JPWO2020100707A1 - 管理装置、管理方法、および車両 - Google Patents

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Abstract

蓄電素子６０の管理装置１００であって、一方が前記蓄電素子６０に接続され、他方が外部端子５２に接続された計測用抵抗体５４を用いて、前記蓄電素子６０の電流を計測する電流計測処理と、前記蓄電素子６０の温度又は前記外部端子５２の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、前記蓄電素子６０の温度と前記外部端子５２の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理、又は前記電流計測処理にて計測される電流計測値に応じて実行される機能を保障する保障処理を行う。

Description

本発明は、蓄電素子の電流やＳＯＣを計測する方法に関する。
蓄電素子の電流計測方法の一つに、シャント抵抗などの計測用抵抗体を利用する方法がある。計測用抵抗体は、電流に応じた電圧を発生することから、電圧を計測することで、電流が計測できる。
計測用抵抗体の両端に温度差がある場合、計測用抵抗体の両端に、ゼーベック効果により電圧が発生する。下記特許文献１には、発熱した抵抗体の両端に温度差が発生することから、抵抗体の両端温度を検出して、電流値を補正する点が記載されている。
特表２０１７−５１４１１５号公報
計測用抵抗体が、蓄電素子と外部端子との間に接続されている場合、蓄電素子に接続された一方は蓄電素子の温度の影響を受け、外部端子に接続された他方は外部端子の温度の影響を受ける。蓄電素子の温度と外部端子の温度に温度差がある場合、計測用抵抗体の両端にゼーベック効果により電圧が発生することから、電流の計測精度やＳＯＣの推定精度が低下する。
本発明は、蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差に起因する電流の計測誤差やＳＯＣの推定誤差を抑制することを目的とする。
蓄電素子の管理装置は、一方が前記蓄電素子に接続され、他方が外部端子に接続された計測用抵抗体を用いて、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測処理と、前記蓄電素子の温度又は前記外部端子の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理、又は前記電流計測処理にて計測される電流計測値に応じて実行される機能を保障する保障処理を行う。
本技術は、蓄電素子の管理方法、蓄電装置、管理プログラム、管理プログラムを記録した記録媒体、および車両に適用することが出来る。
蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差に起因する、電流の計測誤差やＳＯＣの推定誤差を抑制することが出来る。
実施形態１における車両の側面図 バッテリの分解斜視図 二次電池の平面図 図３のＡ−Ａ線断面図 車両の電気的構成を示すブロック図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 計測用抵抗体の斜視図 駐車後の組電池の電流計測値と温度曲線 監視処理のフローチャート 電流補正処理のフローチャート 実施形態２における車両の側面図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 駐車後の組電池の電流計測値と組電池、エンジンルームの温度曲線
発明者らは、蓄電素子の電流計測精度やＳＯＣ推定精度を向上させることを鋭意検討した結果、蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差により、電流計測誤差やＳＯＣの推定誤差が生じる場合があることを突き止めた。
蓄電素子の管理装置は、一方が前記蓄電素子に接続され、他方が外部端子に接続された計測用抵抗体を用いて、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測処理と、前記蓄電素子の温度又は前記外部端子の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理、又は前記電流計測処理にて計測される電流計測値に応じて実行される機能を保障する保障処理を行う。
これまで、蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差により、電流計測誤差やＳＯＣの推定誤差が生じることが、課題として認識されていなかった。管理装置は、蓄電素子の温度と外部端子の温度に温度差がある場合、電流計測値に対して、温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理を行う。これまで対策が講じられてこなかった、蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差に起因する電流計測値の計測誤差を抑えることが出来る。そのため、電流計測精度を向上させることが出来る。ＳＯＣ推定精度も同様である。また、電流計測値の計測誤差を抑えることで、計測誤差による誤操作を回避し、電流計測値に応じて実行される機能を保障することが出来る。
前記機能は、前記電流計測値を積算して前記蓄電素子のＳＯＣを算出する機能であり、前記変更処理は、前記蓄電素子のＳＯＣに対して前記温度差に起因する推定誤差を補正する処理であるものとしてもよい。
電流計測値に対して温度差に起因する計測誤差が生じると、電流の時間に対する積分値に基づいて算出されるＳＯＣの推定精度にも誤差が生じることになる。そこで、補正処理によって電流計測値の計測誤差を補正し、計測精度を向上させることで、ＳＯＣの推定精度を向上させることが出来る。
前記電流計測処理は、所定の周期で前記電流計測値を計測する第１のモードと、前記所定の周期より長い周期で前記電流計測値を計測する第２のモードと、を有し、前記機能は、前記電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に前記第２のモードから前記第１のモードに移行させる機能であり、前記変更処理は、前記電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正することで、計測誤差によるモード移行を回避する処理であるものとしてもよい。
蓄電素子の温度と外部端子の温度との温度差が大きい場合、計測用抵抗体の両端にゼーベック効果により電圧が発生し、電流計測処理にて電流が流れていると判断される。ここで、計測誤差によって所定の電流計測値以上の電流値が計測されると、第２のモードから第１のモードに移行し、所定の周期で電流計測値が計測される状態になる。そこで、保障処理により電流計測値の計測誤差を補正することで、電流計測処理にて電流が流れていると誤って判断されることをなくし、計測誤差によるモード移行を回避することが出来る。
前記機能は、前記電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に車両故障を診断する機能であり、前記変更処理は、前記電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正することで、計測誤差による前記車両故障の誤診断を回避する処理であるものとしてもよい。
蓄電素子の温度と外部端子の温度との温度差が大きい場合、計測用抵抗体の両端にゼーベック効果により電圧が発生し、電流計測処理にて電流が流れていると判断される。ここで、計測誤差によって所定の電流計測値以上の電流値が計測されると、車両故障の診断が実行される。そこで、保障処理によって電流計測値の計測誤差を補正することで、電流計測処理にて電流が流れていると誤って判断されることをなくし、計測誤差による車両故障の誤診断を回避することが出来る。
前記補正処理は、前記蓄電素子の電流計測値が所定値より小さい場合に、実行してもよい。
蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差に起因する電流計測誤差は、温度差が同じであれば、電流計測値が小さい場合ほど、その影響が大きくなる。電流計測値に対する計測誤差の割合が大きくなり、電流計測精度の低下を招く。管理装置は、蓄電素子の電流値が所定値より小さい場合に補正処理を実行するため、電流計測精度を向上させることが可能である。ＳＯＣ推定精度も同様である。
前記温度計測処理にて計測した温度計測値に基づいて、前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度の温度差に起因する前記電流計測値の計測誤差を補正する補正値又は前記ＳＯＣの推定誤差を補正する補正値を算出する算出処理を行い、前記補正処理では、前記電流計測値を前記補正値に基づいて補正してもよい又は前記ＳＯＣを前記補正値に基づいて補正してもよい。
管理装置は、温度計測処理にて計測した温度計測値に基づいて、蓄電素子の温度と外部端子の温度の温度差に起因する電流計測値の計測誤差を補正する補正値を算出するから、補正値を固定値として、電流計測値を補正する場合に比べて、精度の高い補正が可能である。ＳＯＣを補正する場合も同様である。
前記温度計測処理において、前記蓄電素子の温度を計測し、前記算出処理において、前記蓄電素子の温度変化率に基づいて、前記電流計測値の前記補正値又は前記ＳＯＣの前記補正値を算出してもよい。
蓄電素子の温度は、管理装置の通常の監視機能を用いて、計測出来る。蓄電素子の温度変化率は、蓄電素子の温度計測値から求めることが出来るから、管理装置は、新たに温度センサを追加しなくても、補正値を算出することが出来る。
＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
図１は車両の側面図、図２はバッテリの分解斜視図である。車両１０は、エンジン駆動車であり、バッテリ５０を備えている。バッテリ５０は、車両１０のトランクルーム１１に配置されている。図１は、車両１０とバッテリ５０のみ図示し、車両１０を構成する他の部品は省略している。
バッテリ５０は、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。バッテリは「蓄電装置」の一例である。
図２に示すように、収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。
収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。組電池６０は１２個の二次電池６２を有する。１２個の二次電池６２は、３並列で４直列に接続されている。回路基板ユニット６５は、組電池６０の上部に配置されている。図６のブロック図では、並列に接続された３つの二次電池６２を１つの電池記号で表している。二次電池６２は「蓄電素子」の一例である。
蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。
図３及び図４に示すように、二次電池６２は、直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。二次電池６２は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。
電極体８３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。
正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。
蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、図３に示すように、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。
図５は車両１０の電気的構成を示すブロック図、図６はバッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。
車両１０は、図５に示すように、駆動装置であるエンジン２０、エンジン制御部２１、エンジン始動装置２３、車両発電機であるオルタネータ２５、一般電気負荷２７、車両ＥＣＵ（電子制御装置：Electronic Control Unit）３０、バッテリ５０などを備えている。
バッテリ５０は、電力線３７に接続されている。バッテリ５０には、電力線３７を介して、エンジン始動装置２３、オルタネータ２５、一般電気負荷２７が接続されている。
エンジン始動装置２３は、セルモータである。イグニッションスイッチ２４がオンすると、バッテリ５０からクランキング電流が流れ、エンジン始動装置２３が駆動する。エンジン始動装置２３の駆動により、クランクシャフトが回転し、エンジン２０を始動することがきる。
一般電気負荷２７は、エンジン始動装置２３を除く、車両１０に搭載された電気負荷である。一般電気負荷２７は、定格１２Ｖであり、エアコン、オーディオ、カーナビゲーション、補機類などを例示することができる。
オルタネータ２５は、エンジン２０の動力により発電する車両発電機である。オルタネータ２５の発電量が車両１０の電気負荷量を上回っている場合、オルタネータ２５によりバッテリ５０は充電される。オルタネータ２５の発電量が車両１０の電気負荷量よりも小さい場合、バッテリ５０は放電し、発電量の不足を補う。
車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｌ１を介してバッテリ５０と通信可能に接続されており、通信線Ｌ２を介してオルタネータ２５と通信可能に接続されている。車両ＥＣＵ３０は、バッテリ５０からＳＯＣの情報を受け、オルタネータ２５の発電量を制御することで、バッテリ５０のＳＯＣをコントロールする。
車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｌ３を介してエンジン制御部２１と通信可能に接続されている。エンジン制御部２１は、車両１０に搭載されており、エンジン２０の動作状態を監視する。また、エンジン制御部２１は、速度計測器などの計器類の計測値から、車両１０の走行状態を監視する。車両ＥＣＵ３０は、エンジン制御部２１から、イグニッションスイッチ２４の入り切りの情報、エンジン２０の動作状態の情報及び車両１０の走行状態（走行中、走行停止、アイドリングストップなど）の情報を得ることが出来る。
バッテリ５０は、図６に示すように、電流遮断装置５３と、組電池６０と、計測用抵抗体５４と、管理装置１００と、温度センサ１１５と、を備える。
電流遮断装置５３、組電池６０及び計測用抵抗体５４は、パワーライン５９Ｐ、５９Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５９Ｐは、正極の外部端子５１と組電池６０の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン５９Ｎは、負極の外部端子５２と組電池６０の負極とを接続するパワーラインである。
電流遮断装置５３は組電池６０の正極側に位置し、正極のパワーライン５９Ｐに設けられている。計測用抵抗体５４は、組電池６０の負極側に位置し、負極のパワーライン５９Ｎに設けられている。
電流遮断装置５３は、リレーなどの有接点スイッチ（機械式）や、ＦＥＴなどの半導体スイッチにより構成することが出来る。電流遮断装置５３のＯＰＥＮにより、バッテリ５０は、車両１０の電力線３７から切り離され、電流が遮断される。電流遮断装置５３のＣＬＯＳＥにより、バッテリ５０は、電力線３７に接続され、車両１０への電力供給が出来る状態となる。電流遮断装置５３はバッテリ５０に異常がある場合、ＯＰＥＮし、常時はＣＬＯＳＥに制御される。温度センサ１１５は、接触式あるいは非接触式で、組電池６０の温度Ｔ［℃］を計測する。
計測用抵抗体５４は、図７に示すように、全体としては、Ａ方向に長い長方形状である。計測用抵抗体５４は、一対の板部５５Ａ、５５Ｂと、抵抗本体５７と、を備える。
一対の板部５５Ａ、５５Ｂは銅製である。一対の板部５５Ａ、５５Ｂは、抵抗本体５７のＡ方向両側に位置する。一対の板部５５Ａ、５５Ｂは、計測用抵抗体５４を組電池６０や外部端子５２などの接続先に接続するための接続部である。
抵抗本体５７は、電気抵抗の温度変化率の小さい合金（一例として、銅、マンガン、ニッケルの合金：マンガニン）である。抵抗本体５７は、計測用抵抗体５４に流れる電流値に比例した電圧Ｖｒを発生する。
一対の板部５５Ａ、５５Ｂには、計測端子５６Ａ、５６Ｂがそれぞれ設けられている。２つの計測端子５６Ａ、５６Ｂは、抵抗本体５７の近傍に位置している。２つの計測端子５６Ａ、５６Ｂは、抵抗本体５７の両端に発生する電圧Ｖｒを計測するための端子である。
管理装置１００は、一対の計測線Ｌ４、Ｌ５を介して、計測用抵抗体５４の計測端子５６Ａ、５６Ｂに接続されている。管理装置１００にて、抵抗本体５７の両端に発生する電圧Ｖｒを検出することで、組電池６０の電流Ｉを計測することが出来る。
管理装置１００は、回路基板ユニット６５に設けられている。管理装置１００は、電圧検出回路１１０と処理部１２０とを備える。電圧検出回路１１０は、信号線によって、各二次電池６２の両端にそれぞれ接続され、各二次電池６２の電池電圧Ｖ[Ｖ]及び組電池６０の総電圧ＶＢを計測する。組電池６０の総電圧ＶＢ[Ｖ]は、直列に接続された４つの二次電池６２の合計電圧である。
処理部１２０は、演算機能を有するＣＰＵ１２１と、記憶部であるメモリ１２３と、通信部１２５を含む。
処理部１２０は、計測用抵抗体５４、電圧検出回路１１０、温度センサ１１５の出力から、組電池６０の電流Ｉ、各二次電池６２の電圧Ｖ、組電池６０の総電圧ＶＢ及び温度Ｔを監視する。処理部１２０は、後述する電流積算法により、組電池６０のＳＯＣを推定する。
処理部１２０は、車両１０が駐車中か走行中であるかなど、車両１０の状態に関する情報を車両ＥＣＵ３０から得ることが出来る。
メモリ１２３は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ１２３には、組電池６０の管理プログラム及び管理プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。管理プログラムには、組電池６０の電流、電圧、温度を監視する監視プログラムや、組電池６０の電流計測値Ｉｔを補正する補正処理を実行するための補正プログラムが含まれる。メモリ１２３は、各プログラムを記憶するほか、処理部１２０のワーキングメモリとしても使用される。
２．電流積算法によるＳＯＣ推定
ＳＯＣ（state of charge）は、バッテリ５０の充電状態である。ＳＯＣは満充電容量（実容量）に対する残存容量の比率であり、下記の（１）式にて定義することが出来る。
ＳＯＣ[％]＝（Ｃｒ／Ｃｏ）×１００ （１）
Ｃｏは二次電池の満充電容量、Ｃｒは二次電池の残存容量である。
管理装置１００は、下記の（２）式で示すように、計測用抵抗体５４により計測される電流Ｉの時間に対する積分値に基づいて、バッテリ５０のＳＯＣ（state of charge：充電状態）を推定する。電流の符号を、充電時はプラス、放電はマイナスとする。
ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×（∫Ｉｄｔ）／Ｃｏ （２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流である。
３．温度差による電流計測誤差
計測用抵抗体５４は一方の接続部である板部５５Ａを組電池６０に接続し、他方の接続部である板部５５Ｂを外部端子５２に接続している。組電池６０に接続された一方の板部５５Ａの温度は、組電池６０の温度の影響を受け、外部端子５２に接続された他方の板部５５Ｂの温度は、外部端子５２の温度の影響を受ける。
外部端子５２は、図２に示すように蓋体７４の上面から突出しており、外部に露出している。外部端子５２の温度は、バッテリ５０が配置されたトランクルーム１１の室内温度とほぼ等しい。バッテリ５０が配置されたトランクルーム１１の室内温度は、駐車、走行など車両１０の状態による影響は小さく、外気温とほぼ等しい。
組電池６０の温度と外部端子５２の温度に温度差がある場合、２つの板部５５Ａ、５５Ｂに温度差が生じることから、抵抗本体５７の両端に温度差が発生する。
抵抗本体５７の両端に温度差がある場合、ゼーベック効果により抵抗本体５７の両端に電圧が発生し、計測用抵抗体５４の電流計測値Ｉｔに計測誤差が生じる。
図８は、車両１０の駐車後について、組電池６０の電流計測値Ｉｔのグラフと、組電池６０の温度変化を示す温度曲線Ｙｔのグラフである。横軸は時間[ｓ]、右縦軸は温度[℃]、左縦軸は電流[Ａ]を示す。時刻ｔ１は駐車タイミング、時刻ｔ２は車両１０に搭載された車両ＥＣＵ３０や一般電気負荷２７が停止するタイミングである。
時刻ｔ２以降、バッテリ５０は車両１０に対する充放電を実質的に停止し、車両１０に対して暗電流のみ放電する状態となる。暗電流は、駐車中に車両１０が消費する電流（車両ＥＣＵのバックアップ用メモリや車両に装備されたセキュリティ機器などの消費電流）であり、通常１００ｍＡ以下の微小電流である。
外部端子５２の温度は、トランクルーム１１の室内温度に概ね等しく、外気温２５℃でほぼ一定である。
組電池６０の温度Ｔ（温度曲線Ｙｔ）は、駐車タイミングｔ１の２７．５℃をピーク値として、時間経過とともに低下してゆき、時刻ｔ３以降は、トランクルーム１１の室内温度である２５℃に安定し、外部端子５２の温度と等しくなる。つまり、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで期間は、組電池６０の方が、外部端子５２よりも温度が高く、組電池６０の温度と外部端子５２の温度に温度差が生じている。駐車タイミングｔ１において、組電池６０の温度の方がトランクルーム１１の室内温度よりも高い理由は、車両走行中の充放電により、組電池６０が発熱したためである。
Ｉｏは、時刻ｔ２以降について、組電池６０の電流Ｉの真値を示している。Ｉｏは、暗電流に等しく、約−３５ｍＡで一定である。符号のマイナスは放電を意味する。
電流計測値Ｉｔは、時刻ｔ２の時点では、約−５５ｍＡであり、電流の真値（Ｉｏ＝約−３５ｍＡ）に対して、約−２０ｍＡ高い値である。電流計測値Ｉｔは、時間の経過とともに低下してゆき、時刻ｔ３以降は、真値である約−３５ｍＡに安定する。
組電池６０が実質的に充放電を停止する時刻ｔ２から、組電池６０の温度Ｔが外部端子５２の温度２５℃に安定する時刻ｔ３までの期間Ｕ、電流計測値Ｉｔが真値Ｉｏに対して誤差Ｅを生じている。そのため、誤差Ｅは、ゼーベック効果による計測誤差であると推測できる。つまり、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差により、抵抗本体５７の両端にゼーベック効果により熱電圧が発生し、計測用抵抗体５４により計測される電流計測値Ｉｔに計測誤差Ｅが生じていると推測できる。
図９はバッテリ５０の監視処理のフローチャートである。バッテリ５０の監視処理は、車両１０の状態に関係なく、管理装置１００の起動中は、所定の計測周期Ｎで常に実行される。
バッテリ５０の監視処理はＳ１０〜Ｓ５０により構成されている。監視処理がスタートすると、処理部１２０は、計測用抵抗体５４を用いて、組電池６０の電流Ｉを計測する（Ｓ１０）。処理部１２０は、電圧検出回路１１０を用いて各二次電池６２の電圧Ｖを計測し、温度センサ１１５を用いて組電池６０の温度Ｔを計測する（Ｓ２０、Ｓ３０）。
その後、処理部１２０は各計測値をメモリ１２３に一時記憶すると共に、計測値に異常があるか、判定する処理を行う（Ｓ４０）。
計測値に異常がない場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、Ｓ１０〜Ｓ３０の各処理が、所定の計測周期Ｎで繰り返し行われる。計測値に異常がある場合（Ｓ４０：ＮＯ）、処理部１２０は、車両ＥＣＵ３０に異常を報知する処理を行う。
図１０は、車両１０の駐車後に実行される電流補正処理のフローチャートである。電流補正処理は、Ｓ１００〜Ｓ１３０の４つのステップから構成されている。
処理部１２０は、車両ＥＣＵ３０から通信で、車両１０が駐車中である情報を受けると、組電池６０の電流計測値Ｉｔを、所定値と比較する処理を行う（Ｓ１００）。所定値は、組電池６０が充放電を停止したことを判断する値であり、一例として、１００ｍＡである。
組電池６０の電流計測値Ｉｔが所定値より小さい場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、処理部１２０は、監視処理にて計測した組電池６０の温度Ｔのデータから温度変化率Ｘを算出する（Ｓ１１０）。温度変化率Ｘは、時間変化Δｔに対する温度Ｔの変化量ΔＴであり、図８に示す温度曲線Ｙｔの傾きである。
Ｘ＝ΔＴ／Δｔ （３）
温度変化率Ｘを算出すると、処理部１２０は温度変化率Ｘの絶対値を判定値と比較する処理を行う（Ｓ１２０）。判定値は、組電池６０の温度変化が収束しているか否かを判定する値であり、一例として、０．００５℃／secである。
温度変化率Ｘの絶対値が判定値よりも大きい場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、処理部１２０は、温度変化率Ｘに基づいて電流計測値Ｉｔの補正値Ｒを算出する。
温度変化率Ｘは、図８に示す温度曲線Ｙｔの傾きであり、組電池６０の温度が高く、外部端子５２との温度差が大きいほど高い。温度変化率Ｘは、組電池６０と外部端子５２の温度差との相関性が高いと考えられるから、温度変化率Ｘにより、温度差に起因する電流計測値Ｉｔの計測誤差を補正する補正値Ｒを算出することが出来る。
処理部１２０は、温度変化率Ｘに基づいて、下記の（４）式より補正値Ｒを算出し、組電池６０の電流計測値Ｉｔを補正する補正処理を行う（Ｓ１３０）。
Ｒ＝｜Ｋ×（ΔＴ／Δｔ）｜ （４）
Ｉｒ＝Ｉｔ±Ｒ （５）
Ｉｒは補正後の電流値、Ｉｔは電流計測値、Ｋは補正係数、Ｒは補正値である。
組電池６０の温度Ｔが外部端子５２の温度よりも高い場合、図８に示すように、電流計測値Ｉｔは、真値Ｉｏよりも、電流値（電流の絶対値）が大きい。そのため、補正処理では、電流値が小さくなるように、補正を行うことで、真値Ｉｏに近い値を得ることが出来る。この場合、電流計測値Ｉｔは、放電でマイナス値であることから、補正値Ｒをプラスする補正を行うことで、電流値を小さくして、計測誤差を補正することが出来る。
温度変化率Ｘの絶対値が所定値より小さい場合、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の処理は、所定の計測周期Ｎで行われ、各時点の電流計測値Ｉｔが補正される。
図８の例では、処理部１２０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの各時点で、電流変化率Ｘに基づいて補正値Ｒを算出し、電流計測値Ｉｔを補正する。補正後の電流値Ｉｒは、真値Ｉｏにほぼ重なっており、補正前に比べて計測誤差が小さい。
温度変化率Ｘの絶対値が判定値より小さい場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、処理部１２０は、電流計測値Ｉｔの補正処理を終了する。図８の例では、処理部１２０は、温度変化率Ｘの絶対値が判定値よりも小さくなる時刻ｔ３の時点で、電流計測値Ｉｔの補正処理を終了する。
６．効果
発明者らは、組電池６０の電流計測精度やＳＯＣの推定精度を向上させることを鋭意検討した結果、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差により、電流計測誤差が生じる場合があることを突き止めた。
管理装置１００は、組電池６０の温度変化率Ｘから補正値Ｒを求めて、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差に起因する電流計測誤差を補正する。そのため、これまで対策が講じられてこなかった、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差に起因する電流計測値Ｉｔの計測誤差を抑えることが出来る。補正後の電流計測値を積算してＳＯＣを推定することで、ＳＯＣの推定精度を向上させることが出来る。
組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差に起因する電流計測誤差は、温度差が同じであれば、電流計測値Ｉｔが小さい場合ほど、その影響が大きくなる。つまり、電流計測値Ｉｔに対する計測誤差の割合が大きくなり、電流計測精度の低下を招く。管理装置１００は、組電池６０の電流計測値Ｉｔが所定値より小さい場合に補正処理を実行するため、電流計測精度を向上させることが可能である。
組電池６０の温度監視は、バッテリ５０の監視機能の一つである。組電池６０の温度変化率Ｘは、組電池６０の温度計測値から求めることが出来る。管理装置１００は、組電池６０の温度変化率Ｘに基づいて補正を行うため、新たにセンサを追加することなく、バッテリ５０の通常の監視機能を用いて、電流計測値Ｉｔを補正することが出来る。
＜実施形態２＞
実施形態１では、トランクルーム１１にバッテリ５０を配置した。実施形態２では、図１１に示すように、バッテリ１５０をエンジンルーム１２に配置した例について説明する。
実施形態２において、バッテリ１５０は、図１２に示すように、組電池６０の温度Ｔ１を検出する温度センサ１１５と、外部端子５２の温度を検出する温度センサ１１６を備える。
温度センサ１１６は、外部端子５２の周囲温度を計測する。外部端子５２の温度は、周囲温度とほぼ等しいので外部端子５２の周囲温度を、外部端子５２の温度とみなすことが出来る。温度センサ１１６は、外部端子５２の温度を直接計測してもよい。
処理部１２０は、車両１０の駐車後、２つの温度センサ１１５、１１６の検出値から、組電池１５０の温度と外部端子５２の温度差（Ｔ２−Ｔ１）を検出する。処理部１２０は、車両１０の駐車後、温度差（Ｔ２−Ｔ１）が所定値以上である場合に、温度差（Ｔ２−Ｔ１）から補正値Ｒを求めて、計測用抵抗体５４により計測される電流計測値Ｉｔを補正する。
Ｒ＝Ｋ×（Ｔ２−Ｔ１） （６）
Ｋは補正係数、Ｔ１は組電池の温度、Ｔ２は外部端子の温度である。
図１３は、車両駐車後の各波形Ｉｔ、Ｉｒ、Ｙｔ１、Ｙｔ２を示す。Ｉｔは組電池６０の電流計測値、Ｉｒは補正後の電流値である。Ｙｔ１は組電池６０の温度変化を示す温度曲線、Ｙｔ２は外部端子５２の温度曲線である。
エンジンルーム１２は、熱源であるエンジンを収容しているため、車両の走行中は高温になる。バッテリ１５０はエンジンルーム１２に配置されているから、車両の走行中、外部端子５２は、エンジンルーム１２の室内温度の影響を受けて高温になる。図１２の例では、車両の駐車タイミングｔ１において、外部端子５２の温度の方が組電池６０の温度よりも高くなっている。
組電池６０の温度と外部端子５２の温度の大小関係が、実施形態１とは逆転しているため、電流計測値Ｉｔの計測誤差は、実施形態１とは逆の関係になっており、電流計測値Ｉｔは、真値Ｉｏに比べて、電流値（電流の絶対値）が小さい。そのため、補正処理では、電流値が大きくなるように、補正を行うことで、真値Ｉｏに近い値を得ることが出来る。この場合、電流計測値Ｉｔは、放電でマイナス値であることから、補正値Ｒをマイナスする補正を行うことで、電流値を大きくして、計測誤差を補正することが出来る。
実施形態２では、組電池６０と外部端子５２の温度差を正確に検出することが出来るので、精度の高い補正を行うことが出来る。
＜実施形態３＞
実施形態１では、処理部１２０は、車両１０の駐車後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｕについて、組電池６０の温度変化率Ｘを用いて、各時点の補正値Ｒを求め、計測用抵抗体５４の検出する電流計測値Ｉｔを補正した。
実施形態３において、処理部１２０は、車両１０の駐車後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｕについて、計測用抵抗体５４の検出する電流計測値Ｉｔを、メモリ等に記憶した補正値Ｗで補正する。補正値Ｗは、時刻ｔ２〜ｔ３の期間Ｕについて、計測用抵抗体５４による電流計測値Ｉｔの計測誤差を実験で求め、その平均値などを、用いることが出来る。
補正値Ｒを演算で求めず固定値とした場合でも、駐車後、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差が、実験時に対して大きな差がない場合、精度の高い補正を行うことが出来る。
＜実施形態４＞
実施形態１では、処理部１２０は、車両１０の駐車後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｕについて、組電池６０の温度変化率Ｘを用いて、各時点の補正値Ｒを求め、計測用抵抗体５４の計測する電流計測値Ｉｔを補正した。
ＳＯＣは、電流計測値Ｉｔを積算して算出するため、組電池６０の温度と外部端子５２の温度に温度差がある場合、温度差に起因する計測誤差が積算されて、ＳＯＣに推定誤差を生じる。
そのため、処理部１２０は、車両１０の駐車後、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの各時点について、組電池６０の温度変化率Ｘに基づいて、電流計測値Ｉｔの補正値Ｒを求め、更に、その積算補正値∫Ｒｄｔを求める。そして、組電池１０の温度が安定する時刻ｔ３以降に、求めた積算補正値∫ＲｄｔでＳＯＣを補正する。これにより、ＳＯＣの推定誤差を補正することが出来る。
ＳＯＣｒ＝ＳＯＣｔ±∫Ｒｄｔ （７）
ＳＯＣｒは補正後のＳＯＣ、ＳＯＣｔは未補正の電流計測値から算出したＳＯＣである。
処理部１２０は、実施形態１では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの各時点で電流計測値を補正した。実施形態４では、電流計測値に対するリアルタイムの補正は行わず、組電池６０の温度が安定した以降に、ＳＯＣに対して補正処理を行う点で相違している。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態１〜４では、蓄電素子の一例として、二次電池６２を例示した。蓄電素子は、二次電池６２に限らず、キャパシタでもよい。二次電池６２は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。
（２）上記実施形態１〜４では、管理装置１００をバッテリ５０の内部に設けた。バッテリ５０は、組電池６０と計測類を少なくとも有していればよく、管理装置１００はバッテリ５０の外部に設けられていてもよい。実施形態１〜４では、計測用抵抗体５４を、組電池６０の負極側に配置したが、正極側に配置してもよい。
（３）上記実施形態１〜４では、車両の駐車後、電流計測値が所定値より小さい場合に、電流計測値の補正処理を行った。電流計測値の補正処理は、組電池の温度と外部端子の温度に温度差があれば、車両走行中で電流計測値が所定値よりも大きい場合に行ってもよい。つまり、組電池の温度と外部端子の温度に温度差がある場合、電流計測値はゼーベック効果による計測誤差を常に含むことになるから、電流計測値の大きさや車両の状態とは無関係に、補正処理を行ってもよい。
（４）上記実施形態１〜４では、バッテリ５０を車両用とした。バッテリ５０の使用用途は、特定の用途に限定されない。バッテリ５０は、移動体用（車両用や船舶用、AGVなど）や、定置用（無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置）など、種々の用途に使用することが出来る。
（５）上記実施形態１では、電流計測値を積算してＳＯＣを推定する機能において補正後の電流計測値を用いることで、ＳＯＣの推定精度を向上させるようにした。しかしながら、ＳＯＣの推定機能以外にも、以下に示す機能１と２にも補正後の電流計測値を用いることで誤操作を回避することが出来る。
機能１．電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に第２のモードから第１のモードに移行させる機能
機能２．電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に車両故障を判断する機能
機能１と２のいずれにおいても、蓄電素子の温度と外部端子の温度との温度差が大きい場合、計測用抵抗体の両端にゼーベック効果により電圧が発生し、電流計測処理にて電流が流れていると判断される。
機能１では、所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に第２のモードから第１のモードに移行するから、消費電力量が多くなる。仮に車両が駐車中でエンジンが停止中の場合には、バッテリへの充電が行われないため、バッテリ上がりになるおそれがある。そこで、補正後の電流計測値を用いることで第２のモードから第１のモードに移行することを回避し、バッテリ上がりになることを防ぐことが出来る。
また、機能２では、所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に車両故障を判断するから、車両故障診断が不意に実行されるおそれがある。そこで、補正後の電流計測値を用いることで車両故障診断が不意に実行されることを回避することが出来る。
（６）上記実施形態２では、駐車後、組電池６０の温度だけでなく、外部端子５２の温度も変化することから、組電池６０と外部端子５２の双方の温度を測定して温度差を求め、求めた温度差から電流計測値Ｉｔの補正値を求めた。これ以外にも、組電池６０の使用履歴から、車両駐車後の組電池６０の温度変化が予測できる場合、外部端子５２の温度だけを計測すれば、組電池６０の温度と外部端子５２の温度の温度差が予想することができ、その予測値から温度差に起因する電流計測値の補正値を求めるようにしてもよい。
（７）上記実施形態２では、駐車後、組電池６０の温度だけでなく、外部端子５２の温度も変化することから、組電池６０と外部端子５２の双方の温度を測定して温度差を求め、求めた温度差から電流計測値Ｉｔの補正値を求めた。車両１０の駐車後、組電池６０と外部端子５２の双方が温度変化する場合も、組電池６０の温度変化率Ｘが判定値以上の期間は、温度差が生じていることに変わりがないので、実施形態１と同様に、組電池６０の温度変化率Ｘから補正値Ｒを求めて、組電池６０の温度計測値Ｉｔを補正してもよい。
（８）本技術は、蓄電素子の管理プログラムに適用することが出来る。蓄電素子の管理プログラムは、コンピュータに、一方が前記蓄電素子に接続され他方が外部端子に接続された計測用抵抗体を用いて前記蓄電素子の電流を計測する電流計測処理と、前記蓄電素子の温度又は前記外部端子の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理又は前記蓄電素子のＳＯＣに対して前記温度差に起因する推定誤差を補正する補正処理を実行させるプログラムである。本技術は、蓄電素子の管理プログラムを記録した記録媒体に適用することが出来る。コンピュータは、一例として、管理装置１００の処理部１２０である。
１０ 自動車
５０ バッテリ
５３ 電流遮断装置
５４ 計測用抵抗体
５７ 抵抗本体
６０ 組電池
６２ 二次電池（蓄電素子）
１００ 管理装置
１２０ 処理部
１２３ メモリ

Claims (9)

  1. 蓄電素子の管理装置であって、
    一方が前記蓄電素子に接続され、他方が外部端子に接続された計測用抵抗体を用いて、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測処理と、
    前記蓄電素子の温度又は前記外部端子の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、
    前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理、又は前記電流計測処理にて計測される電流計測値に応じて実行される機能を保障する保障処理を行う、管理装置。
  2. 請求項１に記載の管理装置であって、
    前記機能は、前記電流計測値を積算して前記蓄電素子のＳＯＣを算出する機能であり、
    前記保障処理は、前記蓄電素子のＳＯＣに対して前記温度差に起因する推定誤差を補正する処理である、管理装置。
  3. 請求項１に記載の管理装置であって、
    前記電流計測処理は、所定の周期で前記電流計測値を計測する第１のモードと、前記所定の周期より長い周期で前記電流計測値を計測する第２のモードと、を有し、前記機能は、前記電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に前記第２のモードから前記第１のモードに移行させる機能であり、
    前記保障処理は、前記電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正することで、計測誤差によるモード移行を回避する処理である、管理装置。
  4. 請求項１に記載の管理装置であって、
    前記機能は、前記電流計測処理にて所定の電流計測値以上の電流値が計測された場合に車両故障を診断する機能であり、
    前記保障処理は、前記電流計測値に対して前記温度差に起因する計測誤差を補正することで、計測誤差による前記車両故障の誤診断を回避する処理である、管理装置。
  5. 請求項２に記載の管理装置であって、
    前記補正処理を、前記蓄電素子の電流計測値が所定値より小さい場合に、実行する、管理装置。
  6. 請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子の管理装置であって、
    前記温度計測処理にて計測した温度計測値に基づいて、前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度の温度差に起因する前記電流計測値の計測誤差を補正する補正値又は前記ＳＯＣの推定誤差を補正する補正値を算出する算出処理を行い、
    前記補正処理では、前記電流計測値を前記補正値に基づいて補正する又は前記ＳＯＣを前記補正値に基づいて補正する、管理装置。
  7. 請求項６に記載の管理装置であって、
    前記温度計測処理において、前記蓄電素子の温度を計測し、
    前記算出処理において、前記蓄電素子の温度変化率に基づいて、前記電流計測値の前記補正値又は前記ＳＯＣの前記補正値を算出する、管理装置。
  8. 請求項１から請求項７に記載の蓄電素子を備えた車両。
  9. 蓄電素子の管理方法であって、
    一方が前記蓄電素子に接続され、他方が外部端子に接続された計測用抵抗体を用いて、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測処理と、
    前記蓄電素子の温度又は前記外部端子の温度のうち、少なくともいずれか一方の温度を計測する温度計測処理と、
    前記蓄電素子の温度と前記外部端子の温度に温度差がある場合、前記電流計測処理にて計測される電流計測値から前記温度差に起因する計測誤差を補正する補正処理、又は前記蓄電素子のＳＯＣから前記温度差に起因する推定誤差を補正する補正処理を行う、管理方法。
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