JP2012177588A - 充電率推定装置、充電率推定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の劣化を加味したＳＯＶの推定を行う。
【解決手段】静定判定部１０５は、二次電池が静定状態であるか否かを判定する。また、ＳＯＣＶ演算部１０４は、二次電池の電圧を用いて二次電池のＳＯＣを演算する。そして、満充電容量推定部１０７は、静定判定部１０５によって二次電池が静定状態であると判定された場合に、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＶを用いて、二次電池の満充電容量を推定する。ＳＯＣＩ演算部１０３は、満充電容量推定部１０７によって推定された満充電容量を用いてＳＯＣを演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、運用中の二次電池の充電率を推定する充電率推定装置、充電率推定方法、及びプログラムに関する。

従来、二次電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）は、下記式（１）を用いて算出する。

但し、Ｓ（ｔ）は、ｔ時間後のＳＯＣを示し、Ｓ（０）は、初期状態のＳＯＣを示す。また、Ｉ_ｔ（ｔ）は、ｔ時間における充放電電流を示す。なお、Ｉ_ｔ（ｔ）は、充電時に正の値となり、放電時に負の値となる。また、Ｑは、計算に用いる二次電池の満充電容量を示す。つまり、従来、二次電池のＳＯＣは、二次電池の充放電電流の積算値を用いて算出している。
しかし、二次電池の充放電電流の積算値を用いてＳＯＣの演算を行った場合、積算によって電流検出誤差が蓄積していく影響と、計算に用いる二次電池の満充電容量Ｑが真値と異なっている影響で、所定時間経過後の算出結果であるＳＯＣが、真のＳＯＣ（ここでは、事前取得済みの二次電池の開放電圧とＳＯＣの関係から求まる値とする）と大きく異なってしまうおそれがある。

この問題を解決する方法として、特許文献１には、電流の充放電が反転する際に二次電池の開放電圧を推定し、当該開放電圧からＳＯＣを求める方法が開示されている。
しかし、電流の充放電が反転する際の二次電池の電圧には、これまでの充放電の影響がまだ残っており、電流が概略０アンペアになった瞬間の二次電池の電圧と、電流が概略０アンペアの状態を継続して静定状態（時間経過に対する二次電池の電圧変化が十分小さい状態）になった時の二次電池の電圧とは顕著な差がある場合がある。従って、開放電圧は、電流が概略０アンペアの状態を継続して静定状態に到達したときの二次電池の電圧から推定することが好ましい。

また、静定状態でないときは、開放電圧から求めたＳＯＣを初期状態のＳＯＣとして、電流積算によってＳＯＣを求めることが好ましいが、高精度の電流計測センサを用いて二次電池の充放電電流を誤差無く計測した場合でも、計算に用いる二次電池の満充電容量Ｑが真値と異なる場合は、算出結果のＳＯＣ（推定値）は真のＳＯＣと誤差を生じる。
従って、二次電池の充放電電流の積算値を用いてＳＯＣの演算を行う場合、静定条件が成立して開放電圧からＳＯＣを求める場合に切り替わるたびに、大きなＳＯＣ差を生じやすい。

特開平１１−２０６０２８号公報

ところで、二次電池には、使用により劣化し、満充電容量が減少するという特徴がある。具体的には、二次電池を１０年間使用した場合、その満充電容量が公称電池容量より３０パーセント程度低くなることがある。
そのため、開放電圧によるＳＯＣを用いて、充放電電流の積算値を用いて算出したＳＯＣを修正した際に、劣化によって満充電容量が減少している場合は、推定したＳＯＣと真のＳＯＣとが大きく異なってしまう。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、運用中の二次電池の充電率を推定する充電率推定装置であって、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算する第１の充電率演算部と、前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算する第２の充電率演算部と、前記二次電池が静定状態であるか否かを判定する静定判定部と、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第２の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定する満充電容量推定部と、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記第２の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力し、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態でないと判定された場合に、前記第１の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力する出力部とを備え、前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算することを特徴とする。

また、本発明においては、前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量のほかに、前記二次電池の満充電容量の複数の候補と前記二次電池の充放電による実測電流の積算値とを用いて前記候補それぞれに対応する充電率を演算し、前記満充電容量推定部は、前記第１の充電率演算部が算出した充電率のうち、前記第２の充電率演算部が演算した充電率に最も近い充電率を特定し、当該充電率に対応する前記満充電容量の候補を用いて、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定することが好ましい。

また、本発明においては、前記静定判定手段は、所定の時間の間における前記二次電池の充放電電流の変動幅が所定の閾値以内であるときに、前記二次電池が静定状態であると判定することが好ましい。

また、本発明においては、前記二次電池の充電率と当該二次電池の内部インピーダンスとの関係を格納するインピーダンステーブルを参照して、前記出力部が前回出力した充電率から前記二次電池の内部インピーダンスを推定するインピーダンス推定部と、前記内部インピーダンスを用いて前記二次電池のインピーダンス電圧を推定するインピーダンス電圧推定部とを更に備え、前記第２の充電率演算部は、前記二次電池の実測電圧から推定インピーダンス電圧を減じて得られる電圧を用いて開放電圧を推定し、前記二次電池の充電率を演算することが好ましい。

また、本発明においては、前記出力部が出力した充電率を表示する表示部を備えることが好ましい。

また、本発明においては、前記二次電池は、複数の電池セルからなる組電池であって、前記第１の充電率推定部及び前記第２の充電率推定部は、前記電池セルそれぞれの充電率のうち、最大値を示す最大充電率と、最小値を示す最小充電率とを特定し、前記表示部は、前記最大充電率を最大ピークとし、前記最小充電率を最小ピークとする波形信号を表示することが好ましい。

また、本発明においては、最大充電率と最小充電率の２入力に対して、計算式（例えば平均値を算出する式）、テーブル（例えば通常運用域は平均値、通常運用域以外は、過充電側は最大充電率の比重を高くし、過放電側は最小充電率の比重を高く設定）等を用いて、１つの充電率を演算して出力しても良い。

また、本発明は、運用中の二次電池の充電率推定方法であって、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算するステップと、前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算するステップと、前記二次電池が静定状態であるか否かを判定するステップと、前記二次電池が静定状態であると判定した場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第１の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定するステップと、前記二次電池が静定状態であると判定した場合に、前記テーブルと前記二次電池の電圧とを用いて演算した演算結果を前記二次電池の充電率として出力し、前記二次電池が静定状態でないと判定した場合に、前記電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から演算した演算結果を前記二次電池の充電率として出力するステップとを備え、前記電流の積算値と前記二次電池の満充電容量を用いて充電率を演算するステップでは、前記満充電容量を推定するステップにおいて推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算することを特徴とする。

また、本発明は、運用中の二次電池の充電率を推定する充電率推定装置を、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算する第１の充電率演算部、前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算する第２の充電率演算部、前記二次電池が静定状態であるか否かを判定する静定判定部、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第２の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定する満充電容量推定部、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記第２の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力し、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態でないと判定された場合に、前記第１の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力する出力部として機能させ、前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算することを特徴とするプログラムである。

本発明によれば、充電率推定装置は、二次電池が静定状態である場合に、二次電池の電圧から推定した充電率を用いて二次電池の満充電容量を推定する。そして、充電率推定装置は、電流の積算値から充電率を推定する際に、当該推定した満充電容量を用いる。これにより、二次電池が静定状態になる度に二次電池の満充電容量を更新することができるため、二次電池の劣化を加味した充電率の推定を行うことができる。

本発明の第１の実施形態による充電率推定装置の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施形態による充電率推定装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による充電率推定装置の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態による充電率推定装置の構成を示す概略ブロック図である。

《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による充電率推定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
充電率推定装置１００は、運用中の二次電池のＳＯＣ（充電率）を推定する装置であって、初期値記憶部１０１、電流値積算部１０２、ＳＯＣＩ演算部１０３（第１の充電率演算部）、ＳＯＣＶ演算部１０４（第２の充電率演算部）、静定判定部１０５、ＳＯＣ出力部１０６（出力部）、満充電容量推定部１０７、表示部１０８を備える。

初期値記憶部１０１は、ＳＯＣＩ演算部１０３の演算に用いる二次電池の初期状態のＳＯＣを記憶する。なお、充電率推定装置１００を最初に起動した時は、初期状態のＳＯＣとして、充電率推定装置１００に充電率推定装置１００がそれ以前に起動していた時の最終のＳＯＣと計算に用いた満充電容量を記憶しておく。なお、初期状態のＳＯＣには、上記のようにそれ以前に起動していたときの最終のＳＯＣを用いず、ＳＯＣＶ演算部１０４が最初に算出した値を用いても良い。
電流値積算部１０２は、ＳＯＣ出力部１０６からリセット命令を受け付けた時刻からの二次電池の充放電による実測電流の積算値を演算する。
ＳＯＣＩ演算部１０３は、電流値積算部１０２が演算した実測電流の積算値、二次電池の初期状態のＳＯＣ、及び二次電池の満充電容量を用いて二次電池のＳＯＣを演算する。具体的には、式（１）を用いて二次電池のＳＯＣを演算する。なお、初回の実行時には、ＳＯＣＩ演算部１０３は、予め測定しておいた二次電池のＳＯＣ及び満充電容量を用いて、運用中の二次電池のＳＯＣを演算する。
また、ＳＯＣＩ演算部１０３は、満充電容量推定部１０７が推定した満充電容量以外に、現時点の二次電池の満充電容量の候補である複数の候補満充電容量を用いて、複数の候補ＳＯＣを演算する。

ＳＯＣＶ演算部１０４は、二次電池の開放電圧及び温度と充電率の関係を示すテーブルを参照して、二次電池の実測電圧及び実測温度から二次電池のＳＯＣを演算する。なお、二次電池の開放電圧及び温度と充電率の関係は、予め測定しておいたものを用いる。
静定判定部１０５は、二次電池の充放電による実測電流の電流値の変動を監視し、所定時間（例えば、５分）の間、電流値の変動幅が所定の閾値（例えば、±５アンペア）以内であるときに、二次電池が静定状態（時間経過に対する二次電池の電圧変化が十分小さい状態）であると判定する。

ＳＯＣ出力部１０６は、静定判定部１０５によって二次電池が静定状態でないと判定された場合に、ＳＯＣＩ演算部１０３が演算した二次電池のＳＯＣを表示部１０８に出力する。他方、ＳＯＣ出力部１０６は、静定判定部１０５によって二次電池が静定状態でないと判定された場合に、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算した二次電池のＳＯＣを表示部１０８に出力する。

満充電容量推定部１０７は、ＳＯＣ出力部１０６からリセット命令を受け付けた場合に、ＳＯＣＩ演算部１０３が複数の候補満充電容量から演算した候補ＳＯＣのうち、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣに最も近いものを特定する。そして、満充電容量推定部１０７は、特定した候補ＳＯＣの演算に用いた候補満充電容量を、現在の候補満充電容量と推定する。
表示部１０８は、ＳＯＣ出力部１０６が出力した二次電池のＳＯＣを表示する。

次に、第１の実施形態による充電率推定装置１００の動作を説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による充電率推定装置１００の動作を示すフローチャートである。
充電率推定装置１００が二次電池のＳＯＣの推定を開始すると、電流値積算部１０２は、二次電池の充放電による実測電流の積算値の演算を開始する（ステップＳ１）。電流値積算部１０２が実測電流の積算値の演算を開始すると、ＳＯＣＩ演算部１０３は、式（１）を用いて二次電池のＳＯＣを演算する（ステップＳ２）。このとき、ＳＯＣＩ演算部１０３は、初期値記憶部１０１が記憶するＳＯＣをＳ（０）とし、電流値積算部１０２が積算した電流値を∫Ｉ_ｔ（ｔ）ｄｔとし、満充電容量推定部１０７が推定した満充電容量をＱとする。なお、初回の実行時には、二次電池の運用開始前に予め測定しておいた二次電池のＳＯＣを記憶しており、満充電容量推定部１０７は、二次電池の運用開始前に予め測定しておいた二次電池の満充電容量を推定結果として出力する。

また、ステップＳ２によるＳＯＣの演算と並行して、ＳＯＣＩ演算部１０３は、式（１）のＱに複数の候補満充電容量を代入し、二次電池の複数の候補ＳＯＣを演算する（ステップＳ３）。なお、候補ＳＯＣの演算に用いる候補満充電容量としては、二次電池の運用可能範囲で設定することが好ましい。例えば、劣化の無い二次電池の満充電容量を１００とし、二次電池の運用限界の満充電容量を７０とした場合、候補満充電容量として７０から１００までの５刻みの値（すなわち、７０、７５、８０、……９５、１００）を用いて演算すると良い。

また、ステップＳ２、Ｓ３においてＳＯＣＩ演算部１０３がＳＯＣを演算しているとき、ＳＯＣＶ演算部１０４は、二次電池の開放電圧及び温度と充電率の関係を示すテーブルを参照して、二次電池の実測電圧及び実測温度から二次電池のＳＯＣを演算する（ステップＳ４）。具体的には、ＳＯＣＶ演算部１０４は、二次電池の実測電圧に最も近い２つの開放電圧及び２つの温度に関連付けられた充電率をそれぞれテーブルから読み出し、補間計算により、二次電池の実測電圧に対応するＳＯＣを演算する。

次に、静定判定部１０５は、二次電池の充放電による実測電流を取得し、現時点の電流値を内部メモリに記録する（ステップＳ５）。このとき、静定判定部１０５は、５分以上前に取得した実測電流の値を、内部メモリから削除する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５、ステップＳ６の処理は、静定判定部１０５が５分間の実測電流の取得回数と同じ要素数の容量を有するキューを内部メモリに構築しておくことで、実現することができる。具体的には、静定判定部１０５が当該キューに取得した電流値を格納することでステップＳ５を実現し、当該キューの容量を超えた場合に当該キューに最初に格納した電流値を破棄することでステップＳ６を実現することができる。

次に、静定判定部１０５は、現時点までに内部メモリに記録された電流値の変動幅が５アンペア以内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。静定判定部１０５は、電流値の変動幅が５アンペアを超えていると判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、二次電池が静定状態でないと判定する（ステップＳ８）。なお、記録部に５分間の電流値が記録されていない場合、すなわちＳＯＣの演算開始から５分以内である場合も、静定判定部１０５は、二次電池が静定状態でないと判定する。
他方、静定判定部１０５は、電流値の変動幅が５アンペア以内であると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、二次電池が静定状態であると判定する（ステップＳ９）。

静定判定部１０５によって二次電池が静定状態でないと判定された場合（ステップＳ８）、ＳＯＣ出力部１０６は、ＳＯＣＩ演算部１０３による演算結果を表示部１０８に出力する（ステップＳ１０）。これにより、表示部１０８は、ＳＯＣＩ演算部１０３による演算結果を表示する。なお、演算結果の表示方法としては、ＳＯＣのパーセンテージを数字で表示する方法や、定格の範囲内の間におけるどの位置に存在するかを図形を用いて表示する方法などが挙げられる。

他方、静定判定部１０５によって二次電池が静定状態であると判定された場合（ステップＳ９）、ＳＯＣ出力部１０６は、初期値記憶部１０１にＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果を上書きして記録し（ステップＳ１１）、電流値積算部１０２及び満充電容量推定部１０７にリセット命令を出力する。電流値積算部１０２は、リセット命令を受け付けると、積算していた電流値を０にリセットする（ステップＳ１２）。また、満充電容量推定部１０７は、リセット命令を受け付けると、ＳＯＣＩ演算部１０３からステップＳ３で演算していた候補ＳＯＣをそれぞれ読み出し、ＳＯＣ出力部１０６が出力するＳＯＣ（すなわちＳＯＣＶ演算部１０４の演算結果）に最も近いものを特定する（ステップＳ１３）。次に、満充電容量推定部１０７は、特定した候補ＳＯＣの演算に用いた満充電容量を、二次電池の現時点の満充電容量として推定する（ステップＳ１４）。
また、ＳＯＣ出力部１０６は、ＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果を表示部１０８に出力する（ステップＳ１５）。これにより、表示部１０８は、ＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果を表示する。

静定状態でない場合、二次電池のインピーダンス電圧は十分に小さくないため、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣには大きい誤差が生じるが、静定状態である場合には、二次電池のインピーダンス電圧は十分に小さいため、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣに含まれる誤差は小さくなる。そのため、静定状態においてＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣを、ＳＯＣＩ演算部１０３による演算に用いるＳＯＣ初期値とすることで、ＳＯＣＩ演算部１０３による演算結果に含まれる誤差を小さくすることができる。

表示部１０８がＳＯＣＩ演算部１０３による演算結果またはＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果を表示すると（ステップＳ１０、ステップＳ１５）、充電率推定装置１００は、管理者などによる操作や割り込み処理などにより、外部から処理の終了要求を入力したか否かを判定する（ステップＳ１６）。充電率推定装置１００は、外部から終了要求を入力していないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、次の時刻におけるＳＯＣの推定を実行する。他方、充電率推定装置１００は、外部から終了要求を入力したと判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、静定判定部１０５が静定状態であると判定した場合、ＳＯＣＶ演算部１０４の演算結果によりＳＯＣＩ演算部１０３が用いるＳＯＣの初期値及び満充電容量を更新する。これにより、電流積算値の誤差に加え、二次電池の劣化による満充電容量の誤差をも修正することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、ＳＯＣＶ演算部１０４が、二次電池の実測電圧を開放電圧とみなしてＳＯＣを演算する場合を説明したが、第２の実施形態によるＳＯＣＶ演算部１０４は、実測電圧から二次電池のインピーダンス電圧を除いて開放電圧を推定し、当該開放電圧を用いてＳＯＣを演算する。これにより、ＳＯＣＶ演算部１０４の演算結果の精度をより高くすることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態による充電率推定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による充電率推定装置１００は、第１の実施形態による充電率推定装置１００に、さらにインピーダンス推定部１０９、インピーダンス電圧推定部１１０、インピーダンス電圧除去部１１１を備える。
インピーダンス推定部１０９は、ＳＯＣ出力部１０６が出力するＳＯＣと二次電池の実測温度とを入力して、二次電池のＳＯＣ及び温度と内部インピーダンスとの関係を示すテーブルから二次電池の内部インピーダンス（インピーダンス電圧推定部１１０によるインピーダンス電圧の算出に用いるモデル回路のインピーダンス）を推定する。なお、モデル回路としては、例えば、抵抗とコンデンサを並列に接続した回路と、抵抗と二次電池とを直列に接続した回路を用いる。
インピーダンス電圧推定部１１０は、インピーダンス推定部１０９が推定したインピーダンスと二次電池の充放電による実測電流とをモデル回路に当てはめ、インピーダンス電圧を演算する。
インピーダンス電圧除去部１１１は、実測電圧からインピーダンス電圧推定部１１０が演算したインピーダンス電圧を減算することで、二次電池の開放電圧を演算する。
そして、ＳＯＣＶ演算部１０４は、実測電圧ではなく、インピーダンス電圧除去部１１１が演算した開放電圧を用いてＳＯＣを演算する。

このように、本実施形態によれば、インピーダンス推定部１０９、インピーダンス電圧推定部１１０は、ＳＯＣ出力部１０６が出力したＳＯＣをフィードバックしてインピーダンス電圧を推定し、ＳＯＣＶ演算部１０４は、実測電圧からインピーダンス電圧を除去して得られる開放電圧を用いてＳＯＣを演算する。これにより、ＳＯＣの演算結果の精度をより高めることができ、ＳＯＣＩ演算部１０３によるＳＯＣの演算に用いるＳＯＣの初期値及び満充電容量の精度を高めることができる。

《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第１の実施形態、第２の実施形態では、二次電池が単電池である場合を説明したが、第３の実施形態では、二次電池が複数のセル電池によって構成される組電池である場合について説明する。二次電池が組電池である場合、セル電池それぞれのＳＯＣが異なるため、表示部１０８は、第１の実施形態、第２の実施形態と異なる表示をする必要がある。

図４は、本発明の第３の実施形態による充電率推定装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態による充電率推定装置１００は、第１の実施形態による充電率推定装置１００に、さらに波形生成部１１２を備え、初期値記憶部１０１、電流値積算部１０２、ＳＯＣＩ演算部１０３、ＳＯＣＶ演算部１０４、ＳＯＣ出力部１０６、満充電容量推定部１０７を、セル電池毎に備える。具体的には、初期値記憶部１０１、電流値積算部１０２、ＳＯＣＩ演算部１０３、ＳＯＣＶ演算部１０４、ＳＯＣ出力部１０６、満充電容量推定部１０７は、セル電池毎に設けられるＣＭＵ（Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｕｎｉｔ）に備えられ、静定判定部１０５及び波形生成部１１２は、組電池である二次電池を監視・制御するＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）に備えられる。

そして、初期値記憶部１０１、電流値積算部１０２、ＳＯＣＩ演算部１０３、ＳＯＣＶ演算部１０４、ＳＯＣ出力部１０６、満充電容量推定部１０７は、対応するセル電池に係るＳＯＣ初期値、電流値、ＳＯＣ、満充電容量の演算、記憶、出力を行う。
波形生成部１１２は、各セル電池のＳＯＣ出力部１０６から出力されたＳＯＣのうち、最大値を示す最大ＳＯＣと、最小値を示す最小ＳＯＣとを特定する。そして、最大ＳＯＣを最大ピークとし、最小ＳＯＣを最小ピークとする波形を生成する。
表示部１０８は、波形生成部１１２が生成した波形を表示する。
なお、波形生成部１１２は、具体的には以下に示す式（２）に示す波形を生成する。

なお、ＳＯＣｍａｘは波形生成部１１２が特定した最大ＳＯＣを示し、ＳＯＣｍｉｎは波形生成部１１２が特定した最小ＳＯＣを示す。また、Ｔは、波形の周期であり、予め定めておく。
このように、本実施形態によれば、正弦波信号１つで、組電池を構成する複数のセル電池の充電率のうちの現在の最大ＳＯＣと最小ＳＯＣとを表示部１０８に通知し、表示させることができる。

ここで、組電池を構成するセル電池の最大ＳＯＣ及び最小ＳＯＣを表示する必要性について説明する。
組電池を構成するセル電池の中に１つでもＳＯＣが定格より大きいものがある場合、当該セル電池が過充電により劣化し、組電池全体としての性能が落ちてしまう。他方、組電池を構成するセル電池の中に１つでもＳＯＣが定格より小さいものがある場合、当該セル電池が過放電により劣化し、組電池全体としての性能が落ちてしまう。したがって、全てのセル電池のＳＯＣが定格に収まっている必要があり、そのために最大ＳＯＣ及び最小ＳＯＣを監視しておく必要がある。
本実施形態によれば、最大ＳＯＣと最小ＳＯＣとを波形によって表示するため、管理者が全てのセル電池のＳＯＣが定格の範囲に収まっているかを監視することができる。

なお、最大ＳＯＣと最小ＳＯＣの２入力に対して、計算式（例えば平均値を算出する式）、テーブル（例えば通常運用域は平均値、通常運用域以外は、過充電側は最大充電率の比重を高くし、過放電側は最小充電率の比重を高く設定）等を用いて、１つの充電率を演算して出力した方が便利な用途では、そのようにしても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、第１の実施形態〜第３の実施形態では、満充電容量推定部１０７が、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣに最も近い候補ＳＯＣの演算に用いた候補満充電容量を、現在の候補満充電容量と推定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、ＳＯＣＶ演算部１０４が演算したＳＯＣに最も近い２つの候補ＳＯＣを特定し、当該２つの候補ＳＯＣの補間計算により候補満充電容量を推定しても良い。

また、例えば、規定回数毎に候補ＳＯＣとＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果との差分の統計値（例えば、平均値、絶対値平均値、二乗平均値など）を算出し、当該統計値が最も小さい候補ＳＯＣに基づいて満充電容量を推定しても良い。
また、例えば、当該統計値から近似曲線を算出し、当該近似曲線に基づいて誤差が０になると予測される満充電容量を推定しても良い。
また、例えば、規定回数毎に候補ＳＯＣとＳＯＣＶ演算部１０４による演算結果との差分を算出し、当該差分が最も小さい回数が多かった候補ＳＯＣを用いて満充電容量を推定しても良い。

また、例えば、満充電容量推定部１０７が、式（１）から逆算して満充電容量を演算しても良い。すなわち式（１）のＳ（ｔ）にＳＯＣＶ演算部１０４の演算結果を代入することで、満充電容量Ｑを算出しても良い。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態では、静定判定部１０５が、実測電流の変動幅が小さいときに、二次電池が静定状態であると判定する場合を説明したが、これに限られない。例えば第２の実施形態において、推定判定部がインピーダンス電圧推定部１１０が推定するインピーダンス電圧を監視し、その変動幅が、所定の時間以上に亘って所定の閾値以内のレベルを継続したときに、二次電池が静定状態で有ると判定しても良い。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態では、ＳＯＣＩ演算部１０３とＳＯＣＶ演算部１０４の処理を、ステップＳ２〜Ｓ４で並列して実行する場合を説明したが、これに限られない。例えば、静定判定部１０５により二次電池が静定状態であると判定された場合にＳＯＣＶ演算部１０４のみが処理を実行し、二次電池が静定状態でないと判定された場合にＳＯＣＩ演算部１０３のみが処理を実行しても、同様の効果を得ることができる。

上述の充電率推定装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１００…充電率推定装置 １０１…初期値記憶部 １０２…電流値積算部 １０３…ＳＯＣＩ演算部 １０４…ＳＯＣＶ演算部 １０５…静定判定部 １０６…ＳＯＣ出力部 １０７…満充電容量推定部 １０８…表示部 １０９…インピーダンス推定部 １１０…インピーダンス電圧推定部 １１１…インピーダンス電圧除去部 １１２…波形生成部

Claims (9)

1. 運用中の二次電池の充電率を推定する充電率推定装置であって、
   前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算する第１の充電率演算部と、
   前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算する第２の充電率演算部と、
   前記二次電池が静定状態であるか否かを判定する静定判定部と、
   前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第２の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定する満充電容量推定部と、
   前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記第２の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力し、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態でないと判定された場合に、前記第１の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力する出力部と
   を備え、
   前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算する
   ことを特徴とする充電率推定装置。
2. 前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量のほかに、前記二次電池の満充電容量の複数の候補と前記二次電池の充放電による実測電流の積算値とを用いて前記候補それぞれに対応する充電率を演算し、
   前記満充電容量推定部は、前記第１の充電率演算部が算出した充電率のうち、前記第２の充電率演算部が演算した充電率に最も近い充電率を特定し、当該充電率に対応する前記満充電容量の候補を用いて、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電率推定装置。
3. 前記静定判定手段は、所定の時間の間における前記二次電池の充放電電流の変動幅が所定の閾値以内であるときに、前記二次電池が静定状態であると判定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電率推定装置。
4. 前記二次電池の充電率と当該二次電池の内部インピーダンスとの関係を格納するインピーダンステーブルを参照して、前記出力部が前回出力した充電率から前記二次電池の内部インピーダンスを推定するインピーダンス推定部と、
   前記内部インピーダンスを用いて前記二次電池のインピーダンス電圧を推定するインピーダンス電圧推定部と
   を更に備え、
   前記第２の充電率演算部は、前記二次電池の実測電圧から推定インピーダンス電圧を減じて得られる電圧を用いて開放電圧を推定し、前記二次電池の充電率を演算する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の充電率推定装置。
5. 前記出力部が出力した充電率を表示する表示部を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の充電率推定装置。
6. 前記二次電池は、複数の電池セルからなる組電池であって、
   前記第１の充電率推定部及び前記第２の充電率推定部は、前記電池セルそれぞれの充電率のうち、最大値を示す最大充電率と、最小値を示す最小充電率とを特定し、
   前記表示部は、前記最大充電率を最大ピークとし、前記最小充電率を最小ピークとする波形信号を表示する
   ことを特徴とする請求項５に記載の充電率推定装置。
7. 前記二次電池は、複数の電池セルからなる組電池であって、
   前記第１の充電率推定部及び前記第２の充電率推定部は、前記電池セルそれぞれの充電率のうち、最大値を示す最大充電率と、最小値を示す最小充電率とを特定し、特定した前記最大充電率及び前記最小充電率の２入力に基づいて１つの充電率を演算し、
   前記表示部には、前記１つの充電率を表示する
   ことを特徴とする請求項５に記載の充電率推定装置。
8. 運用中の二次電池の充電率推定方法であって、
   前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算するステップと、
   前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算するステップと、
   前記二次電池が静定状態であるか否かを判定するステップと、
   前記二次電池が静定状態であると判定した場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第１の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定するステップと、
   前記二次電池が静定状態であると判定した場合に、前記テーブルと前記二次電池の電圧とを用いて演算した演算結果を前記二次電池の充電率として出力し、前記二次電池が静定状態でないと判定した場合に、前記電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から演算した演算結果を前記二次電池の充電率として出力するステップと
   を備え、
   前記電流の積算値と前記二次電池の満充電容量を用いて充電率を演算するステップでは、前記満充電容量を推定するステップにおいて推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算する
   ことを特徴とする充電率推定方法。
9. 運用中の二次電池の充電率を推定する充電率推定装置を、
   前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記二次電池の満充電容量から、当該二次電池の現時点における充電率を演算する第１の充電率演算部、
   前記二次電池の開放電圧と充電率の関係を示すテーブルを参照して、前記二次電池の実測電圧から当該二次電池の現時点における充電率を演算する第２の充電率演算部、
   前記二次電池が静定状態であるか否かを判定する静定判定部、
   前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記二次電池の充放電による実測電流の積算値と前記第２の充電率推定部が推定した充電率とから、前記二次電池の現時点における満充電容量を推定する満充電容量推定部、
   前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態であると判定された場合に、前記第２の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力し、前記静定判定部によって前記二次電池が静定状態でないと判定された場合に、前記第１の充電率演算部の演算結果を、前記二次電池の充電率として出力する出力部
   として機能させ、
   前記第１の充電率演算部は、前記満充電容量推定部が推定した満充電容量を用いて前記充電率を演算する
   ことを特徴とするプログラム。