WO2006080067A1 - 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置 - Google Patents

二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置 Download PDF

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secondary battery
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Yusai Murakami
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Panasonic Ev Energy Co., Ltd.
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Definitions

  • Secondary battery charge / discharge electricity estimation method and apparatus secondary battery polarization voltage estimation method and apparatus, and secondary battery remaining capacity estimation method and apparatus
  • the present invention relates to a secondary battery such as a nickel-hydrogen battery (Ni—MH) that is mounted on an electric vehicle (PEV), a hybrid electric vehicle (HEV), or the like as a power source of a motor and a drive source of various loads.
  • the present invention relates to a technique for estimating a state of charge (SOC) of a battery.
  • HEV detects the voltage, current, temperature, etc. of a secondary battery and estimates the remaining capacity of the secondary battery (hereinafter abbreviated as S0C) by calculation, and the fuel consumption efficiency of the vehicle S0c control is performed so that is the best.
  • S0C remaining capacity of the secondary battery
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-223033
  • the charge / discharge current flowing in the secondary battery is measured by a current sensor.
  • this current sensor is used for HEVs, etc., it is necessary to measure a large current, and using a high-accuracy sensor increases costs. The fact is that you have to use bad things. For this reason, the current value detected by the current sensor includes a measurement error, and this current error becomes the SOC estimation error.
  • the charge / discharge rate is smaller than the current error (for example, when there is a ⁇ 2A current error with respect to the 1A charge / discharge rate), the estimated SOC behavior becomes significantly incorrect over time.
  • the previously estimated battery polarization voltage Vc (t-1) is updated as Vc (t) as a function of the integrated value of the current measured by the force and current sensor.
  • current error is included in the calculation of the previous polarization voltage, and this current error becomes the estimation error of the polarization voltage.
  • time passes there is a problem that the error between the true value of S0C and the estimated value increases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of estimating charge / discharge electricity amount and polarization voltage without being affected by current measurement error. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus capable of estimating SOC with high accuracy even when a current value includes a measurement error.
  • a first aspect of the method for estimating charge / discharge electricity amount of a secondary battery according to the present invention includes a current flowing through the secondary battery and a terminal of the secondary battery corresponding to the current.
  • the number of sets of data is more than a predetermined number on the charge side and the discharge side (for example, 10 pieces each in 60 sumnoires), and the amount of charge / discharge electricity during acquisition of multiple sets of data is within a predetermined range (for example, 0.3 Ah), the current in the approximate line obtained by statistical processing such as regression analysis using a method such as least squares is applied to multiple sets of data.
  • Vsep the no-load voltage
  • a specific current For example, the condition that the absolute value of the current is less than 10 amperes
  • the voltage condition for example, the condition that the voltage change is less than 1 volt
  • Voc the open circuit voltage
  • Vzo the zero current voltage
  • the first aspect of the method for estimating charge / discharge electricity amount of the secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current ( ⁇ Vzo).
  • the second aspect of the method for estimating the charge / discharge electricity amount of the secondary battery according to the present invention is the same as the first aspect of the method for estimating charge / discharge electricity amount of the secondary battery according to the present invention.
  • the step of calculating the polarization voltage (Vpol) of the secondary battery based on the amount of electricity the step of storing the calculated polarization voltage, the step of calculating the storage time of the polarization voltage, the stored polarization voltage and the storage time And calculating a time-dependent voltage change amount (AVbp (th)), and in the estimated charge / discharge electric energy calculation step, in addition to the zero-current voltage change amount, the time-dependent voltage Based on the amount of change, an estimated charge / discharge electricity amount is calculated.
  • the time-dependent voltage change amount is calculated by multiplying the stored polarization voltage by the polarization decay rate that is a function of the storage time.
  • the second aspect of the method for estimating charge / discharge electricity amount of the secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge of the secondary battery with respect to the amount of change in the voltage at the time of the open current ( ⁇ Vzo).
  • the process of presetting the adjustment factor (Kb) determined depending on the discharge state, the physical properties and charge of the secondary battery A step of presetting an electromotive force change constant (Keq), which is an amount of change in electromotive force with respect to the amount of charge / discharge electricity in the usage region of the remaining capacity, which is determined depending on the discharge state, and the physical properties and charge of the secondary battery
  • Keq electromotive force change constant
  • Kpol polarization voltage generation constant
  • a third aspect of the method for estimating charge / discharge electric energy of the secondary battery according to the present invention is the same as that of the first aspect of the method for estimating charge / discharge electric energy of the secondary battery according to the present invention.
  • a step of calculating the polarization voltage of the secondary battery based on the amount of electricity, a step of calculating the electromotive force (Veq) of the secondary battery based on the stored zero-current voltage and polarization voltage, and the calculated electromotive force The process of preserving the force, the process of calculating the measured charge / discharge electricity ( ⁇ Qm) during the time period in which the electromotive force is stored from the current flowing in the secondary battery, and the stored electromotive force and the measured charge / discharge electricity.
  • the stored electromotive force is referred to by referring to the electromotive force characteristic with respect to the remaining capacity of the secondary battery prepared in advance with the temperature as a parameter.
  • the electromotive force corresponding to the remaining capacity obtained by subtracting or adding the measured charge / discharge electricity ( ⁇ Qm) to the remaining capacity corresponding to is calculated as the estimated charge / discharge electricity calculating electromotive force (Ve q2). .
  • the third aspect of the method for estimating charge / discharge electricity amount of the secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current (A Vzo).
  • the fourth aspect of the method for estimating charge / discharge electric energy of the secondary battery according to the present invention is the same as that of the first aspect of the method for estimating charge / discharge electric energy of the secondary battery according to the present invention.
  • the step of calculating the polarization voltage (Vpol) of the secondary battery based on the discharge current, the step of storing the calculated polarization voltage, the step of calculating the storage time of the polarization voltage, and the stored polarization voltage A step of calculating a time-dependent voltage change amount (AVbp (th)) based on the storage time, and an electromotive force (Ve q) of the secondary battery based on the stored zero-current voltage and the stored polarization voltage.
  • a step of storing the calculated electromotive force a step of calculating a measured charge / discharge electric energy (A Qm) during a time period in which the electromotive force is stored, from a current flowing in the secondary battery, Based on the stored electromotive force and the measured charge / discharge electricity amount, the estimated charge / discharge electricity amount electromotive force ( Veq2) and a process for calculating the amount of change in electromotive force (AVeq), which is the difference between the estimated electromotive force for charge / discharge electricity calculation and the stored electromotive force.
  • the estimated charge / discharge electricity amount is calculated based on the voltage change amount and the electromotive force change amount depending on the time in addition to the change amount of the voltage at zero current.
  • the time-dependent voltage change amount is calculated by multiplying the stored polarization voltage by a polarization decay rate that is a function of the storage time.
  • the stored electromotive force is prepared with reference to the electromotive force characteristic with respect to the remaining capacity of the secondary battery, which is prepared in advance using the temperature as a parameter.
  • the electromotive force corresponding to the remaining capacity obtained by subtracting or adding the measured charge / discharge electricity ( ⁇ Qm) to the remaining capacity corresponding to the power is calculated as the estimated charge / discharge electricity calculating electromotive force (Veq2).
  • the fourth aspect of the method for estimating charge / discharge amount of secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current (A Vzo).
  • the adjustment of the adjustment factor (Kb) determined depending on the current and the polarization current relative to the amount of charge / discharge electricity in the usage region of the remaining capacity, which is determined depending on the physical properties and charge / discharge state of the secondary battery.
  • the polarization voltage generation constant (Kpol) which is the amount of change in pressure
  • the first aspect of the charge / discharge quantity estimation device for a secondary battery measures the current flowing through the secondary battery as current data (I (n)).
  • Current measurement unit voltage measurement unit that measures the terminal voltage of the secondary battery as voltage data (V (n))
  • current data from the current measurement unit and voltage data from the voltage measurement unit corresponding to the current data
  • V (n) voltage data
  • the specific selection conditions for example, the current value is within a predetermined range (for example, ⁇ 50A) on the charge side and the discharge side, and multiple sets of data are released from the charge side).
  • a predetermined number for example, 10 out of 60 samples
  • the amount of charge / discharge electricity during acquisition of multiple sets of data is within a predetermined range (for example, 0.3 Ah)
  • a method such as least squares is used for multiple sets of data.
  • a no-load voltage calculation unit that calculates the no-load voltage (Vsep), which is the voltage intercept when the current in the approximate line obtained by statistical processing such as regression analysis is zero, and a specific current condition (for example, the absolute value of the current)
  • Vsep no-load voltage
  • a specific current condition for example, the absolute value of the current
  • Open discharge voltage calculation unit that calculates the terminal voltage of the terminal as open circuit voltage (Voc), zero current voltage calculation unit that calculates zero current voltage (Vzo) from no-load voltage or open circuit voltage, and zero current voltage stored
  • a zero current voltage storage unit that calculates the amount of change in the zero current voltage ( ⁇ Vzo) during the time period from when the zero current voltage is stored until the next zero current voltage is calculated.
  • Hour voltage change amount calculation unit and Based on the amount of change in the flow time of the voltage, the those having the estimated charge-discharge electric quantity calculating unit for calculating a secondary estimate the charge and discharge electrical quantity to the battery (delta Qe).
  • the first aspect of the charge / discharge electric quantity estimation device of the secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current ( ⁇ Vzo).
  • the adjustment factor is the amount of change in electromotive force relative to the amount of charge / discharge electricity in the usage region of the remaining capacity, which is determined depending on the physical property and charge / discharge state of the secondary battery.
  • a second aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device is the same as the first aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device according to the present invention.
  • the polarization voltage storage unit for storing the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit, and the polarization voltage storage unit.
  • a time-dependent voltage change amount calculation unit that calculates a time-dependent voltage change amount (AVbp (th)) based on the polarization voltage and the storage time. Calculate the estimated charge / discharge electricity based on the time-dependent voltage change in addition to the voltage change.
  • the time-dependent voltage change amount calculation unit calculates the time-dependent voltage change amount by multiplying the polarization voltage stored in the polarization voltage storage unit by the polarization decay rate that is a function of the storage time. To do.
  • the second aspect of the charge / discharge electricity quantity estimation device of the secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current ( ⁇ Vzo).
  • the voltage change amount adjustment coefficient setting unit that presets the adjustment coefficient (Kb) determined depending on the charge capacity and the charge / discharge in the usage area of the remaining capacity determined depending on the physical properties and charge / discharge status of the secondary battery
  • An electromotive force change constant setting unit that presets an electromotive force change constant (Keq), which is the amount of change in electromotive force relative to the amount of electricity, and the remaining capacity determined depending on the physical properties and charge / discharge state of the secondary battery
  • Keq electromotive force change constant
  • a polarization voltage generation constant setting unit that presets the polarization voltage generation constant (Kpol), which is the amount of change in polarization voltage with respect to the change in charge / discharge electricity amount in the usage range of ,
  • a Qe Kb
  • a third aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device is the same as the first aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device according to the present invention.
  • the polarization voltage calculation unit that calculates the polarization voltage of the secondary battery, the zero current voltage stored in the zero current voltage storage unit, and the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit.
  • a measured charge / discharge electricity calculation unit for calculating the measured charge / discharge electricity amount (A Qm) during the time period in which the electromotive force is stored in the electromotive force storage unit, and the electromotive force stored in the electromotive force storage unit and the measured charge
  • the second electromotive force that calculates the estimated charge / discharge electricity quantity (Veq2) based on the discharge electricity quantity
  • the second electromotive force calculation unit refers to the electromotive force characteristic with respect to the remaining capacity of the secondary battery prepared in advance using temperature as a parameter, and determines the electromotive force stored in the electromotive force storage unit.
  • the electromotive force corresponding to the remaining capacity obtained by subtracting or adding the measured charge / discharge electricity ( ⁇ Qm) to the corresponding remaining capacity is calculated as the estimated charge / discharge electricity calculation electromotive force (Veq2).
  • the third aspect of the charge / discharge electricity quantity estimation device for a secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current (A Vzo).
  • the voltage change adjustment constant (AVbc) and adjustment coefficient (Kb) that are determined depending on the voltage change adjustment constant are set in advance. It depends on the adjustment coefficient setting unit, the physical properties of the secondary battery, and the charge / discharge status.
  • a polarization voltage generation constant setting unit that presets a polarization voltage generation constant (Kpol), which is a change amount of the polarization voltage with respect to the charge / discharge electricity amount in the usage region of the remaining capacity
  • Kpol polarization voltage generation constant
  • the estimated charge / discharge electricity amount A Qe is calculated as a function of the charge amount AVeq and the measured charge / discharge electricity amount ⁇ (3 ⁇ .
  • a fourth aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device is the same as the first aspect of the secondary battery charge / discharge electricity estimation device according to the present invention.
  • the polarization voltage storage unit for storing the polarization voltage calculated by the polarization voltage calculation unit, and the polarization voltage storage unit.
  • the time-dependent voltage change amount calculation unit that calculates the time-dependent voltage change amount (AVbp (th)) based on the polarization voltage and the storage time, and the zero-current voltage stored in the zero-current voltage storage unit
  • the first electromotive force calculation unit that calculates the electromotive force (Veq) of the secondary battery based on the polarization voltage stored in the polarization voltage storage unit and the first electromotive force calculation unit.
  • the electromotive force storage unit that stores the electromotive force and the electromotive force storage unit that stores the electromotive force from the current flowing in the secondary battery Calculate the measured charge / discharge electricity amount (A Qm) during the measured time period Estimate charge / discharge based on the measured charge / discharge electricity calculation unit and the electromotive force and measured charge / discharge electricity stored in the electromotive force storage unit
  • the estimated charge / discharge electricity calculation unit is based on the time-dependent voltage change and electromotive force change in addition to the change in voltage at zero current. Then, the estimated charge / discharge electricity amount is calculated.
  • the time-dependent voltage change amount calculation unit calculates the time-dependent voltage change amount by multiplying the polarization voltage stored in the polarization voltage storage unit by the polarization decay rate that is a function of the storage time. To do.
  • the second electromotive force calculation unit refers to the electromotive force characteristic with respect to the remaining capacity of the secondary battery prepared in advance using temperature as a parameter, and determines the electromotive force stored in the electromotive force storage unit.
  • the electromotive force corresponding to the remaining capacity obtained by subtracting or adding the measured charge / discharge electricity amount ( ⁇ Qm) to the corresponding remaining capacity is calculated as the estimated charge / discharge electricity amount calculation electromotive force (Veq2).
  • the fourth aspect of the charge / discharge electricity estimation device for a secondary battery according to the present invention further relates to the physical property and charge / discharge state of the secondary battery with respect to the amount of change in voltage at zero current ( ⁇ ⁇ ).
  • the voltage change amount adjustment coefficient setting unit that presets the adjustment coefficient (Kb) to be determined, and the amount of charge / discharge electricity in the usage area of the remaining capacity determined depending on the physical properties and charge / discharge state of the secondary battery
  • the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe is calculated as a
  • the secondary battery polarization voltage estimation method is estimated using any one of the first to fourth aspects of the secondary battery charge / discharge electric quantity estimation method.
  • the method includes a step of calculating a charge / discharge electricity amount and a step of recalculating the polarization voltage of the secondary battery based on the estimated charge / discharge electricity amount.
  • the secondary battery remaining capacity estimation method is estimated using any one of the first to fourth aspects of the secondary battery charge / discharge electricity quantity estimation method. It includes a step of calculating a charge / discharge electricity amount and a step of calculating a remaining capacity of the secondary battery based on the estimated charge / discharge electricity amount.
  • the polarization voltage estimation device for a secondary battery according to the present invention was calculated by any one of the first to fourth aspects of the charge / discharge electricity quantity estimation device for the secondary battery.
  • a polarization voltage recalculation unit that recalculates the polarization voltage of the secondary battery based on the estimated charge / discharge electricity amount is provided.
  • the secondary battery remaining capacity estimation device is calculated by any one of the first to fourth aspects of the charge / discharge electricity quantity estimation device of the secondary battery.
  • a remaining capacity calculation unit that calculates the remaining capacity of the secondary battery based on the estimated charge / discharge electricity amount is provided.
  • the estimated amount of charge / discharge electricity that hardly includes current measurement error from the measurement voltage (voltage at zero current calculated from no-load voltage or open-circuit voltage), which is less affected by current measurement error.
  • the current can be calculated. It is possible to calculate the polarization voltage and SOC independent of measurement error. As a result, the SOC estimation accuracy is improved, and battery protection control and longer life can be achieved through SOC management.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a battery pack system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a battery pack system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a polarization voltage decay rate ⁇ , which is a function of the polarization voltage storage time th, used when calculating the time-dependent voltage change amount A Vbp (th).
  • FIG. 5 is a flow chart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a battery pack system according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 shows the stored electromotive force (first electromotive force Veql) and the electromotive force for calculating the estimated charge / discharge electricity amount calculated from the measured charge / discharge electricity amount ⁇ Qm (second electromotive force Veq2).
  • a graph showing the characteristics of electromotive force Veq—residual capacity SOC for calculating electromotive force change AVeq.
  • FIG. 8 is a flow chart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a battery pack system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 10 is a charge / discharge amount estimation method for a secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 5 is a flowchart showing a processing procedure in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method.
  • FIG. 11 is calculated based on the time change of the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe calculated based on the flowchart of FIG. 10 and the integrated value of the current measured using a high-precision current sensor. It is a graph which shows the time change of the true charge / discharge electricity amount ⁇ Qt.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the battery pack system according to the first embodiment of the present invention.
  • a battery pack system 1A includes a battery pack 100 and a battery EC including the remaining capacity estimation device according to the present invention as a part of the microcomputer system.
  • the battery pack 100 When the battery pack 100 is mounted on an HEV or the like, normally, in order to obtain a predetermined output to the motor, a plurality of single cells or unit cells, for example, nickel-hydrogen batteries, are electrically connected in series. A plurality of battery blocks are electrically connected in series.
  • reference numeral 102 denotes a voltage measuring unit that measures the terminal voltage in each battery block in the battery pack 100 detected by a voltage sensor (not shown) as voltage data V (n) at a predetermined sampling period.
  • 103 measures the charging / discharging current of the battery pack 100 detected by a current sensor (not shown) as current data I (n) (the symbol indicates whether the charging direction or the discharging direction) at a predetermined sampling period.
  • 104 is the temperature sensor. This is a temperature measurement unit that measures the temperature in each battery block in the battery pack 100 detected by the sensor (not shown) as temperature data T (n).
  • the voltage data V (n) from the voltage measurement unit 102 and the current data I (n) from the current measurement unit 103 are input to the no-load voltage calculation unit 105 as set data.
  • the no-load voltage calculation unit 105 has a value of current data I (n) in a charging direction (one) and a discharging direction (+) within a predetermined range (for example, ⁇ 50 A),
  • the number of current data I (n) in the charge direction and the discharge direction is equal to or greater than a predetermined number (for example, 10 out of 60 samples), and the amount of charge / discharge electricity during acquisition of set data is within a predetermined range (for example, 0. 3Ah), it is determined that the set data of voltage data V (n) and current data I (n) is valid.
  • the no-load voltage calculation unit 105 obtains a primary voltage-current straight line (approximate straight line) from valid set data by statistical processing such as regression analysis using a method such as the least squares method.
  • the no-load voltage Vsep which is the voltage value (voltage intercept) when the current is zero, is calculated.
  • the voltage data V (n) and current data I (n) are also input to the open circuit voltage calculation unit 106.
  • the no-load voltage Vsep from the no-load voltage calculation unit 105 and the open voltage Voc from the open-circuit voltage calculation unit 106 are input to the zero-current voltage calculation unit 107, where the above selection conditions are satisfied Is determined that the calculation accuracy is sufficient, the no-load voltage Vsep is selected, the selection condition is not satisfied, and the current condition or voltage condition is satisfied for a certain period of time. Judging that the accuracy is sufficient, open circuit voltage Voc is selected and output as zero current voltage Vzo. If neither condition is satisfied, the zero current voltage Vzo is not calculated. This configuration ensures the calculation accuracy of the zero current voltage Vzo.
  • Zero current voltage Vzo from the zero current voltage calculator 107 is a zero current voltage storage unit. Entered in 108, where it is stored as Vzoh.
  • the zero-current-time voltage Vzoh calculated by the zero-current-time voltage calculation unit 107 and the zero-current-time voltage Vzoh stored in the zero-current-time voltage storage unit 108 are the zero-current-time voltage change amount calculation unit 109.
  • the amount of change from the zero-current voltage Vzoh (zero-current voltage change amount) ⁇ Vzo is calculated.
  • the once calculated zero current voltage is stored, and the difference between the stored zero current voltage and the next calculated zero current voltage is stored.
  • Adjustment coefficient (Kb) setting unit 121 determines the polarization characteristics determined by the physical properties of the secondary battery and the voltage change amount ⁇ Vzo at zero current. Depending on the voltage decay characteristics determined by the charge / discharge (use) state of the secondary battery, the voltage change adjustment constant ⁇ be and the temperature stored as parameters in the reference table (LUT) 1211 are stored in advance. With reference to the adjustment coefficient Kb, an adjustment constant ⁇ Vbc for the voltage change amount and an adjustment coefficient Kb are set in advance. For example, when the temperature is 25 ° C., 0.01 volt (V) is stored in the LUT 1211 as an adjustment constant ⁇ Vbc of the voltage change amount.
  • the adjustment coefficient Kb is a coefficient that is appropriately set according to the actual system.
  • the electromotive force change constant (Keq) setting unit 122 uses the temperature stored in the reference table (LUT) 1221 in advance as a parameter, depending on the state of charge / discharge (use) of the secondary battery. Temperature data measured by the temperature measurement unit 104 from the slope of the characteristic curve of the electromotive force change constant Keq with respect to the amount of charge (or discharge) electricity in the SOC usage range (for example, SOC ranges from 20% to 80%). Based on T (n), an electromotive force change constant Keq is set in advance. For example, when the temperature is 25 ° C and the electromotive force change constant Keq is 0.1 volt Z amp 'hour (V / Ah) force, it is stored in the LUT1221.
  • the polarization voltage generation constant (Kpol) setting unit 123 uses the temperature stored in the reference table (LUT) 1231 in advance as a parameter, depending on the state of charge / discharge (use) of the secondary battery. Polarization voltage generation constant with respect to charge (or discharge) quantity of electricity Based on the slope of the characteristic curve of Kpol, the polarization voltage generation constant is determined based on the temperature data T (n) measured by the temperature measurement unit 104. Number Kpol is preset. For example, the temperature is 25 ° C, the SOC is 60%, and the polarization voltage generating constant Kpol is stored in the 0 ⁇ 1 volt / ampere hour (V / Ah) force SLUT1231.
  • a Qe Kb X (AVzo + ⁇ Vbc) Z Calculates the estimated charge / discharge electricity ⁇ Qe as a function of the voltage change ⁇ Vzo at zero current, using the equation represented by Z (Keq + Kpol).
  • Vzo is calculated and is obtained from the no-load voltage Vsep or the open-circuit voltage Voc to calculate the estimated charge / discharge electric energy A Qe within a certain period until the next Vzo is calculated.
  • the reason for using the voltage change ⁇ Vzo at zero current rather than using the voltage Vzo at zero current is as follows.
  • the no-load voltage Vsep or the open-circuit voltage Voc is modeled as consisting of an electromotive force component, a polarized voltage component, and the like. Since these electromotive force component and polarization voltage component change depending on the charge / discharge electricity amount, the estimated charge / discharge electricity amount A Qe can be calculated from the voltage change ⁇ Vzo at the mouth current.
  • the reason for adding the voltage change adjustment constant ⁇ Vbc to the zero current voltage change amount ⁇ Vzo is that the polarization generated in a certain period is attenuated. This is to correct the attenuation.
  • the estimated charge / discharge amount A Qe is input to the polarization voltage recalculation unit 120.
  • the polarization voltage recalculation unit 120 calculates the temperature measurement unit 104 based on the characteristic curve or equation of the polarization voltage Vpe with respect to the estimated charge / discharge electric energy ⁇ Qe stored in the reference table (LUT) 1201 in advance using the temperature as a parameter. Recalculate polarization voltage Vpe based on measured temperature data T (n)
  • the estimated charge / discharge amount of electricity A Qe is input to the remaining capacity calculation unit 119, and here, based on the estimated charge / discharge amount of electricity A Qe, the polarization voltage Vpe or the like is used.
  • the remaining capacity SOC in each battery block is calculated.
  • charging / discharging as a function of voltage at zero current is less affected by current measurement error than by calculating the charge / discharge electric quantity by integrating the measured current. Since the discharge electric quantity ⁇ Qe is calculated, the calculation accuracy of the polarization voltage and the remaining capacity is improved.
  • FIG. 2 is a flowchart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • voltage data V (n) and current data I (n) are measured as set data (step S201).
  • the specific selection condition as described above is used.
  • Step S202 If the specific selection condition is satisfied in Step S202 (Yes), go to Step S203 to check the charge and discharge directions in multiple samples (eg, 60 samples) 10) each of the effective set data, and from the effective set data, a first-order approximation line (V—I line) is obtained by statistical processing such as regression analysis using a method such as least squares.
  • the V intercept of the approximate line is calculated as the no-load voltage Vsep, then the zero current voltage V z o is calculated from the calculated no-load voltage Vsep (step S206) and stored as Vzoh (Vzoh — Vzo: Step S207).
  • step S202 determines whether or not the specific selection condition is not satisfied (No)
  • the process proceeds to step S204, and the set data continues the specific current condition or voltage condition as described above for a certain period of time. To determine whether or not to satisfy.
  • step S204 when the set data satisfies a specific current condition (for example, the absolute value of current data I (n) is continuously less than 10A for 10 seconds) (Yes) or the voltage condition is satisfied (for example, If the change in voltage data V (n) continues for less than IV for 10 seconds) (Yes), go to step S205, and the average value Vave of the voltage data V (n) in each battery block at that time
  • the zero current voltage Vzo is calculated from the calculated open circuit voltage Voc (step S206) and stored as Vzoh ( Vzoh Vzo: Step S207)
  • step S204 determines whether the specific current condition or voltage condition is not satisfied (No). If it is determined in step S204 that the specific current condition or voltage condition is not satisfied (No), this routine is lost and the process is terminated.
  • step S206 change amount of Vzo calculated in step S206 from voltage Vzoh at zero current stored in step S207 (voltage change amount at zero current) ⁇ Vzo is calculated (step S208). ).
  • the polarization voltage is a value depending on the charge / discharge history
  • the polarization voltage is recalculated from the estimated charge / discharge electric quantity ⁇ Qe (step S214).
  • the remaining capacity SOC is calculated using the polarization voltage Vpe or the like (step S213).
  • the remaining capacity SOC and the polarization voltage Vpe in each battery block in the battery pack 100 are estimated.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the battery pack system 1B according to the second embodiment of the present invention.
  • parts having the same configurations and functions as those in FIG. 1 referred to in the description of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the battery ECU 1B of the present embodiment uses the stored polarization voltage Vph in addition to the configuration using the voltage change ⁇ Vzo at zero current in the first embodiment.
  • the voltage change amount A Vbp (th) depending on the time is obtained from the storage time th, and the time-dependent voltage change amount ⁇ Vbp (th) is used instead of the voltage change amount adjustment constant ⁇ Vbc.
  • the estimated charge / discharge electricity amount A Qe from the estimated charge / discharge electricity amount calculation unit 118 B is input to the polarization voltage calculation unit 110.
  • the polarization voltage calculation unit 110 is pre-stored in a reference table (LUT) 1101, and is a temperature measurement unit based on a characteristic curve or expression of the polarization voltage Vpol with respect to the estimated charge / discharge electric quantity ⁇ Qe using temperature as a parameter. Based on the temperature data T (n) measured in 104, the polarization voltage Vpol is calculated.
  • LUT reference table
  • the polarization voltage Vpol from the polarization voltage calculation unit 110 is input to the polarization voltage storage unit 111 and stored as Vph, and the storage time th is counted by the timer 1111.
  • the polarization voltage Vph stored in the polarization voltage storage unit 111 and the storage time th counted by the timer 1111 are input to the time-dependent voltage change amount calculation unit 112, where the stored polarization voltage Vph is
  • the time-dependent voltage change amount A Vbp (th) is calculated by multiplying the polarization voltage decay rate ⁇ (th) as a function of the storage time th as shown in FIG.
  • ⁇ Qe Kb X (AVzo + ⁇ Vbp (th)) / (Keq + Kpol)
  • the function of voltage change AVzo and time-dependent voltage change AVbp (th) at the neck current using the equation (Keq + Kpol) As a result, the estimated charge / discharge electricity quantity ⁇ Qe is calculated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention.
  • the same processing steps as those in FIG. 2 referred to in the description of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the voltage change amount adjustment coefficient Kb, the electromotive force change constant Keq, and the polarization voltage generation constant Kpol are set in advance (steps S501, S210, S211), and the time previously calculated and stored in the loop described later is set.
  • the estimated charge / discharge amount of electricity ⁇ Qe is calculated as a function of ⁇ Vzo and the time-dependent voltage change amount ⁇ Vbp (th) (step S502).
  • a polarization voltage Vpol is calculated based on the estimated charge / discharge electricity amount A Qe previously calculated in step S502 (step S503).
  • the calculated polarization voltage Vpol is stored as Vph, and the storage time th is calculated (step S505).
  • the stored polarization voltage Vph is multiplied by the polarization voltage decay rate ⁇ (th), which is a function of the storage time th, to calculate the time-dependent voltage change ⁇ Vbp (th) (step S506).
  • the time-dependent voltage change amount ⁇ Vbp (th) calculated in this way is used in the next calculation of the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe in step S502.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the battery pack system 1C according to the third embodiment of the present invention.
  • portions having the same configurations and functions as those in FIGS. 1 and 3 referred to in the description of the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Is omitted.
  • the battery ECU 1C of the present embodiment when calculating the estimated charge / discharge electricity amount A Qe, in addition to the configuration using the voltage change ⁇ Vzo at zero current in the first embodiment, Calculate the electromotive force Veql from the polarization voltage Vpol, calculate the electromotive force change ⁇ Veq from the stored electromotive force Veql, and calculate the electromotive force change coefficient ⁇ Veq from the current data I (n).
  • the division value is used instead of the electromotive force change constant Keq.
  • the polarization voltage Vpol from the polarization voltage calculation unit 110 and the zero current voltage Vzoh stored in the zero current voltage storage unit 108 are input to the first electromotive force calculation unit 113, where Then subtract the polarization voltage Vpol from the stored zero-current voltage Vzoh to obtain the first The power Veql is calculated.
  • the first electromotive force Veql is stored in the electromotive force storage unit 114.
  • the current data I (n) from the current measuring unit 103 is input to the measured charge / discharge electric quantity calculation unit 115, where the measured charge / discharge electric quantity A is calculated by integrating the current data I (n). Qm is calculated.
  • the measured charge / discharge electricity amount A Qm from the measured charge / discharge electricity amount calculation unit 115 and the electromotive force Veql stored in the electromotive force storage unit 114 are input to the second electromotive force calculation unit 116.
  • the second electromotive force calculation unit 116 is a temperature measurement unit that is stored in advance in a reference table (LUT) 1161 from the characteristic curve or expression of the electromotive force Veq with respect to the remaining capacity S0C using temperature as a parameter. Based on the temperature data T (n) measured in 104, a second electromotive force Veq2, which is an electromotive force for calculating the estimated charge / discharge electricity quantity, is calculated. As shown in the graph of FIG. 7, the calculation of the second electromotive force Veq2 is performed by subtracting or adding the measured charge / discharge electric energy ⁇ Qm from the remaining capacity corresponding to the stored first electromotive force Veql. This is done by calculating the corresponding electromotive force.
  • LUT reference table
  • the first electromotive force Veql stored in the electromotive force storage unit 114 and the second electromotive force Veq2 from the second electromotive force calculation unit 116 are input to the electromotive force change amount calculation unit 117,
  • the differential force between the first electromotive force Veql and the second electromotive force Veq2 is calculated as the electromotive force variation ⁇ Veq, as shown in the graph of FIG.
  • a Qe Kb X (AVzo + ⁇ Vbc) Z ( ⁇ Veq / ⁇ Qm + Kpol) Using the equation, voltage change at zero current AVzo, electromotive force change AVeq, and measured charge / discharge electricity ⁇ Calculate the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe as a function of Qm.
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing procedures in a remaining capacity estimation method and a polarization voltage estimation method including a charge / discharge electricity quantity estimation method for a secondary battery according to the third embodiment of the present invention.
  • the same processing steps as those in FIGS. 2 and 5 referred to in the description of the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. .
  • the voltage change adjustment constant ⁇ Vbc, adjustment coefficient Kb, and polarization voltage generation constant Kpol are set in advance (steps S209 and S211), and the electromotive force change amount A calculated and stored in the loop described later is stored in A.
  • Veq and measured charge / discharge electricity A Qm is used,
  • a Qe Kb X ( ⁇ Vzo + AVbc) / (A Veq / A Qm + Kpol)
  • Estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe is calculated as a function of AVzo, electromotive force change amount AVeq, and measured charge / discharge electricity amount ⁇ Qm (step S801).
  • a polarization voltage Vpol is calculated based on the estimated charge / discharge electricity amount A Qe previously calculated in step S502 (step S503).
  • the first electromotive force Veql is calculated by subtracting the divided voltage Vpol from the stored zero-current voltage Vzoh (step S802).
  • the calculated first electromotive force Veql is stored (step S803), and the measured charge / discharge electricity amount A Qm during storage of the first electromotive force Veql is calculated (step 804). As shown in the graph of FIG.
  • the second electromotive force which is the electromotive force for calculating the estimated charge / discharge electricity amount, is calculated from the measured charge / discharge electricity amount ⁇ (3 ⁇ ) (step S805), and the first electromotive force Veql is calculated.
  • the difference of the second electromotive force Veq2 is calculated as the electromotive force change amount AVeq (step S806), and the electromotive force change amount AVeq calculated in this way is calculated by calculating the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe in step S801. Used for calculation.
  • FIG. 9 shows a configuration example of a battery pack system 1D according to the fourth embodiment of the present invention. It is a block diagram.
  • parts having the same configurations and functions as those in FIGS. 1, 3, and 6 referred to in the description of the first, second, and third embodiments are denoted by the same reference numerals. A description thereof will be omitted.
  • the battery ECU 1D of the present embodiment calculates the estimated charge / discharge amount A Qe in addition to the configuration using the zero current-time voltage change amount ⁇ in the first embodiment and the stored polarization voltage Vph.
  • Second embodiment in which the time-dependent voltage change amount A Vbp (th) is obtained from the storage time th and the time-dependent voltage change amount ⁇ Vbp (th) is used instead of the voltage change amount adjustment constant ⁇ Vbc
  • the electromotive force Veql is calculated from the zero current voltage Vzo and the polarization voltage Vpol, the electromotive force variation A Veq is obtained from the stored electromotive force Veql, and the electromotive force variation ⁇ Veq is calculated from the current data I (n).
  • the configuration of the third embodiment uses the value obtained by dividing the measured charge / discharge electricity amount ⁇ Qm instead of the electromotive force change constant Keq.
  • the zero current voltage change amount ⁇ Vzo from the zero current voltage change amount calculation unit 109, the voltage change amount adjustment coefficient Kb from the voltage change amount adjustment coefficient setting unit 124, and the polarization voltage generation Polarization voltage generation constant Kpol from the constant setting unit 123, time-dependent voltage change amount A Vbp (th) from the time-dependent voltage change calculation unit 112, and electromotive force change amount from the electromotive force change calculation unit 117 ⁇ Veq and the measured charge / discharge electricity amount A Qm from the measured charge / discharge electricity calculation unit 115 are input to the estimated charge / discharge electricity calculation unit 118D.
  • ⁇ Qe Kb X (AVzo + ⁇ Vbp (th)) / ( ⁇ Veq / ⁇ Qm + Kpol)
  • the voltage change at zero current ⁇ ⁇ and the time-dependent voltage change ⁇ Vbp (th), electromotive force change amount AVeq, and measured charge / discharge electric energy ⁇ (calculate estimated charge / discharge electric energy A Qe as a function of 3 ⁇ .
  • the time-dependent voltage change amount ⁇ Vbp (th) is expressed as a voltage change amount adjustment constant.
  • ⁇ Qe can be calculated from the amount of change in electromotive force according to the amount of change in voltage ( ⁇ Vzo + ⁇ Vbc). Therefore, the accuracy of calculating ⁇ Qe is higher than in the first to third embodiments. improves.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the processing procedure in the remaining capacity estimation method and the polarization voltage estimation method including the charge / discharge electricity quantity estimation method of the secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same processing steps as those in FIGS. 2, 5, and 8 referred to in the description of the first, second, and third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is made. Omitted.
  • the difference between the first, second, and third embodiments is the estimated charge / discharge amount of electricity.
  • step S1001 is the processing content of step S1001, which is the process of calculating ⁇ Qe, and is as described above.
  • FIG. 11 shows a time change (indicated by a solid line) of the estimated charge / discharge electricity amount ⁇ Qe calculated based on the flowchart of FIG. 10 in the present embodiment, and a highly accurate current sensor (no current error).
  • a graph showing the change over time (indicated by the broken line) of the charge / discharge electricity amount ⁇ Qt (referred to as the true charge / discharge electricity amount in this specification) calculated based on the integrated value of the current measured using is there.
  • the estimated charge / discharge electricity amount A Qe can be brought close to the true charge / discharge electricity amount ⁇ Qt.
  • the method and apparatus for estimating the amount of charge and discharge of the secondary battery according to the present invention is based on the measurement voltage (no-load voltage or open-circuit voltage) with little influence of the current measurement error, or the current measurement
  • An estimated charge / discharge electric quantity that hardly includes current measurement error is calculated from the measured charge / discharge electric quantity including an error
  • the method and apparatus for estimating the polarization voltage of the secondary battery according to the present invention, the remaining capacity estimation of the secondary battery The method and apparatus estimate the polarization voltage and the remaining capacity independent of the current measurement error by using the estimated charge / discharge electricity amount that hardly includes the current measurement error. It is useful for applications such as automobiles (PEV), hybrid electric vehicles (HEV), and electric vehicles such as hybrid electric vehicles having fuel cells and secondary batteries.

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Abstract

　無負荷電圧演算部１０５が、特定の選別条件が満たされた場合に、電流データＩ（ｎ）と電圧データＶ（ｎ）との複数の組データに対して、最小二乗法を用いた統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧Ｖｓｅｐを算出し、開放電圧演算部１０６が、特定の電流条件または電圧条件がある時間継続して満たされた場合に、二次電池の端子電圧を開放電圧Ｖｏｃとして算出し、ゼロ電流時電圧演算部１０７により算出されたゼロ電流時電圧Ｖｚｏをゼロ電流時電圧保存部１０８が保存する。推定充放電電気量演算部１１８Ａが、予め設定された電圧変化量調整定数ΔＶｂｃ・調整係数Ｋｂ、起電力変化定数Ｋｅｑ、分極電圧発生定数Ｋｐｏｌを用いて、ゼロ電流時電圧Ｖｚｏの変化量ΔＶｚｏの関数として推定充放電電気量ΔＱｅを算出する。電流測定誤差の影響なく充放電電気量を推定可能である。                                                                                 

Description

明 細 書
二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推 定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
技術分野
[0001] 本発明は、電気自動車 (PEV)やハイブリッド電気自動車 (HEV)等に、モータの動 力源および各種負荷の駆動源として搭載されるニッケル一水素（Ni— MH)バッテリな どの二次電池の残存容量（SOC： State of Charge)を推定する技術に関する。
背景技術
[0002] 従来より、 HEVでは、二次電池の電圧、電流、温度等を検出して二次電池の残存 容量 (以下、 S〇Cと略称する）を演算により推定し、車両の燃料消費効率が最も良く なるように s〇c制御を行っている。 s〇c制御を正確に行うためには、充放電を行つ ている二次電池の SOCを正確に推定することが必要になる。
[0003] かかる従来の SOC推定方法として、まず、所定期間に電池電圧 Vと充放電された 電流 Iを測定し、その電流の積算値 ί Iを計算し、また温度 τ、電池電圧 V、電流積算 値 ί Iの関数から、前回推定した電池の分極電圧 Vc (t— 1)を Vc (t)として更新して、 補正電圧 V' (=V-Vc (t) )を求め、補正電圧 V'と電流 Iとのペアデータを複数個取 得して記憶し、そのペアデータから、回帰分析により 1次の近似直線 (電圧 V' _電流 I 近似直線）を求め、 V'— I近似直線の V切片を起電力 Eとして推定し、前回推定した S OC、起電力 E、温度 T、電流積算値 J" Iの関数から、 SOCを推定するものがある（例 えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2001 - 223033号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力 ながら、上記従来の SOC推定方法では、以下のような問題点がある。
[0005] まず、 SOCを推定するために、二次電池に流れる充放電電流を電流センサによつ て測定している。この電流センサは、 HEV等に用いられる場合、大電流を測定する 必要があり、高精度のものを用いるとコストアップとなるため、低コストで精度のあまり 良くないものを使わざるをえないというのが実情である。そのため、電流センサにより 検出した電流値には測定誤差が含まれ、この電流誤差が SOCの推定誤差となって しまう。特に、充放電レートが電流誤差よりも小さい場合 (例えば、 1Aの充放電レート に対して ± 2Aの電流誤差がある場合など）、時間の経過とともに、推定した SOCの 挙動が著しくおかしくなる。
[0006] また、上記従来例のように、力、かる電流センサによって測定した電流の積算値の関 数として、前回推定した電池の分極電圧 Vc (t— 1)を Vc (t)として更新し、分極電圧 の影響を考慮した S〇Cの推定を行う方法では、過去の分極電圧の演算に電流誤差 が含まれ、この電流誤差が分極電圧の推定誤差となり、これが累積されていくため、 時間の経過ととともに、 S〇Cの真の値と推定値との誤差が大きくなつてしまう、という 問題がある。
[0007] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流測定誤 差の影響を受けずに充放電電気量、分極電圧を推定できる方法および装置を提供 し、それにより電流値に測定誤差を含む場合でも、 SOCを高精度に推定できる方法 および装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の 第 1の態様は、二次電池に流れる電流と、該電流に対応した二次電池の端子電圧と の組データを測定し、組データを複数個取得する工程と、特定の選別条件 (例えば、 電流の値が充電側および放電側で所定の範囲内（例えば、 ± 50A)にあり、複数の 組データ数が充電側と放電側で所定数 (例えば、 60サンプノレ中の各 10個）以上であ り、複数個の組データの取得中における充放電電気量が所定の範囲内（例えば、 0. 3 Ah)にあるという条件）が満たされた場合に、複数個の組データに対して、最小二 乗法などの手法を用いた回帰分析等の統計処理により求めた近似直線における電 流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧 (Vsep)を算出する工程と、特定の電流 条件 (例えば、電流の絶対値が 10アンペア未満であるという条件)または電圧条件（ 例えば、電圧の変化量が 1ボルト未満であるとレ、う条件）がある時間継続して (例えば 、 10秒間）満たされた場合に、二次電池の端子電圧から開放電圧 (Voc)を算出する 工程と、無負荷電圧または開放電圧よりゼロ電流時電圧 (Vzo)を算出する工程と、 ゼロ電流時電圧を保存する工程と、ゼロ電流時電圧を保存してから次にゼロ電流時 電圧が算出されるまでの時間期間におけるゼロ電流時電圧の変化量（Δ Vzo)を算 出する工程と、ゼロ電流時電圧の変化量に基づいて、二次電池に対する推定充放 電電気量（A Qe)を算出する工程とを含むものである。
[0009] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 1の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（Δ Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される電圧変化量の調整定数（ AVbc)および調整係数 (Kb)を予め設定する 工程と、二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を 予め設定する工程と、二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残 存容量の使用領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧 発生定数 (Kpol)を予め設定する工程とを含み、推定充放電電気量 Δ Qeは、 Δ Qe = Kb X ( AVzo + AVbc) / (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧 の変化量 Δ Vzoの関数として算出される。
[0010] または、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 2の態様は、本発明 に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 1の態様において、推定充放電電気 量に基づいて、二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する工程と、算出した分極電圧 を保存する工程と、分極電圧の保存時間を算出する工程と、保存した分極電圧と保 存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（AVbp (th) )を算出する工程とを 含み、推定充放電電気量の算出工程において、ゼロ電流時電圧の変化量に加えて 時間に依存した電圧変化量に基づいて、推定充放電電気量が算出される。
[0011] この場合、時間に依存した電圧変化量の算出工程において、保存した分極電圧に 保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量が算出 される。
[0012] また、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 2の態様はさらに、ゼ 口電流時電圧の変化量（Δ Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依 存して決定される調整係数 (Kb)を予め設定する工程と、二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放電電気量に対する 起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を予め設定する工程と、二次電池の 物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放電電 気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol)を予め設定する 工程とを含み、推定充放電電気量 A Qeは、 A Qe=Kb X ( Δνζο+ AVbp (th) ) / (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧の変化量 A Vzoおよび時間 に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)の関数として算出される。
[0013] または、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 3の態様は、本発明 に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 1の態様において、推定充放電電気 量に基づいて、二次電池の分極電圧を算出する工程と、保存したゼロ電流時電圧と 分極電圧に基づいて、二次電池の起電力（Veq)を算出する工程と、算出した起電 力を保存する工程と、二次電池に流れる電流から、起電力を保存している時間期間 における測定充放電電気量（ Δ Qm)を算出する工程と、保存した起電力と測定充放 電電気量に基づいて、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)を算出する工程と 、推定充放電電気量算出用起電力と保存した起電力との差である起電力変化量（Δ Veq)を算出する工程とを含み、推定充放電電気量の算出工程において、ゼロ電流 時電圧の変化量に加えて起電力変化量に基づいて、推定充放電電気量が算出され る。
[0014] この場合、推定充放電電気量算出用起電力の算出工程において、温度をパラメ一 タとして予め準備されている二次電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、 保存した起電力に対応する残存容量に対して測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算ま たは加算した残存容量に対応する起電力が、推定充放電電気量算出用起電力（Ve q2)として算出される。
[0015] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 3の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（A Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される電圧変化量の調整定数（ AVbc)および調整係数 (Kb)を予め設定する 工程と、二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する工程とを含み、推定充放電電気量 A Qeは、 A Qe=Kb X ( AVzo + AVbc) / ( A Veq/ A Qm+Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧の変 化量 AVzo、起電力変化量、および測定充放電電気量の関数として算出される。
[0016] あるいは、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 4の態様は、本発 明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 1の態様において、推定充放電電 気量に基づいて、二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する工程と、算出した分極電 圧を保存する工程と、分極電圧の保存時間を算出する工程と、保存した分極電圧と 保存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（AVbp (th) )を算出する工程と 、保存したゼロ電流時電圧と保存した分極電圧に基づいて、二次電池の起電力（Ve q)を算出する工程と、算出した起電力を保存する工程と、二次電池に流れる電流か ら、起電力を保存している時間期間における測定充放電電気量（A Qm)を算出する 工程と、保存した起電力と測定充放電電気量に基づいて、推定充放電電気量算出 用起電力 (Veq2)を算出する工程と、推定充放電電気量算出用起電力と保存した起 電力との差である起電力変化量（AVeq)を算出する工程とを含み、推定充放電電 気量の算出工程において、ゼロ電流時電圧の変化量に加えて時間に依存した電圧 変化量および起電力変化量に基づいて、推定充放電電気量が算出される。
[0017] この場合、時間に依存した電圧変化量の算出工程において、保存した分極電圧に 保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量が算出 される。
[0018] また、推定充放電電気量算出用起電力の算出工程において、温度をパラメータと して予め準備されてレ、る二次電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、保存 した起電力に対応する残存容量に対して測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算または 加算した残存容量に対応する起電力が、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2) として算出される。
[0019] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法の第 4の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（A Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される調整係数 (Kb)を予め設定する工程と、二次電池の物性および充放電状 態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放電電気量に対する分極電 圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol)を予め設定する工程とを含み、推定充 放電電気量 A Qeは、 A Qe=Kb X ( AVzo + Δ Vbp (th) ) / ( Δ Veq/ Δ Qm +K pol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧の変化量 AVzo、時間に依存した電圧 変化量 AVbp (th)、起電力変化量 A Veq、および測定充放電電気量 Δ Qmの関数 として算出される。
[0020] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の 第 1の態様は、二次電池に流れる電流を電流データ（I (n) )として測定する電流測定 部と、二次電池の端子電圧を電圧データ (V (n) )として測定する電圧測定部と、電流 測定部からの電流データと、該電流データに対応した電圧測定部からの電圧データ との組データを複数個取得し、特定の選別条件 (例えば、電流の値が充電側および 放電側で所定の範囲内（例えば、 ± 50A)にあり、複数の組データ数が充電側と放 電側で所定数 (例えば、 60サンプル中の各 10個）以上であり、複数個の組データの 取得中における充放電電気量が所定の範囲内（例えば、 0. 3Ah)にあるという条件） が満たされた場合に、複数個の組データに対して、最小二乗法などの手法を用いた 回帰分析等の統計処理により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片 である無負荷電圧 (Vsep)を算出する無負荷電圧演算部と、特定の電流条件 (例え ば、電流の絶対値が 10アンペア未満であるという条件）または電圧条件（例えば、電 圧の変化量が 1ボルト未満であるという条件）がある時間継続して (例えば、 10秒間） 満たされた場合に、二次電池の端子電圧を開放電圧 (Voc)として算出する開放電 圧算出部と、無負荷電圧または開放電圧よりゼロ電流時電圧 (Vzo)を算出するゼロ 電流時電圧演算部と、ゼロ電流時電圧を保存するゼロ電流時電圧保存部と、ゼロ電 流時電圧を保存してから次にゼロ電流時電圧が算出されるまでの時間期間における ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)を算出するゼロ電流時電圧変化量演算部と、ゼ 口電流時電圧の変化量に基づいて、前記二次電池に対する推定充放電電気量（ Δ Qe)を算出する推定充放電電気量演算部とを備えたものである。
[0021] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 1の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（Δ Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される電圧変化量の調整定数（ AVbc)および調整係数 (Kb)を予め設定する 電圧変化量調整定数 ·調整係数設定部と、二次電池の物性および充放電状態に依 存して決定される、残存容量の使用領域での充放電電気量に対する起電力の変化 量である起電力変化定数 (Keq)を予め設定する起電力変化定数設定部と、二次電 池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放 電電気量の変化量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol)を 予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、推定充放電電気量演算部は、 Δ Qe = Kb X ( A Vzo+ Δ Vbc) Z (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時 電圧の変化量 Δ Vzoの関数として推定充放電電気量 Δ Qeを算出する。
[0022] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 2の態様は、本発明に係る 二次電池の充放電電気量推定装置の第 1の態様において、推定充放電電気量に基 づいて、二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する分極電圧演算部と、分極電圧演算 部により算出された分極電圧を保存する分極電圧保存部と、分極電圧保存部に保 存された分極電圧と保存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（AVbp (th) )を算出する時間依存電圧変化量演算部とを備え、推定充放電電気量演算部は、ゼ 口電流時電圧の変化量に加えて時間に依存した電圧変化量に基づいて、推定充放 電電気量を算出する。
[0023] この場合、時間依存電圧変化量演算部は、分極電圧保存部に保存された分極電 圧に保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量を 算出する。
[0024] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 2の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（Δ Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される調整係数 (Kb)を予め設定する電圧変化量調整係数設定部と、二次電池 の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放電 電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を予め設定する起電 力変化定数設定部と、二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残 存容量の使用領域での充放電電気量の変化量に対する分極電圧の変化量である 分極電圧発生定数 (Kpol)を予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、推 定充放電電気量演算部は、 A Qe = Kb X ( ΔΥζο+ AVbp (th) )Z(Keq + Kpol) で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧の変化量 AVzoおよび時間に依存した電圧 変化量 Δ Vbp (th)の関数として推定充放電電気量 Δ Qeを算出する。
[0025] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 3の態様は、本発明に係る 二次電池の充放電電気量推定装置の第 1の態様において、推定充放電電気量に基 づいて、二次電池の分極電圧を算出する分極電圧演算部と、ゼロ電流時電圧保存 部に保存されたゼロ電流時電圧と分極電圧演算部により算出された分極電圧に基 づいて、二次電池の起電力（Veq)を算出する第 1の起電力演算部と、第 1の起電力 演算部により算出された起電力を保存する起電力保存部と、二次電池に流れる電流 から、起電力保存部に起電力を保存している時間期間における測定充放電電気量（ A Qm)を算出する測定充放電電気量演算部と、起電力保存部に保存された起電力 と測定充放電電気量に基づいて、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)を算出 する第 2の起電力演算部と、推定充放電電気量算出用起電力と起電力保存部に保 存された起電力との差である起電力変化量（ Δ Veq)を算出する起電力変化量演算 部とを備え、推定充放電電気量演算部は、ゼロ電流時電圧の変化量に加えて起電 力変化量に基づいて、推定充放電電気量を算出する。
[0026] この場合、第 2の起電力演算部は、温度をパラメータとして予め準備されている二 次電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、起電力保存部に保存された起 電力に対応する残存容量に対して測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算または加算し た残存容量に対応する起電力を、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)として 算出する。
[0027] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 3の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（A Vzo)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される電圧変化量の調整定数（ AVbc)および調整係数 (Kb)を予め設定する 電圧変化量調整定数 ·調整係数設定部と、二次電池の物性および充放電状態に依 存して決定される、残存容量の使用領域での充放電電気量に対する分極電圧の変 化量である分極電圧発生定数 (Kpol)を予め設定する分極電圧発生定数設定部と を備え、推定充放電電気量演算部は、 A Qe = Kb X ( AVzo+ AVbc)Z( A Veq/ A Qm+Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧の変化量 Δ Υζο、起電力変 化量 AVeq、および測定充放電電気量 Δ (3πιの関数として推定充放電電気量 A Qe を算出する。
[0028] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 4の態様は、本発明に係る 二次電池の充放電電気量推定装置の第 1の態様において、推定充放電電気量に基 づいて、二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する分極電圧演算部と、分極電圧演算 部により算出された分極電圧を保存する分極電圧保存部と、分極電圧保存部に保 存された分極電圧と保存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（AVbp (th) )を算出する時間依存電圧変化量演算部と、ゼロ電流時電圧保存部に保存されたゼ 口電流時電圧と分極電圧保存部に保存された分極電圧に基づレ、て、二次電池の起 電力 (Veq)を算出する第 1の起電力演算部と、第 1の起電力演算部により算出され た起電力を保存する起電力保存部と、二次電池に流れる電流から、起電力保存部 に起電力を保存している時間期間における測定充放電電気量（A Qm)を算出する 測定充放電電気量演算部と、起電力保存部に保存された起電力と測定充放電電気 量に基づいて、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)を算出する第 2の起電力 演算部と、推定充放電電気量算出用起電力と起電力保存部に保存された起電力と の差である起電力変化量（AVeq)を算出する起電力変化量演算部とを備え、推定 充放電電気量演算部は、ゼロ電流時電圧の変化量に加えて時間に依存した電圧変 化量および起電力変化量に基づいて、推定充放電電気量を算出する。
[0029] この場合、時間依存電圧変化量演算部は、分極電圧保存部に保存された分極電 圧に保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量を 算出する。
[0030] また、第 2の起電力演算部は、温度をパラメータとして予め準備されている二次電 池の残存容量に対する起電力特性を参照して、起電力保存部に保存された起電力 に対応する残存容量に対して測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算または加算した残 存容量に対応する起電力を、推定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)として算出 する。
[0031] 本発明に係る二次電池の充放電電気量推定装置の第 4の態様はさらに、ゼロ電流 時電圧の変化量（Δ Υζο)に対して、二次電池の物性および充放電状態に依存して 決定される調整係数 (Kb)を予め設定する電圧変化量調整係数設定部と、二次電池 の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用領域での充放電 電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol)を予め設定す る分極電圧発生定数設定部とを備え、推定充放電電気量演算部は、 A Qe=Kb X ( Δ Vzo + Δ Vbp (th) ) / ( Δ Veq/ Δ Qm+Kpol)で表される式を用レ、て、ゼロ電流 時電圧の変化量 A Vzo、時間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)、起電力変化量 Δ Veq,および測定充放電電気量 Δ Qmの関数として前記推定充放電電気量 Δ Qeを 算出する。
[0032] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の分極電圧推定方法は、二 次電池の充放電電気量推定方法の第 1から第 4の態様のいずれかを用いて推定充 放電電気量を算出する工程と、推定充放電電気量に基づいて、二次電池の分極電 圧を再計算する工程とを含むものである。
[0033] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の残存容量推定方法は、二 次電池の充放電電気量推定方法の第 1から第 4の態様のいずれかを用いて推定充 放電電気量を算出する工程と、推定充放電電気量に基づいて、二次電池の残存容 量を算出する工程を含むものである。
[0034] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の分極電圧推定装置は、二 次電池の充放電電気量推定装置の第 1から第 4の態様のいずれかにより算出された 推定充放電電気量に基づレ、て、二次電池の分極電圧を再計算する分極電圧再計 算部を備えたものである。
[0035] 前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の残存容量推定装置は、二 次電池の充放電電気量推定装置の第 1から第 4の態様のいずれかにより算出された 推定充放電電気量に基づいて、二次電池の残存容量を算出する残存容量演算部を 備えたものである。
発明の効果
[0036] 本発明によれば、電流測定誤差の影響が少なレ、測定電圧（無負荷電圧または開 放電圧より算出したゼロ電流時電圧）から、電流測定誤差をほとんど含まない推定充 放電電気量を算出することができ、この推定充放電電気量を用いることにより、電流 測定誤差に依存しない分極電圧および SOCを算出することが可能となる。したがつ て、 SOC推定精度が向上し、 SOC管理による電池の保護制御や長寿命化が可能と なる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示す ブロック図である。
[図 2]図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を 含む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチ ヤートである。
[図 3]図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示す ブロック図である。
[図 4]図 4は、時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)を算出する際に用いる、分極 電圧の保存時間 thの関数である分極電圧減衰率 γを示すグラフである。
[図 5]図 5は、本発明の第 2の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を 含む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチ ヤートである。
[図 6]図 6は、本発明の第 3の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示す ブロック図である。
[図 7]図 7は、保存した起電力（第 1の起電力 Veql)と、測定充放電電気量 Δ Qmより 求めた推定充放電電気量算出用の起電力（第 2の起電力 Veq2)とから、起電力変 化量 AVeqを算出するための起電力 Veq—残存容量 SOCの特性を示すグラフであ る。
[図 8]図 8は、本発明の第 3の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を 含む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチ ヤートである。
[図 9]図 9は、本発明の第 4の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示す ブロック図である。
[図 10]図 10は、本発明の第 4の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法 を含む残存容量推定方法おょぴ分極電圧推定方法における処理手順を示すフロー チャートである。
[図 11]図 11は、図 10のフローチャートに基づいて算出された推定充放電電気量 Δ Qeの時間変化、および高精度の電流センサを用いて測定された電流の積算値に基 づいて算出された真の充放電電気量 Δ Qtの時間変化を示すグラフである。
符号の説明
1A、 1B、 1C、 ID 電池パックシステム
100 電池パック
101A、 101B、 101C、 101D 電池 ECU (充放電電気量推定装置、分極電圧推 定装置、残存容量推定装置）
102 電圧測定部
103 電流測定部
104 温度測定部
105 無負荷電圧演算部
106 開放電圧演算部
107 ゼロ電流時電圧演算部
108 ゼロ電流時電圧保存部
109 ゼロ電流時電圧変化量演算部
110 分極電圧演算部
1101 参照テーブル（LUT)
111 分極電圧保存部
1111 タイマー
112 時間依存電圧変化量演算部
113 第 1の起電力演算部
114 起電力保存部
115 測定充放電電気量演算部
116 第 2の起電力演算部
1161 参照テーブル（LUT) 117 起電力変化量演算部
118A、 118B、 118C、 118D 推定充放電電気量演算部
119 残存容量演算部
120 分極電圧再計算部
1201 参照テーブル（LUT)
121 電圧変化量調整定数（A Vbc) ·調整係数 (Kb)設定部
1211 参照テーブル（LUT)
122 起電力変化定数 (Keq)設定部
1221 参照テーブル（LUT)
123 分極電圧発生定数 (Kpol)設定部
1231 参照テーブル（LUT)
124 電圧変化量調整係数 (Kb)設定部
発明を実施するための最良の形態
[0039] 以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
[0040] (第 1の実施形態）
図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る電池パックシステムの一構成例を示すプロ ック図である。図 1において、電池パックシステム 1Aは、電池パック 100と、マイクロコ ンピュータシステムの一部として本発明に係る残存容量推定装置が含まれる電池 EC
U101Aとで構成される。
[0041] 電池パック 100は、 HEV等に搭載された場合、通常、モータに対する所定の出力 を得るため、例えばニッケル一水素バッテリである複数の単電池または単位電池が電 気的に直列接続された電池ブロックをさらに複数個電気的に直列接続されて構成さ れる。
[0042] 電池 ECU101Aにおいて、 102は電圧センサ（不図示）により検出された電池パッ ク 100内の各電池ブロックにおける端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧デー タ V (n)として測定する電圧測定部で、 103は電流センサ（不図示）により検出された 電池パック 100の充放電電流を所定のサンプリング周期で電流データ I (n) (その符 号は充電方向か放電方向かを表す）として測定する電流測定部で、 104は温度セン サ（不図示）により検出された電池パック 100内の各電池ブロックにおける温度を温度 データ T (n)として測定する温度測定部である。
[0043] 電圧測定部 102からの電圧データ V (n)と、電流測定部 103からの電流データ I (n )は、組データとして、無負荷電圧演算部 105に入力される。無負荷電圧演算部 105 は、まず、特定の選別条件として、充電方向 (一)と放電方向（+ )における電流データ I (n)の値が所定の範囲内（例えば、 ± 50A)にあり、充電方向と放電方向における電 流データ I (n)の個数が所定数以上（例えば、 60サンプノレ中の各 10個）あり、かつ組 データ取得中の充放電電気量が所定の範囲内（例えば、 0. 3Ah)にある場合に、電 圧データ V (n)と電流データ I (n)の組データが有効であると判断する。
[0044] 次に、無負荷電圧演算部 105は、有効な組データから、最小二乗法などの手法を 用いた回帰分析等の統計処理により、 1次の電圧 -電流直線 (近似直線）を求め、電 流がゼロの時の電圧値 (電圧切片）である無負荷電圧 Vsepを算出する。
[0045] 電圧データ V (n)と電流データ I (n)はまた、開放電圧演算部 106に入力される。開 放電圧演算部 106は、特定の電流条件 (例えば、電流データ I (n)の絶対値が 10A 未満である）または電圧条件 (例えば、電圧データ V (n)の変化量が IV未満である） がある時間継続して (例えば、 10秒間）満たされた場合、各電池ブロックにおける電 圧データ V (n)の平均値 Vaveに、電流データ I (n)の平均値 laveを部品抵抗値 Rco mに乗算したものをカ卩えて、部品抵抗による電圧降下分を補正し開放電圧 Vocを算 出する（Voc = Vave + Rcom X lave)。
[0046] 無負荷電圧演算部 105からの無負荷電圧 Vsepと、開放電圧演算部 106からの開 放電圧 Vocは、ゼロ電流時電圧演算部 107に入力され、ここで上記選別条件を満た した場合には、算出精度が十分であると判定して、無負荷電圧 Vsepが選択され、選 別条件を満たさず、上記電流条件または電圧条件がある時間継続して満たされた場 合には、算出精度が十分であると判定して、開放電圧 Vocが選択され、ゼロ電流時 電圧 Vzoとして出力される。なお、いずれの条件も満たさない場合は、ゼロ電流時電 圧 Vzoは算出されなレ、。この構成により、ゼロ電流時電圧 Vzoの算出精度が確保さ れる。
[0047] ゼロ電流時電圧演算部 107からのゼロ電流時電圧 Vzoは、ゼロ電流時電圧保存部 108に入力され、ここで Vzohとして保存される。
[0048] ゼロ電流時電圧演算部 107により次に算出されたゼロ電流時電圧 Vzoと、ゼロ電流 時電圧保存部 108に保存されたゼロ電流時電圧 Vzohは、ゼロ電流時電圧変化量 演算部 109に入力され、ここで保存されたゼロ電流時電圧 Vzohからの変化量 (ゼロ 電流時電圧変化量） Δ Vzoが算出される。ここで、所定時間における電圧変化量を 算出するのではなぐ一旦算出されたゼロ電流時電圧を保存して、保存されたゼロ電 流時電圧と次に算出されたゼロ電流時電圧との間の変化量を算出することにより、無 負荷電圧 Vsepおよび開放電圧 Vocが取得できなかった場合に、電圧変化量を算出 できないとレ、う状態の発生を低減することができる。
[0049] 電圧変化量調整定数（ Δ Vbc) ·調整係数 (Kb)設定部 121は、ゼロ電流時電圧変 化量 Δ Vzoに対して、二次電池の物性により決定される分極特性や、二次電池の充 放電 (使用）状態により決定される電圧減衰特性などに依存して、参照テーブル (LU T) 1211に予め記憶されている、温度をパラメータとした電圧変化量の調整定数 Δν beおよび調整係数 Kbを参照して、電圧変化量の調整定数 Δ Vbcおよび調整係数 K bを予め設定する。例えば、温度が 25°Cで、電圧変化量の調整定数 Δ Vbcとして 0. 01ボルト (V)が LUT1211に記憶されている。調整係数 Kbは、実際のシステムに合 わせて適宜設定される係数である。
[0050] 起電力変化定数 (Keq)設定部 122は、二次電池の物性ゃ充放電 (使用）状態に 依存して、参照テーブル (LUT) 1221に予め記憶されている、温度をパラメータとし た SOC使用領域（例えば、 SOCが 20%から 80%までの範囲）での充電（または放 電)電気量に対する起電力変化定数 Keqの特性曲線の傾きから、温度測定部 104 で測定された温度データ T (n)に基づいて、起電力変化定数 Keqを予め設定する。 例えば、温度が 25°Cで、起電力変化定数 Keqとして 0. 1ボルト Zアンペア 'アワー（ V/Ah)力 LUT1221に記憶されてレ、る。
[0051] 分極電圧発生定数 (Kpol)設定部 123は、二次電池の物性ゃ充放電 (使用）状態 に依存して、参照テーブル (LUT) 1231に予め記憶されている、温度をパラメータと した充電 (または放電)電気量に対する分極電圧発生定数 Kpolの特性曲線の傾き から、温度測定部 104で測定された温度データ T (n)に基づいて、分極電圧発生定 数 Kpolを予め設定する。例えば、温度が 25°C、 SOCが 60%で、分極電圧発生定 数 Kpolとして 0· 1ボルト/アンペア ·アワー（V/Ah)力 SLUT1231に記憶されてい る。
[0052] ゼロ電流時電圧変化量演算部 109からのゼロ電流時電圧変化量 A Vzoと、電圧変 化量調整定数'調整係数設定部 121からの電圧変化量の調整定数 A Vbcおよび調 整係数 Kbと、起電力変化定数設定部 122からの起電力変化定数 Keqと、分極電圧 発生定数設定部 123からの分極電圧発生定数 Kpolは、推定充放電電気量演算部 118Aに入力される。推定充放電電気量演算部 118Aは、
A Qe = Kb X ( AVzo+ Δ Vbc) Z (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電 流時電圧変化量 Δ Vzoの関数として推定充放電電気量 Δ Qeを算出する。
[0053] ここで、 Vzoが算出され、次の Vzoが算出されるまでのある一定期間内の推定充放 電電気量 A Qeを算出するために、無負荷電圧 Vsepまたは開放電圧 Vocから得られ たゼロ電流時電圧 Vzoを用いるのではなぐゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoを用いる 理由は、次の通りである。無負荷電圧 Vsepまたは開放電圧 Vocは、起電力成分、分 極電圧成分等で構成されるものとしてモデル化される。これらの起電力成分、分極電 圧成分は、充放電電気量に依存して変化するため、推定充放電電気量 A Qeは、ゼ 口電流時電圧変化量 Δ Vzoから算出可能となる。また、推定充放電電気量 A Qeの 算出式において、ゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoに電圧変化量の調整定数 Δ Vbcを 加えている理由としては、一定期間に発生した分極は減衰するので、その減衰量を 補正するためである。
[0054] 推定充放電電気量 A Qeは、分極電圧再計算部 120に入力される。分極電圧再計 算部 120は、参照テーブル (LUT) 1201に予め記憶されている、温度をパラメータと した推定充放電電気量 Δ Qeに対する分極電圧 Vpeの特性曲線または式から、温度 測定部 104で測定された温度データ T (n)に基づいて、分極電圧 Vpeを再計算する
[0055] さらに、推定充放電電気量 A Qeは、残存容量演算部 119に入力されて、ここで、 推定充放電電気量 A Qeに基づいて、分極電圧 Vpeなどを用いて電池パック 100内 の各電池ブロックにおける残存容量 SOCが算出される。 [0056] このように本実施形態では、従来例のように、測定した電流を積算して充放電電気 量を算出するのではなぐ電流測定誤差の影響が少ないゼロ電流時電圧の関数とし て充放電電気量 Δ Qeを算出しているので、分極電圧および残存容量の算出精度が 向上する。
[0057] 次に、以上のように構成された本実施形態による電池パックシステムにおける残存 容量推定および分極電圧推定の処理手順について、図 2を参照して説明する。
[0058] 図 2は、本発明の第 1の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を含 む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチヤ ートである。図 2において、まず、電圧データ V (n)と電流データ I (n)を組データとし て測定する（ステップ S201)。次に、ステップ S201で測定された電圧データ V ( と 電流データ I (n)の組データが、有効な組データであるか否かを調べるために、それ らが上記したような特定の選別条件を満たすか否かを判断する (ステップ S202)。ス テツプ S202の判断で、特定の選別条件を満たす場合 (Yes)、ステップ S203に進ん で、複数個（例えば、 60サンプル中の充電および放電方向で各 10個）の有効な組デ ータを取得し、有効な組データから、最小二乗法などの手法を用いた回帰分析等の 統計処理により、 1次の近似直線 (V— I直線）を求め、その近似直線の V切片を無負 荷電圧 Vsepとして算出する。次に、算出した無負荷電圧 Vsepよりゼロ電流時電圧 V zoを算出し (ステップ S206)、 Vzohとして保存する（Vzoh— Vzo：ステップ S207)。
[0059] 一方、ステップ S202の判断で、特定の選別条件を満たさなレ、場合（No)、ステップ S204に進んで、組データが上記したような特定の電流条件または電圧条件をある時 間継続して満たすか否かを判断する。ステップ S204の判断で、組データが特定の 電流条件を満たす (例えば、電流データ I (n)の絶対値が 10秒間継続して 10A未満 である）場合 (Yes)または電圧条件を満たす (例えば、電圧データ V (n)の変化量が 10秒間継続して IV未満である）場合 (Yes)、ステップ S205に進んで、その時の各 電池ブロックにおける電圧データ V (n)の平均値 Vaveに、電流データ I (n)の平均値 laveを部品抵抗値 Rcomに乗算したものを加えて、部品抵抗による電圧降下分を補 正し開放電圧 Vocを算出する（Voc=Vave + Rcom X Iave)。次に、算出した開放 電圧 Vocよりゼロ電流時電圧 Vzoを算出し (ステップ S206)、 Vzohとして保存する（ Vzoh Vzo：ステップ S207)
一方、ステップ S204の判断で、特定の電流条件または電圧条件を満たさない場合 (No)、このルーチン力 抜けて、処理を終了する。
[0060] 次の割り込み処理においてステップ S206で算出された Vzoの、ステップ S207で保 存されたゼロ電流時電圧 Vzohからの変化量 (ゼロ電流時電圧変化量） Δ Vzoを算出 する（ステップ S 208)。
[0061] 次に、電圧変化量調整定数 Δ Vbc '調整係数 Kb、起電力変化定数 Keq、および 分極電圧発生定数 Kpolを予め設定し（ステップ S209、 S210、 S211)、 A Qe = Kb X ( AVzo+ AVbc)Z(Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧変化 量 AVzoの関数として推定充放電電気量 A Qeを算出する（ステップ S212)。
[0062] また、分極電圧は充放電履歴に依存する値なので、推定充放電電気量 Δ Qeから 分極電圧を再計算する (ステップ S214)。
[0063] さらに、このようにして算出された推定充放電電気量 A Qeに基づいて、分極電圧 V peなどを用いて残存容量 SOCを算出する（ステップ S213)。
[0064] 以上のようにして、電池パック 100内の各電池ブロックにおける残存容量 SOCおよ び分極電圧 Vpeが推定される。
[0065] なお、本実施形態では、推定充放電電気量 A Qeを算出するために、ゼロ電流時 電圧変化量 Δ Vzoの 1次関数式を用いたが、 N (Nは自然数)次関数式または指数 関数式を用いても良い。
[0066] (第 2の実施形態）
図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る電池パックシステム 1Bの一構成例を示す ブロック図である。なお、図 3において、第 1の実施形態の説明で参照した図 1と同様 の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[0067] 本実施形態の電池 ECU1Bは、推定充放電電気量 A Qeを算出するに際して、第 1 の実施形態におけるゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoを用いる構成に加えて、保存した 分極電圧 Vphと保存時間 thから時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)を求め、時 間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)を電圧変化量調整定数 Δ Vbcの代わりに用い る構成を有する。 [0068] 図 3において、推定充放電電気量演算部 118Bからの推定充放電電気量 A Qeは 、分極電圧演算部 110に入力される。分極電圧演算部 110は、参照テーブル (LUT ) 1101に予め記憶されてレ、る、温度をパラメータとした推定充放電電気量 Δ Qeに対 する分極電圧 Vpolの特性曲線または式から、温度測定部 104で測定された温度デ ータ T (n)に基づいて、分極電圧 Vpolを算出する。
[0069] 分極電圧演算部 110からの分極電圧 Vpolは、分極電圧保存部 111に入力されて Vphとして保存されるとともに、その保存時間 thがタイマー 1111によりカウントされる 。分極電圧保存部 111に保存された分極電圧 Vphと、タイマー 1111によりカウントし た保存時間 thとが、時間依存電圧変化量演算部 112に入力され、ここで、保存され た分極電圧 Vphに、図 4に示すような保存時間 thの関数である分極電圧減衰率 γ (t h)が乗算されて、時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)が算出される。
[0070] ゼロ電流時電圧変化量演算部 109からのゼロ電流時電圧変化量 A Vzoと、時間依 存電圧変化量演算部 112からの時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)と、電圧変 化量調整係数設定部 124からの電圧変化量の調整係数 Kbと、起電力変化定数設 定部 122からの起電力変化定数 Keqと、分極電圧発生定数設定部 123からの分極 電圧発生定数 Kpolは、推定充放電電気量演算部 118Bに入力される。推定充放電 電気量演算部 118Bは、
△ Qe = Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼ 口電流時電圧変化量 AVzoおよび時間に依存した電圧変化量 AVbp (th)の関数と して推定充放電電気量 Δ Qeを算出する。
[0071] その他の構成および機能は、第 1の実施形態と同様である。
[0072] このように本実施形態では、時間に依存した電圧変化量 AVbp (th)を電圧変化量 調整定数 AVbcの代わりに用いるので、第 1の実施形態に比べ Δ Qeの算出精度が 向上する。
[0073] 図 5は、本発明の第 2の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を含 む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチヤ ートである。なお、図 5において、第 1の実施形態の説明で参照した図 2と同様の処理 工程については、同一の符号を付して説明を省略する。 [0074] 電圧変化量調整係数 Kb、起電力変化定数 Keq、および分極電圧発生定数 Kpol を予め設定し (ステップ S501、 S210、 S211)、後述するループで前に算出され保 存されている時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)を用レ、、 A Qe=Kb X ( A Vzo + AVbp (th) ) / (Keq + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoおよび時間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)の関数として推定充放電電気量 Δ Qeを算出する（ステップ S502)。
[0075] 次に、ステップ S502で前に算出された推定充放電電気量 A Qeに基づいて、分極 電圧 Vpolを算出する（ステップ S503)。算出された分極電圧 Vpolを Vphとして保存 するとともに、その保存時間 thを算出する (ステップ S505)。次に、保存した分極電 圧 Vphに、保存時間 thの関数である分極電圧減衰率 γ (th)を乗算して、時間に依 存した電圧変化量 Δ Vbp (th)を算出する（ステップ S506)。このようにして算出され た時間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)は、ステップ S502において、次に推定充 放電電気量 Δ Qeを算出する際に用いられる。
[0076] その他の処理手順は、第 1の実施形態と同様である。
[0077] (第 3の実施形態）
図 6は、本発明の第 3の実施形態に係る電池パックシステム 1Cの一構成例を示す ブロック図である。なお、図 6において、第 1の実施形態および第 2の実施形態の説 明でそれぞれ参照した図 1および図 3と同様の構成および機能を有する部分につい ては、同一の符号を付して説明を省略する。
[0078] 本実施形態の電池 ECU1Cは、推定充放電電気量 A Qeを算出するに際して、第 1 の実施形態におけるゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoを用いる構成に加えて、ゼロ電流 時電圧 Vzoと分極電圧 Vpolから起電力 Veqlを算出し、保存した起電力 Veqlから 起電力変化量 Δ Veqを求め、起電力変化係数 Δ Veqを電流データ I (n)から求めた 測定充放電電気量 Δ Qmで除算した値を起電力変化定数 Keqの代わりに用いる構 成を有する。
[0079] 図 6において、分極電圧演算部 110からの分極電圧 Vpolと、ゼロ電流時電圧保存 部 108に保存されたゼロ電流時電圧 Vzohは、第 1の起電力演算部 113に入力され 、ここで、保存されたゼロ電流時電圧 Vzohから分極電圧 Vpolを減算して、第 1の起 電力 Veqlが算出される。この第 1の起電力 Veqlは、起電力保存部 114に保存され る。
[0080] また、電流測定部 103からの電流データ I (n)は、測定充放電電気量演算部 115に 入力され、ここで、電流データ I (n)の積算により、測定充放電電気量 A Qmが算出さ れる。測定充放電電気量演算部 115からの測定充放電電気量 A Qmと、起電力保 存部 114に保存された起電力 Veqlは、第 2の起電力演算部 116に入力される。
[0081] 第 2の起電力演算部 116は、参照テーブル (LUT) 1161に予め記憶されている、 温度をパラメータとした残存容量 S〇Cに対する起電力 Veqの特性曲線または式から 、温度測定部 104で測定された温度データ T (n)に基づいて、推定充放電電気量算 出用の起電力である第 2の起電力 Veq2を算出する。この第 2の起電力 Veq2の演算 は、図 7のグラフに示すように、保存された第 1の起電力 Veqlに対応する残存容量 から測定充放電電気量 Δ Qmだけ減算または加算した残存容量に対応する起電力 を算出して行われる。
[0082] 起電力保存部 114に保存された第 1の起電力 Veqlと、第 2の起電力演算部 116か らの第 2の起電力 Veq2は、起電力変化量演算部 117に入力され、ここで、第 1の起 電力 Veqlと第 2の起電力 Veq2の差分力 図 7のグラフに示すように、起電力変化量 △ Veqとして算出される。
[0083] ゼロ電流時電圧変化量演算部 109からのゼロ電流時電圧変化量 Δ νζοと、電圧変 化量調整定数'調整係数設定部 121からの電圧変化量の調整定数 A Vbcおよび調 整係数 Kbと、分極電圧発生定数設定部 123からの分極電圧発生定数 Kpolと、起電 力変化量演算部 117からの起電力変化量 Δ Veqと、測定充放電電気量演算部 115 からの測定充放電電気量 Δ Qmは、推定充放電電気量演算部 118Cに入力される。 推定充放電電気量演算部 118Cは、
A Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbc) Z ( Δ Veq/ Δ Qm + Kpol)で表される式を用い て、ゼロ電流時電圧変化量 AVzo、起電力変化量 AVeq、および測定充放電電気 量 Δ Qmの関数として推定充放電電気量 Δ Qeを算出する。
[0084] その他の構成および機能は、第 1の実施形態と同様である。
[0085] このように本実施形態では、電圧の変化量（ΔΥζο + AVbc)に応じた起電力変化 量から Δ Qeを算出できるので、第 1の実施形態に比べ Δ Qeの算出精度が向上する
[0086] 次に、以上のように構成された本実施形態による電池パックシステムにおける残存 容量推定および分極電圧推定の処理手順について、図 8を参照して説明する。
[0087] 図 8は、本発明の第 3の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を含 む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチヤ ートである。なお、図 8において、第 1の実施形態および第 2の実施形態の説明でそ れぞれ参照した図 2および図 5と同様の処理工程については、同一の符号を付して 説明を省略する。
[0088] 電圧変化量の調整定数 Δ Vbc、調整係数 Kb、および分極電圧発生定数 Kpolを 予め設定し (ステップ S209、 S211)、後述するループで前に算出され保存されてい る起電力変化量 A Veq、および測定充放電電気量 A Qmを用レ、、 A Qe = Kb X ( Δ Vzo+ AVbc) / ( A Veq/ A Qm + Kpol)で表される式を用いて、ゼロ電流時電圧 変化量 AVzo、起電力変化量 AVeq、および測定充放電電気量 Δ Qmの関数として 推定充放電電気量 Δ Qeを算出する (ステップ S801)。
[0089] 次に、ステップ S502で前に算出された推定充放電電気量 A Qeに基づいて、分極 電圧 Vpolを算出する（ステップ S503)。保存されているゼロ電流時電圧 Vzohから分 極電圧 Vpolを減算して、第 1の起電力 Veqlを算出する（ステップ S802)。次に、算 出した第 1の起電力 Veqlを保存し (ステップ S803)、第 1の起電力 Veqlの保存中 における測定充放電電気量 A Qmを算出する（ステップ 804)。図 7のグラフに示すよ うに、測定充放電電気量 Δ (3πιより推定充放電電気量算出用の起電力である第 2の 起電力を算出し (ステップ S805)、第 1の起電力 Veqlと第 2の起電力 Veq2の差分を 起電力変化量 AVeqとして算出する（ステップ S806)。このようにして算出された起 電力変化量 AVeqは、ステップ S801において、次に推定充放電電気量 Δ Qeを算 出する際に用レ、られる。
[0090] その他の処理手順は、第 1の実施形態と同様である。
[0091] (第 4の実施形態）
図 9は、本発明の第 4の実施形態に係る電池パックシステム 1Dの一構成例を示す ブロック図である。なお、図 9において、第 1、第 2および第 3の実施形態の説明でそ れぞれ参照した図 1、図 3および図 6と同様の構成および機能を有する部分について は、同一の符号を付して説明を省略する。
[0092] 本実施形態の電池 ECU1Dは、推定充放電電気量 A Qeを算出するに際して、第 1 の実施形態におけるゼロ電流時電圧変化量 Δ νζοを用いる構成に加えて、保存した 分極電圧 Vphと保存時間 thから時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)を求め、時 間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)を電圧変化量調整定数 Δ Vbcの代わりに用い る第 2の実施形態の構成と、ゼロ電流時電圧 Vzoと分極電圧 Vpolから起電力 Veql を算出し、保存した起電力 Veqlから起電力変化量 A Veqを求め、起電力変化量 Δ Veqを電流データ I (n)から求めた測定充放電電気量 Δ Qmで除算した値を起電力 変化定数 Keqの代わりに用いる第 3の実施形態の構成とを有する。
[0093] 図 9において、ゼロ電流時電圧変化量演算部 109からのゼロ電流時電圧変化量 Δ Vzoと、電圧変化量調整係数設定部 124からの電圧変化量の調整係数 Kbと、分極 電圧発生定数設定部 123からの分極電圧発生定数 Kpolと、時間依存電圧変化量 演算部 112からの時間に依存した電圧変化量 A Vbp (th)と、起電力変化量演算部 117からの起電力変化量 Δ Veqと、測定充放電電気量演算部 115からの測定充放 電電気量 A Qmは、推定充放電電気量演算部 118Dに入力される。推定充放電電 気量演算部 118Dは、
△ Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / ( Δ Veq/ Δ Qm+Kpol)で表される式 を用いて、ゼロ電流時電圧変化量 Δ νζο、時間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)、 起電力変化量 AVeq、および測定充放電電気量 Δ (3πιの関数として推定充放電電 気量 A Qeを算出する。
[0094] その他の構成および機能は、第 1、第 2および第 3の実施形態と同様である。
[0095] 本実施形態では、時間に依存した電圧変化量 Δ Vbp (th)を電圧変化量調整定数
Δ Vbcの代わりに用いるとともに、電圧の変化量（ Δ Vzo + Δ Vbc)に応じた起電力 変化量から Δ Qeを算出できるので、第 1一第 3の実施形態に比べ Δ Qeの算出精度 が向上する。
[0096] 次に、以上のように構成された本実施形態による電池パックシステムにおける残存 容量推定および分極電圧推定の処理手順について、図 10を参照して説明する。
[0097] 図 10は、本発明の第 4の実施形態に係る二次電池の充放電電気量推定方法を含 む残存容量推定方法および分極電圧推定方法における処理手順を示すフローチヤ ートである。なお、図 10において、第 1、第 2および第 3の実施形態の説明でそれぞ れ参照した図 2、図 5および図 8と同様の処理工程については、同一の符号を付して 説明を省略する。
[0098] 図 10において、第 1、第 2および第 3の実施形態と異なるのは、推定充放電電気量
Δ Qeを算出する工程であるステップ S 1001の処理内容であり、これは上述した通り である。
[0099] 図 11は、本実施形態における図 10のフローチャートに基づいて算出された推定充 放電電気量 Δ Qeの時間変化（実線で示す）、および高精度（電流誤差の無い）の電 流センサを用いて測定された電流の積算値に基づいて算出された充放電電気量 Δ Qt (本明細書では、真の充放電電気量と称する）の時間変化 (破線で示す）を示すグ ラフである。
[0100] 図 11に示すように、本実施形態によれば、推定充放電電気量 A Qeを真の充放電 電気量 Δ Qtに近づけることができた。
産業上の利用可能性
[0101] 以上のように、本発明に係る二次電池の充放電電気量推定方法および装置は、電 流測定誤差の影響が少ない測定電圧 (無負荷電圧または開放電圧)から、または電 流測定誤差を含む測定充放電電気量から、電流測定誤差をほとんど含まない推定 充放電電気量を算出し、また、本発明に係る二次電池の分極電圧推定方法および 装置、二次電池の残存容量推定方法および装置は、電流測定誤差をほとんど含ま ない推定充放電電気量を用いることにより、電流測定誤差に依存しない分極電圧、 残存容量を推定することで、残存容量の高い推定精度が必要な、電気自動車 (PEV )、ハイブリッド電気自動車 (HEV)、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド電気 自動車等の電動車両等の用途に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 二次電池に流れる電流と、前記電流に対応した前記二次電池の端子電圧との組 データを測定し、前記組データを複数個取得する工程と、
特定の選別条件が満たされた場合に、前記複数個の組データに対して、統計処理 により求めた近似直線における電流がゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出 する工程と、
特定の電流条件または電圧条件がある時間継続して満たされた場合に、前記二次 電池の端子電圧から開放電圧を算出する工程と、
前記無負荷電圧または前記開放電圧よりゼロ電流時電圧 (Vzo)を算出する工程と 前記ゼロ電流時電圧を保存する工程と、
前記ゼロ電流時電圧を保存してから次にゼロ電流時電圧が算出されるまでの時間 期間におけるゼロ電流時電圧の変化量（Δ Vzo)を算出する工程と、
前記ゼロ電流時電圧の変化量に基づレ、て、前記二次電池に対する推定充放電電 気量（A Qe)を算出する工程とを含む二次電池の充放電電気量推定方法。
[2] 前記方法はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される電圧変化量の調整定数（ Δ Vbc)および調整係数（ Kb)を予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を 予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する工程とを含み、
前記推定充放電電気量 Δ Qeは、
△ Qe = Kb X ( AVzo+ Δ Vbc) / (Keq + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 Δ Vzoの関数として算出され る請求項 1記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[3] 前記方法はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する 工程と、
算出した前記分極電圧を保存する工程と、
前記分極電圧の保存時間 (th)を算出する工程と、
保存した前記分極電圧と前記保存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（ Δ Vbp (th) )を算出する工程とを含み、
前記推定充放電電気量の算出工程において、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加 えて前記時間に依存した電圧変化量に基づいて、推定充放電電気量が算出される 請求項 1記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[4] 前記時間に依存した電圧変化量の算出工程において、保存した前記分極電圧に 前記保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量が 算出される請求項 3記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[5] 前記方法はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される調整係数 (Kb)を予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を 予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する工程とを含み、
前記推定充放電電気量 Δ Qeは、
A Qe = Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / (Keq + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 Δ Vzoおよび前記時間に依 存した電圧変化量 Δ Vbp (th)の関数として算出される請求項 3または 4記載の二次 電池の充放電電気量推定方法。
[6] 前記方法はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧を算出する工程と 保存した前記ゼロ電流時電圧と前記分極電圧に基づいて、前記二次電池の起電 力 (Veq)を算出する工程と、
算出した前記起電力を保存する工程と、
前記二次電池に流れる電流から、前記起電力を保存している時間期間における測 定充放電電気量（ Δ Qm)を算出する工程と、
保存した前記起電力と前記測定充放電電気量に基づいて、推定充放電電気量算 出用起電力 (Veq2)を算出する工程と、
前記推定充放電電気量算出用起電力と保存した前記起電力との差である起電力 変化量（Δ Veq)を算出する工程とを含み、
前記推定充放電電気量の算出工程において、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加 えて前記起電力変化量に基づいて、推定充放電電気量が算出される請求項 1記載 の二次電池の充放電電気量推定方法。
[7] 前記推定充放電電気量算出用起電力の算出工程において、温度をパラメータとし て予め準備されている前記二次電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、 保存した前記起電力に対応する残存容量に対して前記測定充放電電気量（ Δ Qm) を減算または加算した残存容量に対応する起電力が、前記推定充放電電気量算出 用起電力（Veq2)として算出される請求項 6記載の二次電池の充放電電気量推定方 法。
[8] 前記方法はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される電圧変化量の調整定数（ Δ Vbc)および調整係数（ Kb)を予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する工程とを含み、 前記推定充放電電気量 Δ Qeは、
△ Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbc) / ( Δ Veq/ Δ Qm + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 AVzo、前記起電力変化量 AVeq、および前記測定充放電電気量 A Qmの関数として算出される請求項 6また は 7記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[9] 前記方法はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する 工程と、
算出した前記分極電圧を保存する工程と、
前記分極電圧の保存時間 (th)を算出する工程と、
保存した前記分極電圧と前記保存時間に基づいて、時間に依存した電圧変化量（ Δ Vbp (th) )を算出する工程と、
保存した前記ゼロ電流時電圧と保存した前記分極電圧に基づレ、て、前記二次電池 の起電力を算出する工程と、
算出した前記起電力を保存する工程と、
前記二次電池に流れる電流から、前記起電力を保存している時間期間における測 定充放電電気量（ Δ Qm)を算出する工程と、
保存した前記起電力と前記測定充放電電気量に基づいて、推定充放電電気量算 出用起電力を算出する工程と、
前記推定充放電電気量算出用起電力と保存した前記起電力との差である起電力 変化量（ Δ Veq)を算出する工程とを含み、
前記推定充放電電気量の算出工程において、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加 えて前記時間に依存した電圧変化量および前記起電力変化量に基づいて、推定充 放電電気量が算出される請求項 1記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[10] 前記時間に依存した電圧変化量の算出工程において、保存した前記分極電圧に 前記保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量が 算出される請求項 9記載の二次電池の充放電電気量推定方法。
[11] 前記推定充放電電気量算出用起電力の算出工程において、温度をパラメータとし て予め準備されている前記二次電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、 保存した前記起電力に対応する残存容量に対して前記測定充放電電気量（ Δ Qm) を減算または加算した残存容量に対応する起電力が、前記推定充放電電気量算出 用起電力（Veq2)として算出される請求項 9記載の二次電池の充放電電気量推定方 法。
[12] 前記方法はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される調整係数 (Kb)を予め設定する工程と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する工程とを含み、
前記推定充放電電気量 Δ Qeは、
△ Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / ( Δ Veq/ Δ Qm +Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 AVzo、前記時間に依存した 電圧変化量 AVbp (th)、前記起電力変化量 A Veq、および前記測定充放電電気量 △ Qmの関数として算出される請求項 9から 11のいずれか一項記載の二次電池の充 放電電気量推定方法。
[13] 二次電池に流れる電流を電流データとして測定する電流測定部と、
前記二次電池の端子電圧を電圧データとして測定する電圧測定部と、
前記電流測定部からの電流データと、該電流データに対応した前記電圧測定部か らの電圧データとの組データを複数個取得し、特定の選別条件が満たされた場合に
、前記複数個の組データに対して、統計処理により求めた近似直線における電流が ゼロの時の電圧切片である無負荷電圧を算出する無負荷電圧演算部と、 特定の電流条件または電圧条件がある時間継続して満たされた場合に、前記二次 電池の端子電圧から開放電圧を算出する開放電圧演算部と、
前記無負荷電圧または前記開放電圧よりゼロ電流時電圧 (Vzo)を算出するゼロ電 流時電圧演算部と、
前記ゼロ電流時電圧を保存するゼロ電流時電圧保存部と、 前記ゼロ電流時電圧を保存してから次にゼロ電流時電圧が算出されるまでの時間 期間におけるゼロ電流時電圧の変化量（ Δνζο)を算出するゼロ電流時電圧変化量 演算部と、
前記ゼロ電流時電圧の変化量に基づレ、て、前記二次電池に対する推定充放電電 気量 ( A Qe)を算出する推定充放電電気量演算部とを備えた二次電池の充放電電 気量推定装置。
[14] 前記装置はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される電圧変化量の調整定数（ Δ Vbc)および調整係数（ Kb)を予め設定する電圧変化量調整定数 ·調整係数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を 予め設定する起電力変化定数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量の変化量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生 定数 (Kpol)を予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、
前記推定充放電電気量演算部は、
△ Qe = Kb X ( A Vzo + Δ Vbc) / (Keq + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 Δ Vzoの関数として前記推定 充放電電気量 Δ Qeを算出する請求項 13記載の二次電池の充放電電気量推定装 置。
[15] 前記装置はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する 分極電圧演算部と、
前記分極電圧演算部により算出された分極電圧を保存する分極電圧保存部と、 前記分極電圧保存部に保存された分極電圧と保存時間に基づいて、時間に依存 した電圧変化量（ Δ Vbp (th) )を算出する時間依存電圧変化量演算部とを備え、 前記推定充放電電気量演算部は、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加えて前記時 間に依存した電圧変化量に基づいて、推定充放電電気量を算出する請求項 13記 載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[16] 前記時間依存電圧変化量演算部は、前記分極電圧保存部に保存された分極電圧 に前記保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量 を算出する請求項 15記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[17] 前記装置はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される調整係数 (Kb)を予め設定する電圧変化量調整係 数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する起電力の変化量である起電力変化定数 (Keq)を 予め設定する起電力変化定数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量の変化量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生 定数 (Kpol)を予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、
前記推定充放電電気量演算部は、
△ Qe = Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / (Keq + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 Δ Vzoおよび前記時間に依 存した電圧変化量 Δ Vbp (th)の関数として前記推定充放電電気量 Δ Qeを算出す る請求項 15または 16記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[18] 前記装置はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧を算出する分極電 圧演算部と、
前記ゼロ電流時電圧保存部に保存されたゼロ電流時電圧と前記分極電圧演算部 により算出された分極電圧に基づいて、前記二次電池の起電力（Veq)を算出する 第 1の起電力演算部と、
前記第 1の起電力演算部により算出された起電力を保存する起電力保存部と、 前記二次電池に流れる電流から、前記起電力保存部に起電力を保存している時 間期間における測定充放電電気量（ Δ Qm)を算出する測定充放電電気量演算部と 前記起電力保存部に保存された起電力と前記測定充放電電気量に基づいて、推 定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)を算出する第 2の起電力演算部と、
前記推定充放電電気量算出用起電力と前記起電力保存部に保存された起電力と の差である起電力変化量（AVeq)を算出する起電力変化量演算部とを備え、 前記推定充放電電気量演算部は、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加えて前記起 電力変化量に基づいて、推定充放電電気量を算出する請求項 13記載の二次電池 の充放電電気量推定装置。
[19] 前記第 2の起電力演算部は、温度をパラメータとして予め準備されている前記二次 電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、前記起電力保存部に保存された 起電力に対応する残存容量に対して前記測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算または 加算した残存容量に対応する起電力を、前記推定充放電電気量算出用起電力 (Ve q2)として算出する請求項 18記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[20] 前記装置はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される電圧変化量の調整定数（AVbc)および調整係数（ Kb)を予め設定する電圧変化量調整定数 ·調整係数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol )を予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、
前記推定充放電電気量演算部は、
A Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbc) / ( Δ Veq/ Δ Qm + Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 AVzo、前記起電力変化量 Δ Veq、および前記測定充放電電気量 Δ Qmの関数として前記推定充放電電気量 A Qeを算出する請求項 18または 19記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[21] 前記方法はさらに、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧 (Vpol)を算出する 分極電圧演算部と、
前記分極電圧演算部により算出された分極電圧を保存する分極電圧保存部と、 前記分極電圧保存部に保存された分極電圧と保存時間に基づいて、時間に依存 した電圧変化量（ Δ Vbp (th) )を算出する時間依存電圧変化量演算部と、
前記ゼロ電流時電圧保存部に保存されたゼロ電流時電圧と前記分極電圧保存部 に保存された分極電圧に基づいて、前記二次電池の起電力（Veq)を算出する第 1 の起電力演算部と、
前記第 1の起電力演算部により算出された起電力を保存する起電力保存部と、 前記二次電池に流れる電流から、前記起電力保存部に起電力を保存している時 間期間における測定充放電電気量（ Δ Qm)を算出する測定充放電電気量演算部と 前記起電力保存部に保存された起電力と前記測定充放電電気量に基づいて、推 定充放電電気量算出用起電力 (Veq2)を算出する第 2の起電力演算部と、
前記推定充放電電気量算出用起電力と前記起電力保存部に保存された起電力と の差である起電力変化量（AVeq)を算出する起電力変化量演算部とを備え、 前記推定充放電電気量演算部は、前記ゼロ電流時電圧の変化量に加えて前記時 間に依存した電圧変化量および前記起電力変化量に基づいて、推定充放電電気量 を算出する請求項 13記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[22] 前記時間依存電圧変化量演算部は、前記分極電圧保存部に保存された分極電圧 に前記保存時間の関数である分極減衰率を乗算して、時間に依存した電圧変化量 を算出する請求項 21記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[23] 前記第 2の起電力演算部は、温度をパラメータとして予め準備されている前記二次 電池の残存容量に対する起電力特性を参照して、前記起電力保存部に保存された 起電力に対応する残存容量に対して前記測定充放電電気量（ Δ Qm)を減算または 加算した残存容量に対応する起電力を、前記推定充放電電気量算出用起電力 (Ve q2)として算出する請求項 21記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[24] 前記装置はさらに、
前記ゼロ電流時電圧の変化量（ Δ Vzo)に対して、前記二次電池の物性および充 放電状態に依存して決定される調整係数 (Kb)を予め設定する電圧変化量調整係 数設定部と、
前記二次電池の物性および充放電状態に依存して決定される、残存容量の使用 領域での充放電電気量に対する分極電圧の変化量である分極電圧発生定数 (Kpol
)を予め設定する分極電圧発生定数設定部とを備え、
前記推定充放電電気量演算部は、
A Qe=Kb X ( AVzo+ Δ Vbp (th) ) / ( Δ Veq/ Δ Qm +Kpol)
で表される式を用いて、前記ゼロ電流時電圧の変化量 AVzo、前記時間に依存した 電圧変化量 AVbp (th)、前記起電力変化量 A Veq、および前記測定充放電電気量
A Qmの関数として前記推定充放電電気量 A Qeを算出する請求項 21から 23のい ずれか一項記載の二次電池の充放電電気量推定装置。
[25] 請求項 1から 12のいずれか一項記載の二次電池の充放電電気量推定方法を用い て推定充放電電気量を算出する工程と、
前記推定充放電電気量に基づレ、て、前記二次電池の分極電圧を再計算する工程 とを含む二次電池の分極電圧推定方法。
[26] 請求項 1から 12のいずれか一項記載の二次電池の充放電電気量推定方法を用い て推定充放電電気量を算出する工程と、
前記推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の残存容量を算出する工程を 含む二次電池の残存容量推定方法。
[27] 請求項 13から 24のいずれか一項記載の二次電池の充放電電気量推定装置によ り算出された推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の分極電圧を再計算す る分極電圧再計算部を備えた二次電池の分極電圧推定装置。
[28] 請求項 13から 24のいずれか一項記載の二次電池の充放電電気量推定装置によ り算出された推定充放電電気量に基づいて、前記二次電池の残存容量を算出する 残存容量演算部を備えた二次電池の残存容量推定装置。
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