JPWO2019026142A1 - 劣化状態演算方法及び劣化状態演算装置 - Google Patents

Abstract

劣化状態を演算する演算方法において、バッテリの使用開始からの経過時間及びバッテリの充放電量に基づき、所定期間毎に前記バッテリの第１劣化状態を演算し、バッテリの充電状態の変化量、及び、バッテリの電流の変化量に基づき、バッテリの第２劣化状態を演算し、第２劣化状態を演算する演算処理を所定期間内に複数回実行し、第２劣化状態の演算の信頼度を、複数の前記第２劣化状態毎に演算し、所定の信頼度以上の信頼度をもつ第２劣化状態に基づき、劣化状態の補正値を演算し、第１劣化状態を前記補正値で補正することでバッテリの劣化状態を演算する。

Description

本発明は、劣化状態演算方法及び劣化状態演算装置に関するものである。

単電池の満充電量の算出処理として、以下の方法が知られている。第１時刻から第２時刻までの満充電量算出期間において、第１時刻と第２時刻では、ＯＣＶにより充電状態（ＳＯＣ１、ＳＯＣ２）が演算され、変化量ΔＳＯＣがＳＯＣ１とＳＯＣ２との差として算出される。また、第１時刻から第２時刻の期間では、充放電量の変化量ΔＡｈが、組電池の出力電流の電流値を時間積分することで算出される。そして、ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣと、充放電量の変化量ΔＡｈとに基づいて、満充電量Ａｈが算出される（特許文献１）。

特開２０１４−１０２０７６号公報

しかしながら、例えば負荷を長期間使用しない場合には、変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）を適切に算出できず、劣化状態の演算精度が低いという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、劣化状態の演算精度を高めた劣化状態演算方法及び劣化状態演算装置を提供することである。

本発明は、バッテリの使用開始からの経過時間及びバッテリの充放電量に基づき、所定期間毎にバッテリの第１劣化状態を演算し、バッテリの充電状態の変化量、及び、バッテリの電流の変化量に基づき、バッテリの第２劣化状態を演算し、第２劣化状態を演算する演算処理を所定期間内に複数回実行し、第２劣化状態の演算の信頼度を、複数の第２劣化状態毎に演算し、所定の信頼度以上の信頼度をもつ第２劣化状態に基づき、劣化状態の補正値を演算し、第１劣化状態を補正値で補正することでバッテリの劣化状態を演算することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、劣化状態の演算精度が高まるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る駆動システムのブロック図である。 図２は、図１のコントローラの機能ブロック図である。 図３は、劣化状態の演算処理のタイムチャートを説明するためのグラフである。 図４は、本実施形態の変形例を説明するための図であり、ＳＯＣの時間推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る駆動システムのブロック図である。本実施形態に係る駆動システムは、電気自動車、プラグインハイブリッド車両の車両等に搭載のバッテリの電力により車両を走行させて、及び、バッテリを充電するシステムである。なお、駆動システムは、車両に限らず、バッテリを備えた他の装置に搭載されてもよい。

本実施形態に係る駆動システムは、電源３０、インバータ（ＩＮＶ）４０、モータ５０、及び充電制御装置１００を備えている。充電制御装置１００は、バッテリ２０の状態を管理し、電源３０から入力される電力を制御し、バッテリ２０に充電電力を制御することで、バッテリ２０の充電を制御する。また、充電制御装置１００はバッテリ２０の劣化状態を演算する。充電制御装置（劣化状態演算装置）１００は、コントローラ１０、充電器１１、電圧センサ１２、電流センサ１３、及び温度センサ１４、バッテリ２０を有している。

コントローラ１０は、電圧センサ１２、電流センサ１３、及び温度センサ１４の検出値を取得し、充電器１１を制御する。コントローラ１０は、バッテリ２０の充電を制御する充電制御機能と、バッテリ２０の劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を演算する劣化状態演算機能を有している。コントローラ１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ等を有している。メモリには、バッテリ２０に含まれる、充電制御機能及び劣化状態演算機能などの各種機能を発揮するためのプログラムが記憶されている。そして、プロセッサは、メモリに記録された各種プログラムを実行するためのハードウェアである。プロセッサは、プログラムを実行することで、各種機能を発揮する。

充電器１１は、バッテリ２０と電源３０との間に接続されている。充電器１１は、電源３０に接続される。充電器１１は、電源３０から入力される電圧を、バッテリ２０の充電に適した電圧に変換して、変換された電圧を、バッテリ２０の充電電圧としてバッテリ２０に出力する。充電器１１は、電圧変換回路、スイッチ等を有している。

電圧センサ１２はバッテリ２０の端子間電圧を検出するためのセンサである。バッテリ２０が複数の電池で構成されている場合には、電圧センサ１２は、複数の電池の各端子間電圧を検出する。電圧センサ１２は、バッテリ２０に含まれる各電池の端子間に接続されている。電流センサ１３は、バッテリ２０の充電電流を検出するためのセンサである。電流センサ１３は、充電器１１の出力とバッテリ２０との間に接続されている。また、他の電流センサが、バッテリ２０とモータ５０との間に接続されており、バッテリ２０からモータ５０への出力電流、及びモータ５０からバッテリ２０への入力電流を検出する。

温度センサ１４は、バッテリ２０の温度を検出するためのセンサである。温度センサ１４は、バッテリ２０に直接接触した状態で、バッテリ２０に設置されている。なお、温度センサ１４は、バッテリ２０を間接的に検出可能な位置に設置されてもよい。

バッテリ２０は、リチウムイオン電池等の二次電池（セル）を有している。二次電池は並列又は直列に接続されている。電源３０は、家庭用の交流電源等である。インバータ４０はバッテリ２０とモータ５０との間に接続され、バッテリ２０の出力電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ５０に出力する。モータ５０の回生動作時には、インバータ４０はモータ５０の電力を直流電力に変換し、バッテリ２０に出力する。モータ５０は車両の駆動源であり、例えば三相同期モータである。

本実施形態において、一般家庭に設けられた交流電源を利用してバッテリ２０を充電する場合（例えば普通充電の場合）には、電源３０に含まれるコンセントと車両に設けられた充電器１１との間が充電ケーブルで電気的に接続されることで、充電器１１、バッテリ２０及び電源３０が電気的に接続される。屋外に設置された充電装置を利用してバッテリ２０を充電する場合（例えば急速充電の場合）には、充電器１１及び電源３０は外部の充電装置に含まれる構成となり、充電器１１の出力に接続される充電ケーブルを、バッテリ２０に電気的に接続することで、充電器１１、バッテリ２０及び電源３０が電気的に接続される。

次に、コントローラ１０の充電制御機能について説明する。コントローラ１０は、車両のバッテリが充電ケーブルにより外部電源又は外部充電装置と接続している状態で、バッテリ２０の充電を制御する。また、コントローラ１０は、車両の走行中、バッテリに接続されたモータの回生動作による、バッテリ２０の充電を制御する。コントローラ１０は、電圧センサ１２及び電流センサ１３を用いてバッテリ２０の状態を管理しつつ、バッテリ２０の充電制御を実行する。

コントローラ１０の劣化状態演算機能について、図２を用いて説明する。図２は、コントローラ１０の劣化状態演算機能を、演算処理毎の機能ブロックで表したブロック図である。図２に示す各ブロックは、劣化状態を演算するための制御フローを表している。なお、以下の説明において、劣化状態（ＳＯＨ）の値が小さいほど、バッテリの劣化が進んでいることを示し、劣化状態（ＳＯＨ）の値が大きいほど初期状態に近いことを示している。すなわち、劣化状態（ＳＯＨ）は、バッテリ２０の現在の満充電状態を初期状態における満充電容量を基準として表すものであり、従ってバッテリ２０の現在の満電池容量に相当する。なお、コントローラ１０で演算された劣化状態（ＳＯＨ）は、例えば現在の満充電容量として、インストルメントパネルなどの運転者の視認可能な場所に設けられた表示器６０に表示する、あるいは充放電制御などに用いられる。

ステップＳ１にて、コントローラ１０は、使用期間と充放電量に基づく劣化状態（以下、第１劣化状態とも称す）を、所定期間ごとに演算する。所定期間は、例えば３ヶ月などの期間に設定されている。以下、所定期間を、第１劣化状態の演算周期とも称す。第１劣化状態は、バッテリの保存劣化及びサイクル劣化を要因とする劣化状態であって、使用開始時からの経年的な劣化状態を表している。使用期間は、バッテリの使用開始時からの経過時間を示している。使用開始時は、例えば、最初にメインスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったタイミングである。保存劣化は使用期間と相関性をもつため、コントローラ１０は使用期間を管理することで、保存劣化による劣化状態を演算する。また、バッテリ２０のサイクル劣化は、充放電を繰り返すことで生じる劣化を示しており、充放電量と相関性をもつ。コントローラ１０は、車両の走行中及び車両外部からの電力によるバッテリ２０の充電中に、電流センサ１３を用いて、バッテリ２０から出力される電流値、及びバッテリ２０に入力される電流値を検出する。充放電量は、バッテリ２０の使用開始から、バッテリ２０から入力又は出力された電流の積算値に相当する。そのため、コントローラ１０は、検出された電流値の積算により充放電量を求めることで、バッテリ２０のサイクル劣化を演算する。そして、コントローラ１０は、使用期間、充放電量、及び劣化状態の関係性を示すマップをメモリに保存しており、当該マップを参照し、使用期間及び充放電量に基づき、第１劣化状態を演算する。なお、コントローラ１０は、バッテリ２０の温度を用いて第１劣化状態を演算してもよい。コントローラ１０は、温度センサ１４を用いて、使用期間中の、バッテリ２０の温度履歴を検出する。バッテリ２０の劣化は温度も影響するため、コントローラ１０は、バッテリ温度と劣化状態との相関性に基づき、第１劣化状態を演算してもよい。

ステップＳ２にて、コントローラ１０は、メインスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わった時点（以下、オン時点とも称す）で、電圧センサ１２を用いて、バッテリ２０の開放電圧（ＯＣＶ）を検出する。メインスイッチは、車両全体のオン、オフを切り替えるスイッチであり、ユーザにより操作される。コントローラ１０は、検出された開放電圧（ＯＣＶ）をバッテリ２０の分極に基づいて補正する。バッテリ２０が有負荷状態から無負荷状態になった場合に、バッテリ２０の電圧は分極により安定しない。バッテリ２０の分極は、有負荷状態から無負荷状態に切り替わった時点から、放置時間の経過と共に解消される。コントローラ１０は、メインスイッチのオン時点以前のバッテリ２０の放置時間（無負荷状態での放置時間）の長さに応じて、開放電圧（ＯＣＶ）を補正する。コントローラ１０は、放置時間が短いほど補正量が大きくなるように、開放電圧を補正する。

ステップＳ３にて、コントローラ１０は、補正された開放電圧に基づき、バッテリ２０の充電状態を演算する。コントローラ１０のメモリには、バッテリ２０の開放電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの対応関係を示すマップ（電圧−ＳＯＣマップ）が記憶されている。コントローラ１０は、電圧−ＳＯＣマップを参照し、オン時点の電圧センサ１２の検出電圧（開放電圧に相当）に対応するＳＯＣを演算する。

ステップＳ４にて、コントローラ１０は、図示しないメモリに保存されている前回のＳＯＣを取得し、ステップＳ３の演算処理された今回のＳＯＣと前回ＳＯＣとの差分をとることで、バッテリ２０の充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する。コントローラ１０は、オン時点毎に、ステップＳ１及びステップＳ２の演算処理を実行し、開放電圧及びＳＯＣを演算し、演算された値をメモリに保存している。前回ＳＯＣは、前回のオン時点で演算されたＳＯＣである。

ステップＳ５にて、コントローラ１０は、電流センサ１３を用いて、オン時点からメインスイッチがオン状態からオフ状態に切り替わった時点（以下、オフ時点とも称す）までの期間中、所定のサンプリング周期で、バッテリ２０の入出力電流を検出する。そして、コントローラ１０は、入出力電流を、オン時点からオフ時点までの時間で積算することで、変化量（ΔＡｈ）を演算する。

ステップＳ６にて、コントローラ１０は、変化量（ΔＡｈ）を演算された変化量（ΔＳＯＣ）で除算することで、バッテリ２０の現在の電池容量（現在の満充電容量）を演算する。

ステップＳ７にて、コントローラ１０は、演算された現在の電池容量を初期容量で除算することで、第２劣化状態を演算する。コントローラ１０は、第１劣化状態の演算周期である所定期間よりも短い期間で、第２劣化状態を演算する。第２劣化状態は、第１劣化状態よりも短い期間におけるバッテリの状態変化に基づき演算される値である。第２劣化状態の演算周期は、例えば、前回のオン時点から今回のオン時点までの期間である。初期容量は、バッテリ２０の初期状態における満充電容量である。コントローラ１０は、第１劣化状態の演算周期（所定期間）内で、上記のような第２劣化状態の演算処理を複数回実行している。例えば、第１劣化状態の演算周期（所定期間）を３ヶ月として、車両を１日１回利用した場合には、コントローラ１０は、約９０回以上、第２劣化状態の演算処理を実行することになる。

ステップＳ８にて、コントローラ１０は、第１劣化状態の演算周期内で、複数回演算された第２劣化状態と、第１劣化状態のそれぞれの差分（ΔＳＯＨ）を演算する。バッテリ２０の劣化は、第２劣化状態で示されるような、短い時間での入力負荷による劣化に加えて、第１劣化状態で示されるような保存劣化でも進行する。そのため、本実施形態では、第１劣化状態で示される劣化要因を、第２劣化状態に反映させるために、第１劣化状態から第２劣化状態を減算し、ΔＳＯＨを演算する。

ステップＳ９にて、コントローラ１０は、ステップＳ４で演算された変化量（ΔＳＯＣ）及びステップＳ５で演算された変化量（ΔＡｈ）の演算の信頼度を演算する。変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差は、バッテリ２０の分極や、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性線（ＯＣＶの変化に対するＳＯＣの変化を表す線）によって影響される。また、変化量（ΔＡｈ）の演算誤差は、平均電流の大きさにより変わる。そして、誤差の大きい変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）に基づき、第２劣化状態が演算された場合には、劣化状態の演算精度が低くなる。そのため、ステップＳ９の演算処理では、劣化状態の演算精度を上げるために、変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の信頼度を評価し、後述するステップＳ１０の演算処理おいて、信頼度に応じて劣化状態を演算する。

信頼度の演算方法を説明する。コントローラ１０は、今回のオン時点で、電圧センサ１２により検出された検出電圧（ＣＣＶ：端子間電圧）に基づき、今回のＳＯＣの演算誤差と、前回のオン時点で演算された前回のＳＯＣの演算誤差とを足し合わせて、変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差を演算する。具体的には、コントローラ１０は、今回のオン時点の検出電圧に含まれる分極電圧の大きさに基づく演算誤差、及び、今回のオン時点のＳＯＣに基づく演算誤差をそれぞれ演算し、これらの演算誤差を加算することで、今回ＳＯＣの演算誤差を演算する。

コントローラ１０は、分極電圧の大きさを演算するために、前回のオン時点から今回のオン時点までの充放電時間、及び、オン時点までの放置時間（無負荷時間）を計測する。放置時間は、前回のオフ時点から今回のオン時点までの時間に相当し、バッテリ２０の充放電電流値がゼロになっている期間である。コントローラ１０は、充放電時間が長いほど分極電圧が大きいと演算し、放置時間が短いほど分極電圧が大きいと演算する。コントローラ１０は、今回ＳＯＣの演算に用いた、バッテリ２０の検出電圧に含まれる分極電圧が小さいほど演算誤差が小さくなるように、今回ＳＯＣの演算誤差を演算する。なお、分極電圧の大きさは、バッテリ２０の劣化状態で変化するため、コントローラ１０は、バッテリの２０の劣化状態に基づいて、分極電圧の大きさを演算してもよい。

コントローラ１０は、メモリに記録されたＳＯＣ−ＯＣＶ特性線を参照し、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性線上の今回ＳＯＣにおけるＯＣＶ変化に対するＳＯＣ変化が小さいほど演算誤差が小さくなるように、今回ＳＯＣの演算誤差を演算する。

そして、コントローラ１０は、分極電圧に基づく今回ＳＯＣの演算誤差と、ＳＯＣに基づく今回ＳＯＣの演算誤差とを加算して、最終的な今回ＳＯＣの演算誤差を演算する。コントローラ１０は、演算された今回ＳＯＣの演算誤差をメモリに保存する。コントローラ１０は、メモリに保存された前回ＳＯＣの演算誤差と今回ＳＯＣの演算誤差を足し合わせて、ΔＳＯＣの推定誤差を演算する。

コントローラ１０は、前回のオン時点から今回のオン時点までの平均電流を演算し、平均電流が小さいほど変化量（ΔＡｈ）の演算誤差が小さくなるように、変化量の演算誤差（ΔＡｈ）を演算する。平均電流は、前回オン時点から今回オフ時点までの電流積算値を積算時間（前回オン時点から今回オン時点までの時間）で除算することで求められる。

コントローラ１０は、演算された変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差が小さいほど変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度が高くなるように、及び、演算された変化量（ΔＡｈ）の演算誤差が小さいほど変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度が高くなるように、変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度を演算する。なお、変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）は第２劣化状態の演算に使用されるため、変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度は、第２劣化状態の演算の信頼度に対応している。

ステップＳ１０にて、コントローラ１０は、ΔＳＯＨ、信頼度、及び、放置時間に基づき、劣化状態の補正値（ＳＯＨ補正値）を演算する。上記のとおり、第２劣化状態の演算処理は第１劣化状態の演算期間内で複数回実行されるため、ΔＳＯＣ、ΔＡｈ、ＳＯＣ、ΔＳＯＨ、及び信頼度は、それぞれ複数回演算される。複数のΔＳＯＨのうち、ＳＯＨ補正値の演算に適した値を特定するため、コントローラ１０は、各ΔＳＯＣに対応する放置時間を評価しつつ、各ΔＳＯＨに対して信頼度に応じた重みづけを加えている。

まず、コントローラ１０は、第１劣化状態の演算期間内に演算された各ΔＳＯＣに対する放置時間と、所定時間とを比較する。ΔＳＯＨに対する放置時間は、ΔＳＯＨの演算に使用したＳＯＣの今回オン時間までの放置時間である。放置時間が所定時間より長い場合には、コントローラ１０は、放置時間に対応するΔＳＯＨを、補正値の演算に適した値として特定する。一方、放置時間が所定時間以下である場合には、コントローラ１０は、放置時間に対応するΔＳＯＨを、補正値の演算に適さないと判断し、補正値の演算対象から除外する。

コントローラ１０は、演算対象として特定されたΔＳＯＨに対して、信頼度に応じた重みづけを加える。信頼度は、ＳＯＨの演算誤差に対応しており、コントローラ１０は、ＳＯＨ補正値を演算する際、信頼度が高いΔＳＯＨほどＳＯＨ補正値の演算への影響が大きくなるように、各ΔＳＯＨに対して重みづけを加える。そして、コントローラ１０は、重みづけを含む複数ΔＳＯＨに基づき、ＳＯＨ補正量を演算する。具体的には、コントローラ１０は、各ＳＯＨの平均値の演算する又は各平均値の近似値等を演算することで、補正値を演算する。補正値は、ＳＯＨの差で表される。

ステップＳ１１にて、コントローラ１０は、ステップＳ１の演算処理で演算された第１劣化状態に、演算された補正値を加えることで、第１劣化状態を補正し、バッテリ２０の劣化状態（ＳＯＨ）を演算する。

次に、図３を用いて、劣化状態の演算処理のタイムチャートを説明する。図３は、第１劣化状態、第２劣化状態、ＳＯＨ補正値、及び補正後劣化状態の演算タイミングを説明するためのグラフである。図３において、ＳＯＨ_аは第１劣化状態を示し、ＳＯＨ_ｂは第２劣化状態を示し、ΔＳＯＨ_ｃはＳＯＨ補正値を示し、ＳＯＨ_ｅは補正後の劣化状態を示す。図３の横軸は時間を示し、縦軸はＳＯＨを示す。グラフаは第１劣化状態の時間推移を示し、グラフｂはコントローラ１０から出力される劣化状態の時間推移を示す。

第１劣化状態の演算周期は３カ月である。コントローラ１０は、バッテリ２０の使用開始時を起点として、３カ月後、６カ月後、９カ月後のように３カ月ごとに、第１劣化状態を演算する。第１劣化状態は経年的な劣化を表しているため、グラフаに示すように、第１劣化状態は月日の経過とともに減少する。

コントローラ１０は、３カ月の期間内に実行される、複数回のメインスイッチの切替タイミングで、第２劣化状態を演算する。図３の例では、使用開始時から３カ月目までの期間に、メインスイッチのオン期間（メインスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わり、その後、メインスイッチがオン状態からオフ状態に切り替わる期間）が、１２回あるため、コントローラ１０は第２劣化状態を１２回演算する。図３のエリアαで囲われた丸印が第２劣化状態を表している。第２劣化状態は、バッテリ２０の状態及び演算誤差等により変わるため、第２劣化状態は、図３に示すような離散値で表される。

第１劣化状態の演算周期が経過した時点で、コントローラ１０は第１劣化状態ＳＯＨ_аを演算し、第１劣化状態の演算周期内に演算された第２劣化状態ＳＯＨ_ｂのそれぞれの信頼度を演算する。コントローラ１０は、演算された信頼度に応じて、補正値を演算する際に演算対象となる第２劣化状態を特定し、特定された第２劣化状態ＳＯＨ_ｂと第１劣化状態ＳＯＨ_аの差分を取ることで変化量（ΔＳＯＨ）を演算する。コントローラ１０は、演算された変化量（ΔＳＯＨ）に対して、信頼度に応じた重み付けを加える。例えば、使用開始から３カ月を経過した時点で、コントローラ１０は、第１劣化状態ＳＯＨ_аを演算し、エリアαに含まれる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂの各信頼度を演算する。また、コントローラ１０は、信頼度に応じて、エリアαに含まれる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂの中から演算対象となる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂを特定する。例えば、エリアαに含まれる１２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂのうち、２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂに関して、放置時間が所定時間より長い場合には、この２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂを演算対象から除外する。コントローラ１０は、残りの１０個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂと、第１劣化状態ＳＯＨ_аとの差分から変化量（ΔＳＯＨ）を演算し、各変化量（ΔＳＯＨ）に対して重み付けを加える。

コントローラ１０は、重み付けを含む、１０個の変化量（ΔＳＯＨ）の合算により、ＳＯＨ補正値（ΔＳＯＨ_ｃ）を演算する。コントローラ１０は、第１劣化状態（ＳＯＨ_а）にＳＯＨ補正値（ΔＳＯＨ_ｃ）を加えて、補正後の劣化状態（ＳＯＨ_ｅ）を演算する。

コントローラ１０は、劣化状態を補正する場合には、段階的に劣化状態を補正し、補正後の劣化状態を出力する。劣化状態の補正値が大きい場合には、劣化状態の補正により、劣化状態が大きく変化する可能性がある。そのため、コントローラ１０は、演算された補正値よりも実際の補正値を小さくした上で、段階的に劣化状態を補正する。グラフｂに示すように、コントローラ１０から出力される、補正後の劣化状態は、第１劣化状態の経過時点から段階的に変化する。なお、段階的に劣化状態を補正する際に、劣化状態の補正量又は補正回数は予め決まっている。コントローラ１０は、演算されたＳＯＨ補正値に対して、予め決まった補正量又は補正回数に応じて、劣化状態を補正する。

上記のように、本実施形態に係る充電制御装置１００は、電圧センサ１２及び電流センサ１３を用いてバッテリ２０の電流及び電圧を検出し、電圧センサ１２又は電流センサ１３の検出値に基づきバッテリ２０の充電状態を演算する。充電制御装置１００は、バッテリ２０の使用開始からの経過時間及びバッテリ２０の充放電量に基づき、第１劣化状態の演算周期毎にバッテリ２０の第１劣化状態を演算し、バッテリ２０の充電状態の変化量、及び、バッテリ２０の電流の変化量に基づき、バッテリ２０の第２劣化状態を演算する。充電制御装置１００は、第２劣化状態を演算する演算処理を、第１劣化状態の演算周期内で複数回実行し、第２劣化状態の演算の信頼度を複数の第２劣化状態毎に演算し、所定の信頼度以上の信頼度をもつ第２劣化状態に基づき、劣化状態の補正値を演算し、第１劣化状態を補正値で補正することで、劣化状態を演算する。これにより、劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態に係る充電制御装置１００は、第２劣化状態の信頼度の大きさに応じた重み付けを加えて、補正値を演算する。これにより、劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態に係る充電制御装置１００は、バッテリ２０の分極電圧が小さいほど、バッテリ２０の平均電流が大きいほど、又は、バッテリ２０のＳＯＣの変化量が大きいほど、信頼度を高くする。これにより劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態では、信頼度が高いほど重み付けを大きくする。これにより劣化状態の演算精度を高めることができる。

なお、本実施形態に係る充電制御装置１００の変形例として、コントローラ１０は、第２劣化状態の演算処理が第１劣化状態の演算周期あたり所定回数以上になるように、第１劣化状態の演算周期を設定してもよい。例えば、第１劣化状態の演算周期が短く、演算周期内の、第２劣化状態の演算回数が少ない場合には、補正値の演算に使われるサンプル数（第２劣化状態の値の数）が少なく、演算精度が低くなる可能性がある。そのため、第２劣化状態の演算回数が少ない場合には、コントローラ１０は、第１劣化状態の演算周期内の、第２劣化状態の演算回数が所定回数以上となるように、第１劣化状態の演算周期を設定する。これにより、補正値の演算に使われるサンプル数が増え、劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態に係る充電制御装置１００の変形例として、コントローラ１０は、所定の信頼度以上をもつ第２劣化状態が第１劣化状態の演算周期あたり所定回数以上になるように、第１劣化状態の演算周期を設定してもよい。 例えば、所定値以上の信頼度をもつ第２劣化状態が、第１劣化状態の演算周期内で、所定回数以上演算されない場合には、信頼度の高いサンプル数が不足し、演算精度が低くなる可能性がある。そのため、信頼度の高い第２劣化状態のサンプル数が、少ない場合には、コントローラ１０は、第１劣化状態の演算周期を長くして、所定の信頼度以上をもつ第２劣化状態が第１劣化状態の演算周期あたり所定回数以上になるように、第１劣化状態の演算周期を設定する。これにより、信頼度の高いサンプル数が増え、劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態に係る充電制御装置１００の変形例として、コントローラ１０は、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、今回のＳＯＣと前回のＳＯＣとの差分に限らず、例えば前々回ＳＯＣと今回ＳＯＣとの差分のように、複数のオン時点を任意に選択してもよい。図４は、変形例を説明するための図であり、オン時点及びオフ時点におけるＳＯＣの時間推移を示すグラフである。図４において、ｔ_１а〜ｔ_６аはオン時点を示し、ｔ_１ｂ〜ｔ_５ｂはオフ時点を示す。また、ｔ_１аからｔ_１ｂまでの期間、ｔ_２аからｔ_２ｂまでの期間、ｔ_３аからｔ_３ｂまでの期間、及びｔ_４аからｔ_４ｂまでの期間は、車両走行中の時間を示し、ｔ_５аからｔ_５ｂまでの期間は外部の充電装置による充電期間を示す。

コントローラ１０は、それぞれのオン時点のタイミングで、ＳＯＣを演算する。コントローラ１０は、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、変化量（ΔＳＯＣ）の演算の信頼度が高くなるように、差分とるときのＳＯＣを選択する。図４の例で、コントローラ１０は、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、２回目のオン時点（ｔ_２а）と４回目のオン時点（ｔ_４а）を選択した場合には、変化量（ΔＳＯＣ）は１５％となる。コントローラ１０は、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、４回目のオン時点（ｔ_４а）と６回目のオン時点（ｔ_６а）を選択した場合には、変化量（ΔＳＯＣ）は２５％となる。変化量（ΔＳＯＣ）が大きいほど、演算誤差が大きいため、コントローラ１０は、演算誤差を小さくするために、上記の例では、２回目のオン時点（ｔ_２а）と４回目のオン時点（ｔ_４а）を選択し、選択されたオン時点のＳＯＣの差分をとり、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する。

また、コントローラ１０は、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、変化量（ΔＳＯＣ）の演算の信頼度が高くなるように、分極電圧が低いときのＳＯＣを選択する。図４の例で、１回目のオン時点より前の放置時間、３回目のオン時点より前の放置時間、及び５回目のオン時点より前の放置時間は短く、２回目のオン時点より前の放置時間、４回目のオン時点より前の放置時間、及び６回目のオン時点より前の放置時間は長い。放置時間が短いほど、分極電圧は小さく、ＳＯＣの演算誤差は小さくなる。そのため、コントローラ１０は、所定時間よりも長い放置時間が経過した後のオン時点のＳＯＣに基づき、変化量（ΔＳＯＣ）を演算する。これにより、劣化状態の演算精度を高めることができる。

なお、本実施形態の変形例として、コントローラ１０は、オン時点に対して直前の充放電電流の大きさに応じて、分極電圧の大きさを演算してもよい。バッテリ２０の検出電圧に含まれる分極電圧は、バッテリ２０の電流によって変化する。本実施形態では、ステップＳ１０の演算処理において、放置時間が所定時間以下である場合には、補正値の演算対象から除外しているため、放置時間が短く、充放電電流が大きい時のＳＯＣが除外され、電流値の大きさによる分極電圧への影響を実質的に排除している。そのため、ステップＳ１０の演算処理のように、放置時間の長さにより演算対象を限定していない場合には、コントローラ１０は、充放電電流の大きさに応じて、分極電圧の大きさを演算してもよい。

１０…コントローラ
１１…充電器
１２…電圧センサ
１３…電流センサ
１４…温度センサ
２０…バッテリ
３０…電源
４０…インバータ
５０…モータ
１００…充電制御装置

ステップＳ５にて、コントローラ１０は、電流センサ１３を用いて、オン時点からメインスイッチがオン状態からオフ状態に切り替わった時点（以下、オフ時点とも称す）までの期間中、所定のサンプリング周期で、バッテリ２０の入出力電流を検出する。そして、コントローラ１０は、入出力電流を、オン時点からオフ時点までの時間で積算することで、充放電量の変化量（ΔＡｈ）を演算する。

ステップＳ６にて、コントローラ１０は、充放電量の変化量（ΔＡｈ）を演算された充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）で除算することで、バッテリ２０の現在の電池容量（現在の満充電容量）を演算する。

ステップＳ９にて、コントローラ１０は、ステップＳ４で演算された充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）及びステップＳ５で演算された充放電量の変化量（ΔＡｈ）の演算の信頼度を演算する。充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差は、バッテリ２０の分極や、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性線（ＯＣＶの変化に対するＳＯＣの変化を表す線）によって影響される。また、充放電量の変化量（ΔＡｈ）の演算誤差は、平均電流の大きさにより変わる。そして、誤差の大きい充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）に基づき、第２劣化状態が演算された場合には、劣化状態の演算精度が低くなる。そのため、ステップＳ９の演算処理では、劣化状態の演算精度を上げるために、充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の信頼度を評価し、後述するステップＳ１０の演算処理おいて、信頼度に応じて劣化状態を演算する。

信頼度の演算方法を説明する。コントローラ１０は、今回のオン時点で、電圧センサ１２により検出された検出電圧（ＣＣＶ：端子間電圧）に基づき、今回のＳＯＣの演算誤差と、前回のオン時点で演算された前回のＳＯＣの演算誤差とを足し合わせて、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差を演算する。具体的には、コントローラ１０は、今回のオン時点の検出電圧に含まれる分極電圧の大きさに基づく演算誤差、及び、今回のオン時点のＳＯＣに基づく演算誤差をそれぞれ演算し、これらの演算誤差を加算することで、今回ＳＯＣの演算誤差を演算する。

コントローラ１０は、前回のオン時点から今回のオン時点までの平均電流を演算し、平均電流が小さいほど充放電量の変化量（ΔＡｈ）の演算誤差が小さくなるように、充放電量の変化量の演算誤差（ΔＡｈ）を演算する。平均電流は、前回オン時点から今回オフ時点までの電流積算値を積算時間（前回オン時点から今回オン時点までの時間）で除算することで求められる。

コントローラ１０は、演算された充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）の演算誤差が小さいほど充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度が高くなるように、及び、演算された充放電量の変化量（ΔＡｈ）の演算誤差が小さいほど充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度が高くなるように、充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度を演算する。なお、充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）は第２劣化状態の演算に使用されるため、充電状態及び充放電量の変化量（ΔＳＯＣ、ΔＡｈ）の演算の信頼度は、第２劣化状態の演算の信頼度に対応している。

コントローラ１０は、演算対象として特定されたΔＳＯＨに対して、信頼度に応じた重みづけを加える。信頼度は、ＳＯＨの演算誤差に対応しており、コントローラ１０は、ＳＯＨ補正値を演算する際、信頼度が高いΔＳＯＨほどＳＯＨ補正値の演算への影響が大きくなるように、各ΔＳＯＨに対して重みづけを加える。そして、コントローラ１０は、重みづけを含む複数ΔＳＯＨに基づき、ＳＯＨ補正量を演算する。具体的には、コントローラ１０は、各ＳＯＨの平均値を演算する又は各平均値の近似値等を演算することで、補正値を演算する。補正値は、ＳＯＨの差で表される。

第１劣化状態の演算周期が経過した時点で、コントローラ１０は第１劣化状態ＳＯＨ_аを演算し、第１劣化状態の演算周期内に演算された第２劣化状態ＳＯＨ_ｂのそれぞれの信頼度を演算する。コントローラ１０は、演算された信頼度に応じて、ＳＯＨ補正値を演算する際に演算対象となる第２劣化状態を特定し、特定された第２劣化状態ＳＯＨ_ｂと第１劣化状態ＳＯＨ_аの差分を取ることで充電状態の変化量（ΔＳＯＨ）を演算する。コントローラ１０は、演算された充電状態の変化量（ΔＳＯＨ）に対して、信頼度に応じた重み付けを加える。例えば、使用開始から３カ月を経過した時点で、コントローラ１０は、第１劣化状態ＳＯＨ_аを演算し、エリアαに含まれる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂの各信頼度を演算する。また、コントローラ１０は、信頼度に応じて、エリアαに含まれる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂの中からＳＯＨ補正値の演算対象となる第２劣化状態ＳＯＨ_ｂを特定する。例えば、エリアαに含まれる１２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂのうち、２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂに関して、放置時間が所定時間より短い場合には、この２個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂを演算対象から除外する。コントローラ１０は、残りの１０個の第２劣化状態ＳＯＨ_ｂと、第１劣化状態ＳＯＨ_аとの差分から充電状態の変化量（ΔＳＯＨ）を演算し、各充電状態の変化量（ΔＳＯＨ）に対して重み付けを加える。

コントローラ１０は、重み付けを含む、１０個の充電状態の変化量（ΔＳＯＨ）の合算により、ＳＯＨ補正値（ΔＳＯＨ_ｃ）を演算する。コントローラ１０は、第１劣化状態（ＳＯＨ_а）にＳＯＨ補正値（ΔＳＯＨ_ｃ）を加えて、補正後の劣化状態（ＳＯＨ_ｅ）を演算する。

また本実施形態に係る充電制御装置１００は、バッテリ２０の分極電圧が小さいほど、バッテリ２０の平均電流が小さいほど、又は、バッテリ２０のＳＯＣの変化量が小さいほど、信頼度を高くする。これにより劣化状態の演算精度を高めることができる。

また本実施形態に係る充電制御装置１００の変形例として、コントローラ１０は、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、今回のＳＯＣと前回のＳＯＣとの差分に限らず、例えば前々回ＳＯＣと今回ＳＯＣとの差分のように、複数のオン時点を任意に選択してもよい。図４は、変形例を説明するための図であり、オン時点及びオフ時点におけるＳＯＣの時間推移を示すグラフである。図４において、ｔ_１а〜ｔ_６аはオン時点を示し、ｔ_１ｂ〜ｔ_５ｂはオフ時点を示す。また、ｔ_１аからｔ_１ｂまでの期間、ｔ_２аからｔ_２ｂまでの期間、ｔ_３аからｔ_３ｂまでの期間、及びｔ_４аからｔ_４ｂまでの期間は、車両走行中の時間を示し、ｔ_５аからｔ_５ｂまでの期間は外部の充電装置による充電期間を示す。

コントローラ１０は、それぞれのオン時点のタイミングで、ＳＯＣを演算する。コントローラ１０は、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）の演算の信頼度が高くなるように、差分とるときのＳＯＣを選択する。図４の例で、コントローラ１０は、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、２回目のオン時点（ｔ_２а）と４回目のオン時点（ｔ_４а）を選択した場合には、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）は１５％となる。コントローラ１０は、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、４回目のオン時点（ｔ_４а）と６回目のオン時点（ｔ_６а）を選択した場合には、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）は２５％となる。充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）が大きいほど、演算誤差が大きいため、コントローラ１０は、演算誤差を小さくするために、上記の例では、２回目のオン時点（ｔ_２а）と４回目のオン時点（ｔ_４а）を選択し、選択されたオン時点のＳＯＣの差分をとり、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する。

また、コントローラ１０は、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する際に、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）の演算の信頼度が高くなるように、分極電圧が低いときのＳＯＣを選択する。図４の例で、１回目のオン時点より前の放置時間、３回目のオン時点より前の放置時間、及び５回目のオン時点より前の放置時間は短く、２回目のオン時点より前の放置時間、４回目のオン時点より前の放置時間、及び６回目のオン時点より前の放置時間は長い。放置時間が短いほど、分極電圧は小さく、ＳＯＣの演算誤差は小さくなる。そのため、コントローラ１０は、所定時間よりも長い放置時間が経過した後のオン時点のＳＯＣに基づき、充電状態の変化量（ΔＳＯＣ）を演算する。これにより、劣化状態の演算精度を高めることができる。

なお、本実施形態の変形例として、コントローラ１０は、オン時点に対して直前の充放電電流の大きさに応じて、分極電圧の大きさを演算してもよい。バッテリ２０の検出電圧に含まれる分極電圧は、バッテリ２０の電流によって変化する。本実施形態では、ステップＳ１０の演算処理において、放置時間が所定時間以下である場合には、ＳＯＨ補正値の演算対象から除外しているため、放置時間が短く、充放電電流が大きい時のＳＯＣが除外され、電流値の大きさによる分極電圧への影響を実質的に排除している。そのため、ステップＳ１０の演算処理のように、放置時間の長さにより演算対象を限定していない場合には、コントローラ１０は、充放電電流の大きさに応じて、分極電圧の大きさを演算してもよい。

Claims (8)

1. バッテリの状態を管理するプロセッサを用いて、前記バッテリの劣化状態を演算する劣化状態演算方法において、
   センサを用いて前記バッテリの電流及び前記バッテリの電圧を検出し、
   前記センサの検出値に基づき前記バッテリの充電状態を演算し、
   前記バッテリの使用開始からの経過時間及び前記バッテリの充放電量に基づき、所定期間毎に前記バッテリの第１劣化状態を演算し、
   前記バッテリの充電状態の変化量、及び、前記バッテリの電流の変化量に基づき、前記バッテリの第２劣化状態を演算し、
   前記第２劣化状態を演算する演算処理を、前記所定期間内に複数回実行し、
   前記検出値に基づき、前記第２劣化状態の演算の信頼度を複数の前記第２劣化状態毎に演算し、
   所定の信頼度以上の前記信頼度をもつ前記第２劣化状態に基づき、前記劣化状態の補正値を演算し、
   前記第１劣化状態を前記補正値で補正することで、前記劣化状態を演算する劣化状態演算方法。
2. 前記第２劣化状態の信頼度の大きさに応じた重み付けを加えて、前記補正値を演算する請求項１記載の劣化状態演算方法。
3. 前記バッテリの分極電圧が小さいほど、前記バッテリの平均電流が大きいほど、又は、前記バッテリの充電状態の変化量が大きいほど、前記信頼度を高くする請求項１又は２記載の劣化状態演算方法。
4. 前記信頼度が高いほど前記重み付けを大きくする請求項２記載の劣化状態演算方法。
5. 前記経過時間が長いほど、又は、前記充放電量が大きいほど、前記第１劣化状態を低くする請求項１〜４のいずれか一項に記載の劣化状態演算方法。
6. 前記第２劣化状態の演算処理の演算回数が、前記所定期間あたり所定回数以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の劣化状態演算方法。
7. 前記所定の信頼度以上をもつ前記第２劣化状態が、前記所定期間あたり所定数以上演算される請求項１〜６のいずれか一項に記載の劣化状態演算方法。
8. バッテリの電流及び前記バッテリの電圧を検出するセンサと、
   前記バッテリの状態を管理するプロセッサを備え、
   前記プロセッサは、
   前記センサの検出値に基づき前記バッテリの充電状態を演算し、
   バッテリの使用開始からの経過時間及び前記バッテリの充放電量に基づき、所定期間毎に前記バッテリの第１劣化状態を演算し、
   前記バッテリの充電状態の変化量、及び、前記バッテリの電流の変化量に基づき、前記バッテリの第２劣化状態を演算し、
   前記第２劣化状態を演算する演算処理を、前記所定期間内に複数回実行し、
   前記検出値に基づき、前記第２劣化状態の演算の信頼度を複数の前記第２劣化状態毎に演算し、
   所定の信頼度以上の前記信頼度をもつ前記第２劣化状態に基づき、前記劣化状態の補正値を演算し、
   前記第１劣化状態を前記補正値で補正することで、前記バッテリの劣化状態を演算する劣化状態演算装置。

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