充電率、及び劣化度の少なくとも１つを用いて変更してもよい。

なお、電池４の現在の充電率ＳＯＣが所定範囲（ＳＯＣ規定値内）にない場合には推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めない。すなわち、電池４の充電率が低い範囲などでは、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線においてＳＯＣ規定値内と変化が異なるので、精度よく推定開回路電圧ＯＣＶ１が求められないため、電池４のＳＯＣ規定値内にない場合にはＯＣＶの推定を行わないようにしてもよい。

更に、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測した場合、所定の時間は推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めない。すなわち、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測した場合、所定の時間は、電流積算で算出した充電率から算出した開回路電圧の精度が高いと考えられるため、新たに推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めないようにする。所定の時間は、例えば、計測開回路電圧ＯＣＶ２を求めてから一時間以上が考えられるが、一時間に限定されるものではない。

上記のように推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めることで、放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めることができる。
（Ｂ）充電が終了してからの推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定の一例について説明する。

図２Ｂは、充電期間及び充電後の分極解消時間Ｔ３の電池４の電圧の変化の一例を示す図である。図２Ｂの縦軸には電池４の電圧が示され、横軸には時間が示されている。

時間ｔ４において電池４の充電が終了し、充電後の分極解消時間Ｔ３（時間ｔ４からｔ７）において電池４の電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２を計測した場合（所定時間Ｔ１＜分極解消時間Ｔ３の場合）、所定時間Ｔ１までに計測した電池４の電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２との差、すなわち変化量（Ｖｃ２−Ｖｃ１）に基づいて、電池４の分極が解消した後の電池４の推定開回路電圧ＯＣＶ１を求める。なお、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した場合（所定時間Ｔ１≧分極解消時間Ｔ３の場合）は、電池４の計測した電圧を計測開回路電圧ＯＣＶ２とする。

推定開回路電圧ＯＣＶ１は、図２Ｂの例では、分極解消時間Ｔ３より短い期間における、第一の時間ｔ５の電圧Ｖｃ１と第一の時間ｔ５以降の第二の時間ｔ６の電圧Ｖｃ２との差を用いて変化量（Ｖｃ２−Ｖｃ１）を求め、第一の時間ｔ５の電圧Ｖｃ１と、変化量（Ｖｃ２−Ｖｃ１）に充電用の推定係数ｂを乗算した値と、を加算して算出する。式３を参照。

ＯＣＶ１＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ （式３）
推定係数ｂは、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ｂは、例えば、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて更新する。すなわち、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２は分極が解消しているので、分極が解消した後の計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ｂを求める。式４を参照。その求めた推定係数ｂは、次回以降の充電終了後の推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定時に使用されるものとする。

ＯＣＶ２＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ （式４）
または、推定開回路電圧ＯＣＶ１は、分極解消時間Ｔ３より短い期間における、第一の時間ｔ５の電圧Ｖｃ１（第一の時間ｔ５において計測された電圧Ｖｃ１）と第一の時間ｔ５以降の第二の時間ｔ６の電圧Ｖｃ２（第二の時間ｔ６において計測された電圧Ｖｃ２）との差を用いて変化量（Ｖｃ２−Ｖｃ１）を求め、第二の時間ｔ６の電圧Ｖｃ２と、変化量（Ｖｃ２−Ｖｃ１）に充電用の推定係数ｂ´を乗算した値と、を加算して求めてもよい。式３´を参照。

ＯＣＶ１＝Ｖｃ２＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ´ （式３´）
推定係数ｂ´は、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ｂ´は、例えば、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて更新する。すなわち、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２は分極が解消しているので、分極が解消した後の計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ｂ´を求める。式４´を参照。その求めた推定係数ｂ´は、次回以降の充電終了後の推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定時に使用されるものとする。

ＯＣＶ２＝Ｖｃ２＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ´ （式４´）
また、求めた推定係数ｂまたは推定係数ｂ´は、電池４の温度、充電率、及び劣化度の少なくとも１つを用いて変更してもよい。

なお、電池４の現在の充電率ＳＯＣが所定範囲（ＳＯＣ規定値内）にない場合には推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めない。すなわち、電池４の充電率が低い範囲などでは、電池４のＯＣＶ−ＳＯＣ特性曲線においてＳＯＣ規定値内と変化が異なるので、精度よく推定開回路電圧ＯＣＶ１が求められないため、電池４のＳＯＣ規定値内にない場合にはＯＣＶの推定を行わないようにしてもよい。

更に、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測した場合、所定の時間は推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めない。すなわち、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測した場合、所定の時間は、電流積算で算出した充電率から算出した開回路電圧の精度が高いと考えられるため、新たに推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めないようにする。所定の時間は、例えば、計測開回路電圧ＯＣＶ２を求めてから一時間以上が考えられるが、一時間に限定されるものではない。

上記のように推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めることで、充電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めることができる。

式１〜式４または式１´〜式４´を用いて説明したように、例えば、制御回路３は、電池４の充放電が終了してからの所定時間Ｔ１が、電池４の充放電が終了して電池４の分極が解消したと見做すまでの放電後の分極解消時間Ｔ２あるいは充電後の分極解消時間Ｔ３より短い場合、所定時間Ｔ１までに計測した電池４の電圧の変化量に基づいて、電池４の分極が解消した後の開回路電圧を推定した推定開回路電圧ＯＣＶ１を求め、その推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を求める。

なお、制御回路３は、式１〜式４または式１´〜式４´を用いて説明した推定方法以外の推定方法により、第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定するように構成してもよい。

例えば、制御回路３は、電圧計５により検出される電圧により電圧変動曲線を求め、その求めた電圧変動曲線に基づいて分極解消時の推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定し、その推定した推定開回路電圧ＯＣＶ１により電池４の分極解消時の第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定するように構成してもよい。

例えば、制御回路３は、電池４のモデル（電池４の等価回路モデルなど）を用いて分極解消時の推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定し、その推定した推定開回路電圧ＯＣＶ１により電池４の分極解消時の第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定するように構成してもよい。

例えば、制御回路３は、充放電開始時に電圧計５により検出される電圧と、充放電中の電池４の電流積算値により求められる充電率に対応する開回路電圧とに基づいて、分極解消時の推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定し、その推定した推定開回路電圧ＯＣＶ１により電池４の分極解消時の第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定するように構成してもよい。
（Ｃ）第一の推定充電率ＳＯＣ１の推定について説明する。

制御回路３は、所定時間Ｔ１が分極解消時間Ｔ２またはＴ３より短い場合、推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を求める。例えば、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線を用いて、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対応する第一の推定充電率ＳＯＣ１を求める。このように推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定することで、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい第一の推定充電率ＳＯＣ１を求めることができる。

また、所定時間Ｔ１が分極解消時間Ｔ２あるいはＴ３以上長い場合、計測した計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて充電率を求める。
（Ｄ）第二の推定充電率ＳＯＣ２の推定について説明する。

推定開回路電圧ＯＣＶ１に推定誤差が含まれている場合、推定開回路電圧ＯＣＶ１の値によって第一の推定充電率ＳＯＣ１の推定精度が低下する。

図３は、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の一例を示す図である。図３の縦軸には電池４の開回路電圧が示され、横軸には充電率が示されている。例えば、図３に示すように開回路電圧範囲ＯＣＶｓ内の推定開回路電圧Ｖｄ３に推定誤差（電圧ΔＯＣＶ）が含まれている場合、推定開回路電圧Ｖｄ３に基づいて第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定すると、第一の推定充電率ＳＯＣ１にも電圧ΔＯＣＶに対応する推定誤差（充電率ΔＳＯＣ１）を含むことになる。また、開回路電圧範囲ＯＣＶｂ内の推定開回路電圧Ｖｄ４に推定誤差（電圧ΔＯＣＶ）がある場合、推定開回路電圧Ｖｄ４に基づいて第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定すると、第一の推定充電率ＳＯＣ１にも電圧ΔＯＣＶに対応する充電率ΔＳＯＣ２の推定誤差を含むことになる。

また、図３に示すように推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を推定する場合、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾きが大きい領域、すなわち図３に示す開回路電圧の変化量に対して充電率の変化量が小さい領域（所定電圧範囲ＯＣＶｓ以外の電圧範囲ＯＣＶｂまたは所定充電率範囲ＳＯＣｓ以外の充電率範囲ＳＯＣｂ）で推定をする場合より、電池４のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾きが小さいフラットな領域、すなわち図３に示す開回路電圧の変化量に対して充電率の変化量が大きい領域（所定電圧範囲ＯＣＶｓまたは所定充電率範囲ＳＯＣｓ）で推定する場合の方が、電圧の計測値誤差などの影響を受けて、第一の推定充電率ＳＯＣ１と実際の充電率との差が大きくなりやすいため、推定精度が低下する。

そこで、推定開回路電圧ＯＣＶ１が、電圧範囲ＯＣＶｂに含まれる場合と、所定電圧範囲ＯＣＶｓに含まれる場合とに分け、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充放電中の電流積算あるいは閉回路電圧に基づいて求めた充電率ＳＯＣ０と、第一の推定充電率ＳＯＣ１と、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾きに応じて求められた反映係数ｋと、を用いて第二の推定充電率ＳＯＣ２を求め、推定した充電率の推定精度の低下を抑止する。

また、第一の推定充電率ＳＯＣ１が、電圧範囲ＯＣＶｂに対応する充電率範囲ＳＯＣｂに含まれる場合と、所定電圧範囲ＯＣＶｓに対応する所定充電率範囲ＳＯＣｓに含まれる場合とに分け、充放電中の電流積算あるいは閉回路電圧に基づいて求めた推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０と、第一の推定充電率ＳＯＣ１と、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾きに応じて求められた反映係数ｋと、を用いて第二の推定充電率ＳＯＣ２を求めてもよい。

第二の推定充電率ＳＯＣ２は、推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１に対応する反映係数ｋを求め、充電率ＳＯＣ０と第一の推定充電率ＳＯＣ１との差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ０）を求め、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０と、差（ＳＯＣ１−ＳＯＣ０）と反映係数ｋとを乗算した値と、を加算して第二の推定充電率ＳＯＣ２を求める。式５を参照。

ＳＯＣ２＝ＳＯＣ０＋（ＳＯＣ１−ＳＯＣ０）×ｋ （式５）
反映係数ｋは０以上１以下の数値で、例えば、推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１を用いて、記憶部に記憶されている推定開回路電圧ＯＣＶ１と反映係数ｋとが関連付けられたテーブルあるいは演算式を用いて、反映係数ｋを求める。

例えば、推定開回路電圧ＯＣＶ１が所定電圧範囲ＯＣＶｓ（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域に対応する範囲）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１とし、推定開回路電圧ＯＣＶ１が所定電圧範囲ＯＣＶｓ以外（電圧範囲ＯＣＶｂ）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１より大きい第二の反映係数ｋ２とする。

また、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対する第一の推定充電率ＳＯＣ１が所定充電率範囲ＳＯＣｓ（ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域に対応する範囲）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１とし、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対する第一の推定充電率ＳＯＣ１が所定充電率範囲ＳＯＣｓ以外（充電率範囲ＳＯＣｂ）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１より大きい第二の反映係数ｋ２とする。

なお、反映係数ｋは、フラットな領域だけ一定値としてもよい。また、反映係数ｋは、推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１に応じて適時変更してもよい。

上記説明した構成と制御により、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定充電率を求めることができる。

図４は、第一の推定充電率ＳＯＣ１と第二の推定充電率ＳＯＣ２の一例を示す図である。図４の縦軸には電池４の充電率が示され、横軸には時間が示されている。曲線４０１は、充放電中の電流積算あるいは閉回路電圧に基づいて求めた充電率ＳＯＣ０を示している。曲線４０２は、充放電を終了した後のフラットな領域の推定開回路電圧ＯＣＶ１に対する第一の推定充電率ＳＯＣ１を示している。曲線４０３は、充放電を終了した後のフラットな領域の推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１に基づいて求めた第二の推定充電率ＳＯＣ２を示している。

例えば、図４に示すように推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定する前の時間ｔ７において求めた充電率ＳＯＣ０、あるいは、充放電を終了した後の時間ｔ８において求めた推定開回路電圧ＯＣＶ１が、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域に含まれ、かつ推定誤差として電圧ΔＯＣＶが含まれているとする。その場合、推定誤差として充電率にΔＳＯＣ１が含まれている第一の推定充電率ＳＯＣ１が求められる。ＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域では、推定誤差ΔＯＣＶに対する推定誤差ΔＳＯＣが大きいため、第一の推定充電率ＳＯＣ１の推定精度が低くなる。しかし、反映係数ｋを小さくして、第一の推定充電率ＳＯＣ１を第二の推定充電率ＳＯＣ２に補正をするため、実際の充電率と推定した充電率が大きくズレることを防止することができる。すなわち、第二の推定充電率ＳＯＣ２は、第一の推定充電率ＳＯＣ１より充電率ＳＯＣ０に近付けることができる。また、推定開回路電圧ＯＣＶ１がフラットな領域に含まれない場合、推定誤差ΔＯＣＶに対する推定誤差ΔＳＯＣが小さいため、第一の推定充電率ＳＯＣ１の推定精度は低くならない。従って、反映係数ｋを大きくすることで、第二の推定充電率ＳＯＣ２を実際の充電率に近付けることができる。

なお、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０と、第二の推定充電率ＳＯＣ２との差が所定値以上である場合、その差が所定値より小さくなるように第二の推定充電率ＳＯＣ２を変更してもよい。このように制御することで、実際の充電率と推定した充電率が大きくズレることを防止することができる。所定値は、例えば、時間ｔ８で求めた第二の推定充電率ＳＯＣ２が、時間ｔ７で求めた充電率ＳＯＣ０に対して正しいと考えられる範囲内にあるか否かを判定する値で、実験やシミュレーションにより求められる。

蓄電装置１の動作について説明する。

図５、６は、蓄電装置の動作の一実施例を示す図である。例えば、車両に蓄電装置１が搭載されている場合、図５のステップＳ１で制御回路３は、車両が走行又は充電（図２Ａの放電期間、図２Ｂの充電期間）を終了したか否かを判定し、走行終了又は充電終了（図２Ａ、図２Ｂの休止期間）をしている場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２に移行し、走行または充電をしている場合（Ｎｏ）にはステップＳ１で待機する。すなわち、ステップＳ１では充放電が終了したか否かを判定している。

ステップＳ２では、制御回路３が第一の電圧、第二の電圧を取得する。放電後であれば、図２Ａにおける、第一の時間ｔ１の電圧Ｖｄ１と第一の時間以降の第二の時間ｔ２の電圧Ｖｄ２とを取得する。充電後であれば、図２Ｂにおける、第一の時間ｔ５の電圧Ｖｃ１と第一の時間以降の第二の時間ｔ６の電圧Ｖｃ２とを取得する。

ステップＳ３では、制御回路３が分極解消時間（放電後の分極解消時間Ｔ２あるいは充電後の分極解消時間Ｔ３）を経過した後に、計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測してから所定の時間が経過したか否かを判定する。所定の時間が経過した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ４に移行し、所定の時間が経過していない場合（Ｎｏ）にはこの処理を終了する。分極解消時間を経過した後に計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測した場合、所定の時間は、電流積算で算出した充電率から算出した開回路電圧の精度が高い、すなわち推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて推定した第一の推定充電率ＳＯＣ１よりも電流積算で算出した充電率の精度が高いと考えられるため、新たに推定開回路電圧ＯＣＶ１の推定をしないようにする。所定の時間は、例えば一時間以上などが考えられるが、特に限定するものではない。

ステップＳ４では、制御回路３が第一の電圧と第二の電圧との差が所定値、例えば計測誤差Ｖｅｒより大きいか否かを判定し、計測誤差Ｖｅｒより大きい場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ５に移行し、計測誤差Ｖｅｒ以下の場合（Ｎｏ）には第一の電圧と第二の電圧には変化がないので、この処理を終了する。例えば、放電後の休止期間の場合にはＶｄ２−Ｖｄ１＞ＶｅｒであればステップＳ５に移行する。また、充電後の休止期間の場合にはＶｃ１−Ｖｃ２＞ＶｅｒであればステップＳ５に移行する。

ステップＳ５で制御回路３は、電池４の現在の充電率ＳＯＣが所定範囲（ＳＯＣ規定値内）であるか否かを判定し、ＳＯＣ規定値内である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６に移行し、ＳＯＣ規定値内でない場合（Ｎｏ）にはこの処理を終了する。電池４の充電率が低い範囲などでは、電池４のＯＣＶ−ＳＯＣ特性曲線においてＳＯＣ規定値内と変化が異なるので、精度よく推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定できないため、電池４の充電率がＳＯＣ規定値内にない場合にはこの処理を終了する。

ステップＳ６では、制御回路３が計測した電圧が正常な範囲（電圧正常範囲）にあるか否かを判定し、電圧正常範囲内の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ７に移行し、電圧正常範囲内ではない場合（Ｎｏ）にはこの処理を終了する。ステップＳ６ではノイズなどにより正常に電圧を計測できなかったときに、計測した電圧を用いると、精度のよい開回路電圧を求められないため、ノイズなどの影響を受けた計測した電圧がある場合にはこの処理を終了する。例えば、放電後の場合には、第一の時間ｔ１より前に電圧Ｖｄ３を計測し、第二の時間ｔ２より前に電圧Ｖｄ４を計測し、｜（Ｖｄ２−Ｖｄ１）−（Ｖｄ４−Ｖｄ３）｜を求め、求めた値が正常範囲内であれば、ノイズなどの影響を受けていないと判定する。また、充電後の場合には、時間ｔ１より前に電圧Ｖｃ３を計測し、時間ｔ２より前に電圧Ｖｃ４を計測し、｜（Ｖｃ３−Ｖｃ４）−（Ｖｃ１−Ｖｃ２）｜を求め、求めた値が正常範囲内であれば、ノイズなどの影響を受けていないと判定する。なお、ステップＳ３からＳ６は省略してもよい。

ステップＳ７では、分極解消時間より短い期間において、第一の時間ｔ１の電圧と第一の時間以降の第二の時間ｔ２の電圧との差を用いて変化量を求め、第一の時間ｔ１の電圧と変化量に推定係数を乗算した値とを加算して、制御回路３が推定開回路電圧ＯＣＶ１を求める。放電後の場合には、推定開回路電圧ＯＣＶ１（＝Ｖｄ１＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ）を式１に基づいて求める。または、放電後の場合には、推定開回路電圧ＯＣＶ１（＝Ｖｄ２＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ´）を式１´に基づいて求める。充電後の場合には、推定開回路電圧ＯＣＶ１（＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ）を式３に基づいて求める。または、充電後の場合には、推定開回路電圧ＯＣＶ１（＝Ｖｃ２＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ´）を式３´に基づいて求める。

ステップＳ８では、制御回路３は精度のよい充電率を求めるために次の（１）から（３）処理を実施する。
（１）推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を求める。このように推定開回路電圧ＯＣＶ１を用いて第一の推定充電率ＳＯＣ１を求めることで、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい第一の推定充電率ＳＯＣ１を求めることができる。
（２）推定開回路電圧ＯＣＶ１に基づいて反映係数ｋを求める。反映係数ｋは０以上１以下の数値で、例えば、推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１を用いて、記憶部に記憶されている推定開回路電圧ＯＣＶ１と反映係数ｋとが関連付けられたテーブルあるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１と反映係数ｋとが関連付けられたテーブルを用いて、反映係数ｋを求める。例えば、推定開回路電圧ＯＣＶ１が所定電圧範囲ＯＣＶｓ（図３のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域に対応する範囲）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１とし、推定開回路電圧ＯＣＶ１が所定電圧範囲ＯＣＶｓ以外（電圧範囲ＯＣＶｂ）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１より大きい第二の反映係数ｋ２とする。または、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対する第一の推定充電率ＳＯＣ１が所定充電率範囲ＳＯＣｓ（図３のＳＯＣ−ＯＣＶ特性曲線におけるフラットな領域に対応する範囲）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１とし、推定開回路電圧ＯＣＶ１に対する第一の推定充電率ＳＯＣ１が所定充電率範囲ＳＯＣｓ以外（充電率範囲ＳＯＣｂ）の場合、反映係数ｋを第一の反映係数ｋ１より大きい第二の反映係数ｋ２とする。
（３）制御回路３は、充電率ＳＯＣ０と、第一の推定充電率ＳＯＣ１との差を求め、求めた充電率ＳＯＣ１に差と反映係数を乗算した値を加算して第二の推定充電率ＳＯＣ２（＝ＳＯＣ０＋（ＳＯＣ１−ＳＯＣ０）×ｋ）を求める。式５を参照。

ステップＳ８に示す制御をすることで、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、精度のよい推定充電率を求めることができる。

なお、反映係数ｋは、フラットな領域だけ一定値としてもよい。また、反映係数ｋは、推定開回路電圧ＯＣＶ１あるいは第一の推定充電率ＳＯＣ１に応じて適時変更してもよい。更に、推定開回路電圧ＯＣＶ１を推定するまでに求めた充電率ＳＯＣ０と、第二の推定充電率ＳＯＣ２との差が所定値以上である場合、その差が所定値より小さくなるように第二の推定充電率ＳＯＣ２を変更してもよい。このように制御をすることで、実際の充電率と推定した充電率が大きくズレることを防止することができる。

図６のステップＳ９において、制御回路３は車両が走行を開始したか否かを判定し、走行開始をしていない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１０に移行し、走行を開始した場合（Ｙｅｓ）にはこの処理を終了する。

ステップＳ１０で制御回路３は、分極解消時間に到達した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１に移行し、分極解消時間に到達していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ９に移行する。

ステップＳ１１で制御回路３は計測開回路電圧ＯＣＶ２を計測し、ステップＳ１２では計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて充電率を求める。放電後の場合には、所定時間Ｔ１が、分極解消時間Ｔ２以上長い場合、計測した電池４の電圧を計測開回路電圧ＯＣＶ２とし、その計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて充電率を求める。充電後の場合には、所定時間Ｔ１が、分極解消時間Ｔ３以上長い場合、計測した電池４の電圧を計測開回路電圧ＯＣＶ２とし、その計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて充電率を求める。

ステップＳ１３では制御回路３が補正係数を求め、ステップＳ１４では補正係数を更新する。放電用の推定係数ａまたは推定係数ａ´は、分極解消時間Ｔ２を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ａは、例えば、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ａを求める（ＯＣＶ２＝Ｖｄ１＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ）。式２を参照。推定係数ａ´は、例えば、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ａ´を求める（ＯＣＶ２＝Ｖｄ２＋（Ｖｄ２−Ｖｄ１）×ａ´）。式２´を参照。充電用の推定係数ｂまたは推定係数ｂ´は、分極解消時間Ｔ３を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する。推定係数ｂは、例えば、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ｂを求める（ＯＣＶ２＝Ｖｃ１＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ）。式４を参照。推定係数ｂ´は、例えば、計測した精度の高い計測開回路電圧ＯＣＶ２を用いて新しい推定係数ｂ´を求める（ＯＣＶ２＝Ｖｃ２＋（Ｖｃ２−Ｖｃ１）×ｂ´）。式４´を参照。なお、推定係数は移動平均などで重み付けして求めてもよい。

ステップＳ１５では、制御回路３は車両が走行を開始したか否かを判定し、走行を開始していない場合（Ｎｏ）にはステップＳ９に移行し、走行を開始した場合（Ｙｅｓ）にはこの処理を終了する。なお、ステップＳ１３、Ｓ１４は、ステップＳ１５の後に行ってもよい。

このように推定開回路電圧ＯＣＶ１を求めることで、充放電を終了した後に、分極が解消する前でも、推定精度のよい第一の推定充電率ＳＯＣ１を求めることができる。また、充電率ＳＯＣ０と、反映係数ｋと、第一の推定充電率ＳＯＣ１とを用いて充電率を推定することで、第一の推定充電率ＳＯＣ１より更に推定精度のよい第二の推定充電率ＳＯＣ２を求めることができる。また、ＯＣ−ＯＣＶ特性曲線の傾き（言い換えると、推定開回路電圧ＯＣＶ１の範囲または第一の推定充電率ＳＯＣ１の範囲）に応じて求めた反映係数ｋを用いることで、更に推定精度のよい第二の推定充電率ＳＯＣ２を求めることができる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ 蓄電装置
２ 組電池
３ 制御回路
４ 電池
５ 電圧計
６ 電流計

Claims (11)

1. 電池と、前記電池の充放電を制御する制御回路と、を備える蓄電装置であって、
   前記制御回路は、
   前記電池の充放電が終了してからの所定時間が、前記電池の充放電が終了して前記電池の分極が解消したと見做すまでの分極解消時間より短い場合、前記電池の分極が解消した後の推定開回路電圧を求め、
   前記推定開回路電圧を用いて第一の推定充電率を求め、
   前記推定開回路電圧に基づいて反映係数を求め、
   前記推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、前記第一の推定充電率との差を求め、
   前記推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、前記差と前記反映係数とを乗算した値とを加算して第二の推定充電率を求める、
   ことを特徴とする蓄電装置。
2. 請求項１に記載の蓄電装置であって、
   前記制御回路は、前記電池の充放電が終了してからの所定時間が、前記電池の充放電が終了して前記電池の分極が解消したと見做すまでの分極解消時間より短い場合、前記所定時間までに計測した前記電池の電圧の変化量に基づいて、前記電池の分極が解消した後の推定開回路電圧を求める
   ことを特徴とする蓄電装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電装置あって、
   前記反映係数は、
   前記推定開回路電圧が所定電圧範囲の場合、前記反映係数を第一の反映係数とし、前記推定開回路電圧が前記所定電圧範囲以外の場合、前記反映係数を前記第一の反映係数より大きい第二の反映係数とする、
   ことを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の蓄電装置あって、
   前記反映係数は、
   前記推定開回路電圧に対応する前記第一の推定充電率が所定充電率範囲の場合、前記反映係数を第一の反映係数とし、前記第一の推定充電率が前記所定充電率範囲以外の場合、前記反映係数を前記第一の反映係数より大きい第二の反映係数とする、
   ことを特徴とする蓄電装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電装置あって、
   前記推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と前記第二の推定充電率との差が所定値以上である場合、前記差が前記所定値より小さくなるように前記第二の推定充電率を変更する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置あって、
   前記制御回路は、
   前記推定開回路電圧を、前記分極解消時間より短い期間における、第一の時間の電圧と前記第一の時間以降の第二の時間の電圧との差を用いて前記変化量を求め、前記第一の時間の電圧と前記変化量に推定係数を乗算した値とを加算して算出する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄電装置あって、
   前記制御回路は、
   前記推定開回路電圧を、前記分極解消時間より短い期間における、第一の時間の電圧と前記第一の時間以降の第二の時間の電圧との差を用いて前記変化量を求め、前記第二の時間の電圧と前記変化量に推定係数を乗算した値とを加算して算出する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の蓄電装置あって、
   前記制御回路は、
   前記推定係数を、前記分極解消時間を経過した後に計測した電圧に基づいて更新する、
   ことを特徴とする蓄電装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の蓄電装置あって、
   前記制御回路は、
   前記第一の推定充電率がＳＯＣ規定値内にない場合、前記推定開回路電圧を求めない、
   ことを特徴とする蓄電装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の蓄電装置あって、
    前記制御回路は、
    前記分極解消時間を経過した後に前記推定開回路電圧を計測した場合、所定の時間は前記推定開回路電圧の推定を行わない、
    ことを特徴とする蓄電装置。
11. 電池と、前記電池の充放電を制御する制御回路と、を備える蓄電装置の制御方法であって、
    前記蓄電装置は、
    前記電池の充放電が終了してからの所定時間が、前記電池の充放電が終了して前記電池の分極が解消したと見做すまでの分極解消時間より短い場合、前記電池の分極が解消した後の推定開回路電圧を求め、
    前記推定開回路電圧を用いて第一の推定充電率を求め、
    前記推定開回路電圧に基づいて反映係数を求め、
    前記推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、前記第一の推定充電率との差を求め、
    前記推定開回路電圧を推定するまでに求めた充電率と、前記差と前記反映係数とを乗算した値とを加算して第二の推定充電率を求める、
    ことを特徴とする蓄電装置の制御方法。
    

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