JP2016024149A - 二次電池の状態推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走行中の電動車両において二次電池の満充電容量を正確に推定することを可能とする技術を提供する。【解決手段】電池反応モデルを用いて二次電池のＳＯＣを推定する過程において算出される二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差（ΔＴ）に応じて当該電池反応モデルの満充電容量を補正する。【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池の状態推定方法に関する。より詳しくは、本発明は、完全緩和状態にない場合においても二次電池の満充電容量をより正確に推定して当該二次電池の充電率ＳＯＣを正確に推定することができる、二次電池の状態推定方法に関する。

昨今の地球環境保護意識の高まりを受け、例えばリチウムイオン電池等を始めとする二次電池から供給される電力によって駆動力を生ずる電動機を動力源として備える電動車両（例えば、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、及びハイブリッド自動車（ＨＶ）等）が近年急激に普及している。

ところで、二次電池は、過放電及び／又は過充電により電池性能が劣化し、寿命が短くなる虞がある。従って、二次電池の性能及び寿命を維持する観点から、二次電池の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を正確に推定し、二次電池の充放電を適切に制御して、過剰な充放電を抑制することが必要である。また、電動車両を目的地まで走行させるために必要な電力量が確保されているか否かを正しく判断するためにも、二次電池のＳＯＣを正確に推定することが重要である。

そこで、当該技術分野においては、二次電池の状態推定を正確に行うための様々な方法が提案されている。例えば、電気化学反応式に基づく電池反応モデルを用いてリチウムイオン電池の熱的挙動及び電気化学的挙動を予測しようとする試みもなされており（例えば、非特許文献１を参照。尚、非特許文献１における開示内容は引用により本明細書に取り込まれる）、このような電池反応モデルを用いて二次電池のＳＯＣを推定する技術も開発されている。

具体的には、例えば、電池反応モデルを用いて二次電池の内部状態を推定してＳＯＣ及び電池電流を推定し、ＳＯＣに対する電池電流の推定値の積算値と実測値の積算値との誤差を求め、当該誤差に基づいて容量劣化パラメータを推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。尚、特許文献１における開示内容は引用により本明細書に取り込まれる）。

また、例えば、蓄電素子の外部における温度と、熱の移動を表す式とを用いて、蓄電素子の内部抵抗に対応した温度を推定する技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照。尚、特許文献２における開示内容は引用により本明細書に取り込まれる）。

特開２０１０−０６０３８４号公報 特開２０１３−１１８０５６号公報

Ｗ． Ｂ． Ｇｕ ａｎｄ Ｃ．Ｙ． Ｗａｎｇ， "Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ａ Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｉｏｎ Ｃｅｌｌ， ｉｎ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ"， ＥＣＳ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ， Ｖｏｌ．９９−２５ （１）， ｐｐ．７４８−７６２， ２０００

前述したように、当該技術分野においては、電池反応モデルを用いて二次電池の内部状態を推定してＳＯＣ及び電池温度を推定する種々の技術が提案されている。ところで、特定の時点における二次電池のＳＯＣは、その時点における二次電池の充電容量（残存電力量）の満充電容量に対する割合を示す。従って、二次電池のＳＯＣを正確に推定するためには当該二次電池の正確な満充電容量を取得する必要がある。また、満充電容量の値は時間の経過及び負荷による劣化によって変化する（通常は減少する）ため、満充電容量を継続的に取得することが必要である。更に、二次電池の満充電容量を正確に推定するためには二次電池の正確な開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を取得する必要がある。

二次電池の正確なＯＣＶを取得するためには、完全緩和状態にある二次電池の端子間電圧を取得する必要がある。しかしながら、例えば走行中の電動車両において二次電池が完全緩和状態にあることは希であるため、二次電池の正確なＯＣＶを取得することは困難であり、結果として二次電池の満充電容量を正確に推定することもまた困難である。二次電池の正確な満充電容量を取得することができない場合、当該二次電池のＳＯＣの推定値と真の値との間の乖離が大きくなり、前述したように二次電池の過剰な充放電を抑制したり、二次電池の正確な残存電力量を推定して電動車両を目的地まで走行させるために必要な電力量が確保されているか否かを正しく判断したりすることが困難となる虞がある。

即ち、当該技術分野においては、走行中の電動車両において二次電池の満充電容量を正確に推定することを可能とする技術に対する要求が存在する。即ち、本発明の１つの目的は、走行中の電動車両において二次電池の満充電容量を正確に推定することを可能とする技術を提供することである。

そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、電池反応モデルを用いて二次電池のＳＯＣを推定する過程において算出される電池の内部温度の推定値Ｔｓと電池の外部に配設された検出手段（例えば、温度センサー）から得られる電池の外部温度の実測値Ｔとの差（ΔＴ）に応じて当該電池反応モデルの満充電容量を補正することにより、当該二次電池の満充電容量を正確に推定することができることを見出した（詳しくは後述する）。

従って、本発明の上記１つの目的は、
電池反応モデルを用いて二次電池の満充電容量及び内部温度を推定する二次電池の状態推定方法であって、
前記二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ及び外部温度の実測値Ｔから下式（１）に従って前記二次電池の温度差ΔＴを算出し、

前記温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きい場合は前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正する、
二次電池の状態推定方法によって達成される。

本発明によれば、上記のように電池反応モデルを用いて推定される二次電池の内部温度に基づいて当該電池反応モデルの満充電容量を補正することにより、走行中の電動車両においても、当該二次電池の満充電容量を正確に推定することができる。

電池反応モデルを用いて推定される二次電池のＳＯＣの時間的推移の当該電池反応モデルの満充電容量による違いを表す模式的なグラフである。 二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデルの開放電圧ＯＣＶと満充電容量Ｑｆとの対応関係を表す模式的なグラフである。 二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデルの開放電圧ＯＣＶが正確に推定された場合（ａ）及び過大に推定された場合（ｂ）における、開放電圧ＯＣＶ及び電池電圧Ｖの時間的推移を表す模式的なグラフである。 本発明の１つの実施態様に係る二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデルの満充電容量の補正手順を説明する模式的なグラフである。 電池温度Ｔの検出手段の測定誤差の累積による満充電容量の補正への影響を説明する模式的なグラフである。 二次電池を構成する複数の単電池のうちの何れかの単電池のヒューズが断線して満充電容量が急激に低下する場合（ａ）、及び例えば高負荷及び衝撃等により電池の電極を構成する活物質が欠落して満充電容量が急激に低下する場合（ｂ）を説明する模式図である。 二次電池の満充電容量の急激な低下に伴う温度差ΔＴの変化及び満充電容量を補正するための係数の変更を説明する模式的なグラフである。 本発明のもう１つの実施態様に係る二次電池の状態推定方法による電池反応モデルの満充電容量の補正様式を説明する模式的なグラフである。 本発明の更にもう１つの実施態様に係る二次電池の状態推定方法による電池反応モデルの満充電容量の補正様式を説明する模式的なグラフである。

前述したように、二次電池の正確な満充電容量を取得することができない場合、当該二次電池のＳＯＣの推定値と真の値との間の乖離が大きくなり、前述したように二次電池の過剰な充放電を抑制したり、二次電池の正確な残存電力量を推定したりすることが困難となる虞がある。

二次電池のＳＯＣは、ある特定の時点におけるＳＯＣ（ＳＯＣ０）に対して、所定期間Δｔにおける電流値の積分値（ΣＩΔｔ）の満充電容量Ｑｆに対する比を反映させることによって算出することができる。即ち、二次電池のＳＯＣは、下式（２）によって表すことができる。この場合、二次電池のＳＯＣが低下する放電時における電流の流れる方向を正方向（即ち、電流の符号を正）としている。

例えば、二次電池から供給される電力によって駆動力を生ずる電動機を動力源として備える電動車両をＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｎｇ）モードにて走行させる場合を想定する。この場合、二次電池の放電により、図１（ａ）に示されている実線によって表されているように、二次電池のＳＯＣが時間の経過と共に低下する。電池反応モデルの満充電容量が正しく推定されている場合は、電池反応モデルの満充電容量は当該二次電池の真の満充電容量と一致し、当該電池反応モデルを用いて推定されるＳＯＣもまた、図１（ａ）に示されている実線によって表されている真のＳＯＣと同様に推移する。

しかしながら、電池反応モデルの満充電容量が当該二次電池の真の満充電容量よりも過大に推定されている場合は、上記式（２）におけるＱｆが真の値よりも大きい。その結果、上記式（２）の右辺の第二項による寄与（ＳＯＣの減少（ΔＳＯＣ））が小さくなり、図１（ａ）に示されている破線によって表されているようにＳＯＣが過大に推定される。この場合、真のＳＯＣは推定値よりも小さいため、推定されたＳＯＣに基づけば電動車両は未だ走行可能であると判断されるにも拘わらず、走行を継続することが困難となる虞がある。

逆に、電池反応モデルの満充電容量が当該二次電池の真の満充電容量よりも過小に推定されている場合は、上記式（２）におけるＱｆが真の値よりも小さい。その結果、上記式（２）の右辺の第二項による寄与（ＳＯＣの減少（ΔＳＯＣ））が大きくなり、図１（ａ）に示されている点線によって表されているようにＳＯＣも過小に推定される。この場合、真のＳＯＣは推定値よりも大きく、実際には電動車両は未だ走行可能であるにも拘わらず、走行を続けることが困難であると誤った判断がなされる虞がある。

ところで、二次電池から供給される電力によって駆動力を生ずる電動機を動力源として備える電動車両の走行モードとしては、上記ＣＤモードの他に、ＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ）モードが知られている。このＣＳモードは、「充電維持モード」とも呼称され、例えばＨＶ及びＨＶモードにて走行するＰＨＶ等において採用される。ＣＳモードにおいては、電力によって作動する電動機と燃料の燃焼によって作動する内燃機関とを併用して車両を走行させる。これにより、充電及び放電により二次電池のＳＯＣが所定の範囲（例えば、５０〜６０％）内に維持され、二次電池の過剰な充放電に起因する劣化を抑制しつつ、車両の走行状態に応じた放電要求及び／又は充電要求に対応可能な状態を常に維持することができる。即ち、ＣＳモードにおいては、ある期間において二次電池のＳＯＣが充電により増大する。

この場合、二次電池の充電により、図１（ｂ）に示されている実線によって表されているように、二次電池のＳＯＣが時間の経過と共に上昇する。即ち、この場合は、上述した図１（ａ）によって表されるＣＤモードにおける二次電池の放電時とは逆の方向に電流が流れる（電池電流の符号が逆である）。この場合も、電池反応モデルの満充電容量が正しく推定されている場合は、電池反応モデルの満充電容量は当該二次電池の真の満充電容量と一致し、当該電池反応モデルを用いて推定されるＳＯＣもまた、図１（ｂ）に示されている実線によって表されている真のＳＯＣと同様に推移する。

しかしながら、電池反応モデルの満充電容量が当該二次電池の真の満充電容量よりも過大に推定されている場合は、上記式（２）におけるＱｆが真の値よりも大きい。その結果、上記式（２）の右辺の第二項による寄与（ＳＯＣの増大（ΔＳＯＣ））が小さくなり、図１（ｂ）に示されている破線によって表されているようにＳＯＣが過小に推定される。この場合、真のＳＯＣは推定値よりも大きいため、実際には二次電池のＳＯＣが所定の範囲の上限に達しているにも拘わらず二次電池の充電が継続されて過充電となり、二次電池の劣化を招く虞がある。

逆に、電池反応モデルの満充電容量が当該二次電池の真の満充電容量よりも過小に推定されている場合は、上記式（２）におけるＱｆが真の値よりも小さい。その結果、上記式（２）の右辺の第二項による寄与（ＳＯＣの増大（ΔＳＯＣ））が大きくなり、図１（ｂ）に示されている点線によって表されているようにＳＯＣが過大に推定される。この場合、真のＳＯＣは推定値よりも小さく、実際には二次電池のＳＯＣが所定の範囲の上限に未だ達していないにも拘わらず二次電池の充電が停止され、必要とされる電力量を確保することが困難となる虞がある。

上記のように、ある特定の時点におけるＳＯＣ（ＳＯＣ０）からのＳＯＣの変化（ΔＳＯＣ）の大きさ（絶対値）は、満充電容量が過大に推定されている場合は過小に、満充電容量が過小に推定されている場合は過大に、それぞれ推定されてしまう。その結果、ＣＤモードでの走行時等、二次電池の放電によりＳＯＣが減少する状態におけるＳＯＣは、満充電容量が過大に推定されている場合は過大に、満充電容量が過小に推定されている場合は過小に、それぞれ推定されてしまう。一方、二次電池の充電によりＳＯＣが増大する状態におけるＳＯＣは、満充電容量が過大に推定されている場合は過小に、満充電容量が過小に推定されている場合は過大に、それぞれ推定されてしまう。

従って、二次電池のＳＯＣを正確に推定するためには当該二次電池の正確な満充電容量を取得する必要がある。そこで、前述したように、本発明は、走行中の電動車両において二次電池の満充電容量を正確に推定することを可能とする技術を提供することを１つの目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、例えば特許文献２において開示されているように電池反応モデルを用いて二次電池のＳＯＣを推定する過程において、当該電池反応モデルの満充電容量が当該二次電池の真の満充電容量から乖離するほど、当該過程において算出される二次電池の内部温度の推定値が（例えば、温度センサ等による測定値に基づく）当該二次電池の外部温度の実測値から想定される程度を超えて乖離することを見出した。即ち、本発明者は、電池反応モデルを用いて二次電池のＳＯＣを推定する過程において算出される二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差に基づいて当該電池反応モデルの満充電容量を補正することにより、当該二次電池の満充電容量を正確に推定することができることを見出し、本発明を想到するに至ったのである。

即ち、本発明の第１の実施態様は、
電池反応モデルを用いて二次電池の満充電容量及び内部温度を推定する二次電池の状態推定方法であって、
前記二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ及び外部温度の実測値Ｔから下式（１）に従って前記二次電池の温度差ΔＴを算出し、

前記温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きい場合は前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正する、
二次電池の状態推定方法である。

上記のように、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法は、電池反応モデルを用いて二次電池の満充電容量及び内部温度を推定する二次電池の状態推定方法である。このような二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデル及び当該電池反応モデルを用いる二次電池の状態推定方法については、前述したように、例えば、非特許文献１、特許文献１、及び特許文献２等を始めとする従来技術において、様々なタイプのものが提案されている。

例えば、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法を実施する二次電池の状態推定装置は、例えば、二次電池と、検出手段と、電池状態推定手段と、パラメータ推定手段とを備える。二次電池は、例えば、電気化学反応に寄与する反応関与物質を内部に含む活物質を含んでなる正極及び負極、並びにイオン化した前記反応関与物質を前記正極と前記負極との間で伝導するイオン伝導体を備える二次電池である。このような二次電池の具体例としては、例えば、リチウムイオン電池等を挙げることができる。尚、リチウムイオン電池等の二次電池の構成については、当業者に周知であるので、本明細書における詳細な説明は割愛する。

検出手段は、例えば、二次電池の電池電圧、電池電流、及び外部温度等を検出する。検出手段は、二次電池の電池電圧、電池電流、及び外部温度を測定することができる限り、如何なる構成を有していてもよい。例えば、検出手段は、電圧センサ、電流センサ、及び温度センサを備えていてもよい。

電池状態推定手段は、例えば、電池温度及び電池電圧の検出値に基づいて、電池モデル式に従って、二次電池の満充電容量、充電率ＳＯＣ、開放電圧ＯＣＶ、電池電流Ｉ、及び内部温度を逐次推定する。パラメータ推定手段は、例えば、電池電流の検出値及び推定値に基づいて、電池電流Ｉの検出値と推定値との間の差異を表す推定誤差を算出すると共に、ＳＯＣ及びＯＣＶの何れか一方と推定誤差とに基づいて、電池モデル式に用いられるパラメータ群のうち、二次電池の状態変化に応じて変化する所定のパラメータを推定する。更に、電池状態推定手段は、例えば、パラメータ推定手段による所定のパラメータの推定結果を電池モデル式に反映させることによって正極開放電位及び負極開放電位を補正すると共に、補正された正極開放電位及び負極開放電位に基づいてＯＣＶを推定する。

電池状態推定手段は、上記推定処理及び後に詳述する満充電容量の補正処理等に対応する所定のシーケンス及び所定の演算処理を実行するための中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）（例えば、マイクロコンピュータ等）、例えば上記所定のシーケンス及び所定の演算処理に対応するプログラム、検出手段からの検出信号に基づく検出値及び上記演算処理の結果等を格納するためのデータ記憶装置（例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等）、並びに例えば検出手段からの検出信号を受け取ったり上記演算処理の結果を送出したりするためのデータ入出力ポート等を含む構成を挙げることができる。

パラメータ推定手段は、パラメータ推定手段のために個別に設けられた上述したような演算手段から構成されていてもよく、或いは、上記電池状態推定手段、又は本実施態様に係る二次電池の状態推定方法が適用される二次電池を電力源として含む装置及び／又は機構が備える電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等が当該パラメータ推定手段として機能してもよい。更に、電池状態推定手段及びパラメータ推定手段は複数の演算手段及び／又はＥＣＵに分散して実装されていてもよい。

尚、上述した構成は本実施態様に係る二次電池の状態推定方法を実施する二次電池の状態推定装置の構成の一例であって、二次電池の状態推定装置の構成は上述した構成に限定されない。即ち、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法を実施する二次電池の状態推定装置は、電池反応モデルを用いて二次電池の内部状態を推定してＳＯＣを推定する二次電池の状態推定装置である限り、特定の構成に限定されない。

ところで、前述したように、特定の時点における二次電池のＳＯＣを正確に推定するためには当該二次電池の正確な満充電容量を取得する必要があり、二次電池の満充電容量を正確に推定するためには二次電池の正確な開放電圧（ＯＣＶ）を取得する必要がある。二次電池の正確なＯＣＶを取得するためには、完全緩和状態にある二次電池の端子間電圧を取得する必要があるが、例えば走行中の電動車両等、二次電池が完全緩和状態にない場合、二次電池の正確なＯＣＶを取得することは困難である。

上記のように二次電池の正確なＯＣＶを取得することが困難である場合、電池反応モデルを用いて推定される開放電圧ＯＣＶｅを用いることが考えられる。しかしながら、電池反応モデルを用いて推定されるＯＣＶｅが二次電池の真のＯＣＶから乖離する場合がある。例えば、図２に示されているように、破線の曲線によって表されている正しい開放電圧ＯＣＶに基づけば正しい満充電容量Ｑｆが推定されるのに対し、実線の曲線によって表されているように過大に推定された開放電圧ＯＣＶｅに基づけば過大な満充電容量Ｑｆｅが推定される。

図１を参照しながら前述したように、ある特定の時点におけるＳＯＣ（ＳＯＣ０）からのＳＯＣの変化（ΔＳＯＣ）の大きさ（絶対値）は、満充電容量が過大に推定されている場合は過小に、満充電容量が過小に推定されている場合は過大に、それぞれ推定されてしまう。その結果、二次電池の放電によりＳＯＣが減少する状態におけるＳＯＣは、満充電容量が過大に推定されている場合は過大に、満充電容量が過小に推定されている場合は過小に、それぞれ推定されてしまう。一方、二次電池の充電によりＳＯＣが増大する状態におけるＳＯＣは、満充電容量が過大に推定されている場合は過小に、満充電容量が過小に推定されている場合は過大に、それぞれ推定されてしまう。

ところで、例えば特許文献２に記載されているように検出手段によって測定される電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉから電池の内部温度を推定する場合、その過程において算出される電池の発熱量は下式（３）に従って算出される。

従って、図３（ａ）に示されているように、電池反応モデルを用いて推定される開放電圧ＯＣＶｅ（太い実線）が二次電池の真の開放電圧ＯＣＶと一致する場合、ΔＶｅ（＝ＯＣＶｅ−Ｖ）＝ΔＶ（＝ＯＣＶ−Ｖ）となる。その結果、開放電圧の推定値ＯＣＶｅに基づいて算出される発熱量Ｗｅと開放電圧の真の値ＯＣＶに基づいて算出される発熱量Ｗとが一致する筈である。換言すれば、電池反応モデルの満充電容量Ｑｆｅが二次電池の真の満充電容量Ｑｆと一致する場合、ΔＶｅ＝ΔＶとなり、二次電池の発熱量の推定値Ｗｅ（＝ΔＶｅ×Ｉ）と真の値Ｗ（＝ΔＶ×Ｉ）とが一致し、結果として二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差が想定される範囲（即ち、予め想定される温度分布の最大値以下）に収まる筈である。

しかしながら、上述したように、電池反応モデルを用いて推定されるＯＣＶｅが二次電池の真のＯＣＶから乖離し、電池反応モデルの満充電容量Ｑｆｅが二次電池の真の満充電容量Ｑｆから乖離する場合がある。この場合、ΔＶｅ≠ΔＶとなり、Ｗｅ≠Ｗとなるため、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとが想定される程度（即ち、実際の温度分布）を超えて乖離する。

例えば、図３（ｂ）に示されているように、推定された開放電圧ＯＣＶｅ（太い実線）が真の開放電圧ＯＣＶ（点線）よりも過大に推定されている場合、上述したように、満充電容量の推定値Ｑｆｅが真の値Ｑｆよりも過大に推定される。この場合は、ΔＶｅ＞ΔＶとなり、Ｗｅ＞Ｗとなるため、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差が想定される範囲（即ち、予め想定される温度分布の最大値以下）よりも大きくなる。

上記のように二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとが想定される程度（即ち、実際の温度分布）を超えて乖離している状態は、満充電容量の推定値Ｑｆｅが真の値Ｑｆから乖離していることを意味する。従って、このままの状態で電池反応モデルを用いる二次電池の状態推定を行っても、当該二次電池のＳＯＣを正確に推定することは困難である。その結果、前述したように二次電池の過剰な充放電を抑制して電池性能の劣化を防止したり、二次電池の正確な残存電力量を推定したりすることが困難となる虞がある。

そこで、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法においては、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差に応じて当該電池反応モデルの満充電容量を補正することにより、当該二次電池の満充電容量を正確に推定する。

具体的には、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法においては、上述したように、
前記二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ及び外部温度の実測値Ｔから下式（１）に従って前記二次電池の温度差ΔＴを算出する。

ところで、電池反応モデルを用いて推定される二次電池の内部温度の推定値Ｔｓは、例えば、熱拡散方程式を利用して算出することができる。具体的には、時刻ｔ＋Δｔにおける二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ（ｔ＋Δｔ）は、時刻ｔにおける二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ（ｔ）、外部温度の実測値Ｔ（ｔ）、及び発熱量Ｗ（ｔ）から、下式（４）に従って算出される。下式中、α及びβは係数である。

上記のようにして算出される二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと例えば温度センサ等の検出手段によって測定される外部温度の実測値Ｔとの差である温度差ΔＴは、上記式（１）に従って算出することができる。この温度差ΔＴが想定される範囲（即ち、予め想定される温度分布の最大値以下）よりも大きい場合、当該二次電池の満充電容量が過大に推定されていることを意味する。

次に、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法においては、上述したように、
前記温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きい場合は前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正する。この上限値Ｔｕは、当該二次電池の内部温度と外部温度との間に「予め想定される温度分布の最大値」に基づいて定められる。

具体的には、上述したように、二次電池の外部温度の実測値Ｔは、例えば温度センサ等の検出手段によって測定される。このように二次電池の表面に配設されている検出手段によって測定される二次電池の外部温度と充放電に伴って発熱する二次電池の内部温度との間には自ずと差（温度分布）が生ずる。このような温度分布は、例えば二次電池の表面及び内部のそれぞれに検出手段が配設された試験用電池を使用する実験、又はシミュレーション等によって求めることができる。このようにして求められた温度分布の最大値に基づいて、上記温度差ΔＴの上限値Ｔｕを適宜定めることができる。

加えて、上記上限値Ｔｕは、例えば、当該二次電池の用途において要求されるＳＯＣの推定精度、当該二次電池の内部温度の推定値Ｔｓの変動幅、及び当該二次電池の外部温度の検出値Ｔの変動幅等に応じた許容範囲を加算する等、微調整を適宜行うことができる。

電池反応モデルの満充電容量を補正するための具体的な手法は特に限定されないが、例えば、電池反応モデルの満充電容量に乗算される係数の大きさを増減したり、電池反応モデルの容量維持率に乗算される係数の大きさを増減したりすることにより、電池反応モデルの満充電容量を補正することができる。

尚、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法に対応する所定のシーケンス及び所定の演算処理を実行する時間間隔は、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法による状態推定に求められる推定精度に応じて適宜調整することができる。例えば、当該時間間隔が短くなるほど温度差ΔＴが小さくなり、推定精度が低下する。一方、当該時間間隔が長くなるほど温度差ΔＴの算出頻度が低下し、満充電容量の補正頻度が低下する。従って、当該時間間隔の具体的な長さは、例えば、求められる推定精度と満充電容量の補正頻度とのバランスを考慮して定めることが望ましい。

ここで、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデルの満充電容量の補正手順につき、添付図面を参照しながら以下に詳細に説明する。図４は、前述したように、本発明の１つの実施態様に係る二次電池の状態推定方法において用いられる電池反応モデルの満充電容量の補正手順を説明する模式的なグラフである。尚、この例においては、電池反応モデルの容量維持率に乗算される係数の大きさを増減することにより、電池反応モデルの満充電容量を補正する。また、上記係数の初期値を１としている。

具体的には、図４に示されている例においては、時刻ｔａ以降において、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差である温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きくなっている。これは、電池反応モデルの満充電容量が、二次電池の真の満充電容量に対して過大に推定されていることを示している。そこで、この場合は、電池反応モデルの容量維持率に乗算される係数の大きさがより小さい値に変更され、電池反応モデルの満充電容量がより小さい値に補正されている。即ち、電池反応モデルの満充電容量が真の値に近付けられる。

上記のようにして電池反応モデルの満充電容量が真の値に近付くと、温度差ΔＴが上記閾値（即ち、上限値Ｔｕ）以下になる。その結果、電池反応モデルの満充電容量の補正が行われなくなる。尚、電池反応モデルの満充電容量の補正量が過剰とならないように上記係数の設定値を調節することが望ましい。

上記のように、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法によれば、正確なＯＣＶを取得することが困難な状況においても、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差である温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量が補正され、二次電池の真の満充電容量に近付けられる。その結果、例えば、二次電池のＳＯＣを正確に推定することができるので、二次電池の過剰な充放電の抑制による電池性能の劣化防止及び／又は二次電池の正確な残存電力量の推定をより確実に行うことができる。

ところで、温度差ΔＴの算出には、上述した式（１）に示されているように、検出手段によって測定される二次電池の外部温度Ｔが用いられる。また、発熱量の推定値Ｗｅの算出には、上述した式（３）に示されているように、検出手段（電圧センサ及び電流センサ）によって測定される二次電池の電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉが用いられる。これらの検出手段によって測定される二次電池の外部温度Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定値に測定誤差が含まれる場合、これらの測定誤差の累積により温度差ΔＴが正確に算出されない虞がある。

ここで、二次電池の外部温度Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの各検出手段の測定誤差の累積による満充電容量の補正への影響につき、添付図面を参照しながら、以下に説明する。図５は、前述したように、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの検出手段の測定誤差の累積による満充電容量の補正への影響を説明する模式的なグラフである。より具体的には、図５は、温度差ΔＴが時間の経過と共に増大する場合を表している。

図５に示されている点線の曲線は、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉに測定誤差が影響しない場合における温度差ΔＴの時間的な推移を表す。この場合、上述した図４に示されている例と同様に、時刻ｔａにおいて、温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きくなっている。実線の曲線は、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉに測定誤差が減算的に影響した場合における温度差ΔＴの時間的な推移を表す。この場合、上述した式（１）の右辺の第２項の値が小さくなるので、温度差ΔＴが過大に算出される。その結果、時刻ｔａよりも早い時刻ｔａ´において、温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きくなっている。逆に、破線の曲線は、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉに測定誤差が加算的に影響した場合における温度差ΔＴの時間的な推移を表す。この場合、上述した式（１）の右辺の第２項の値が大きくなるので、温度差ΔＴが過小に算出される。その結果、時刻ｔａを過ぎても、温度差ΔＴは予め定められた上限値Ｔｕよりも大きくなっていない。

上記のように、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差の影響により温度差ΔＴが正確に算出されなくなると、電池反応モデルの満充電容量が補正されるタイミングが本来のタイミングからずれたり、電池反応モデルの満充電容量が補正されなかったりする虞がある。従って、本発明に係る二次電池の状態推定方法において、不正確な温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量が誤って補正されることを防止して二次電池の満充電容量を正確に推定するためには、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差の累積による影響を考慮することが望ましい。

そこで、本発明者は、上記測定誤差による影響の大きさに対応する尺度として、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差の累積に起因する温度差ΔＴの誤差範囲Ｅｔを採用した。この誤差範囲Ｅｔは、二次電池の外部温度の実測値Ｔの測定誤差が減算的に作用し且つ電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉの測定誤差により発熱量の推定値Ｗｅが小さくなった場合における温度差ΔＴ（図５における実線）と、二次電池の外部温度の実測値Ｔの測定誤差が加算的に作用し且つ電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉの測定誤差により発熱量の推定値Ｗｅが大きくなった場合における温度差ΔＴ（図５における破線）と、の差として定義される。図５において、誤差範囲Ｅｔは縦の両矢印によって表されている。この誤差範囲Ｅｔが予め定められた閾値を超える場合は、上記のように温度差ΔＴが正確に算出されない虞が高い。そこで、この場合は、満充電容量の補正を禁止することにより、不正確な温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量が誤って補正されることを防止することができる。

即ち、本発明の第２の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る二次電池の状態推定方法であって、
前記二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉを測定するそれぞれの検出手段の測定誤差ΔＭｔ、ΔＭｖ、及びΔＭｉに起因する前記温度差ΔＴの誤差範囲Ｅｔを下式（５）に従って算出し、

上式中、Ｔｓ′及びＴｓ″はそれぞれ前記測定誤差ΔＭｔが加算的及び減算的に作用した場合における前記二次電池の内部温度の推定値Ｔｓを表し、Ｗ_＋及びＷ₋はそれぞれ前記二次電池の発熱量の推定値Ｗｅが大きく及び小さくなるように前記ΔＭｖ及びΔＭｉが作用した場合の前記推定値Ｗｅを表し、
前記誤差範囲Ｅｔが予め定められた上限値Ｔｅよりも大きい場合は満充電容量の補正を禁止する、
二次電池の状態推定方法である。

上記のように、式（５）の右辺の第１項は、二次電池の外部温度の実測値Ｔの測定誤差が減算的に作用し且つ電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉの測定誤差により発熱量の推定値Ｗｅが小さくなった場合に算出される過大な温度差ΔＴに対応する（図５における実線）。一方、式（５）の右辺の第２項は、二次電池の外部温度の実測値Ｔの測定誤差が加算的に作用し且つ電池電圧Ｖ及び電池電流Ｉの測定誤差により発熱量の推定値Ｗｅが大きくなった場合に算出される過小な温度差ΔＴに対応する（図５における破線）。従って、上記式（５）に従って算出される誤差範囲Ｅｔは、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉを測定するそれぞれの検出手段の測定誤差ΔＭｔ、ΔＭｖ、及びΔＭｉに起因する温度差ΔＴの変動幅に対応すると言うことができる（図５における両矢印）。

誤差範囲Ｅｔが大きいということは、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差に起因する温度差ΔＴの変動幅が大きいことを意味する。つまり、誤差範囲Ｅｔが予め定められた閾値よりも大きい場合、正確な温度差ΔＴを算出することが困難であり、温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量を適切に補正することが困難である。従って、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法においては、このような場合、満充電容量の補正を禁止する。これにより、不正確な温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量が誤って補正されることを防止することができる。

尚、測定誤差ΔＭｔ、ΔＭｖ、及びΔＭｉは、例えば、実験等によって事前に計測された各検出手段（それぞれ、温度センサ、電圧センサ、及び電流センサ）の測定誤差に基づいて適宜定めることができる。測定誤差ΔＭｔ、ΔＭｖ、及びΔＭｉは、このようにして計測された各検出手段の測定誤差の最大値であってもよく、或いは平均値であってもよい。また、上限値Ｔｅについては、上記のようにして定められる測定誤差ΔＭｔ、ΔＭｖ、及びΔＭｉの大きさに応じて適宜定めることができる。

但し、上限値Ｔｅとして過度に大きい値を設定すると、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差に起因して変動した温度差ΔＴに基づいて電池反応モデルの満充電容量が誤って補正される虞が高まる。逆に、上限値Ｔｅとして過度に小さい値を設定すると、満充電容量の補正が禁止される頻度が多くなり、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法による状態推定の精度向上効果を十分に発揮させることが困難となる虞が高まる。このように、上限値Ｔｅは、二次電池の外部温度の実測値Ｔ、電池電圧Ｖ、及び電池電流Ｉの測定誤差に起因する状態推定の精度低下と満充電容量の補正の禁止に伴う状態推定の精度低下とを適度にバランスさせることが可能な範囲を例えばモデル実験等によって求めることにより、適宜定めることができる。

ところで、例えば、並列に接続された複数の単電池によって構成される二次電池においては、図６（ａ）における点線で囲まれた部分によって示されているように、複数の単電池のうちの何れかの単電池のヒューズが断線して、二次電池全体としての満充電容量が急激に低下する場合がある。また、図６（ｂ）に示されているように、例えば高い負荷又は衝撃等の作用により電池の電極を構成する活物質が欠落して、二次電池の満充電容量が急激に低下する場合もある。

上記のように二次電池の満充電容量が急激に低下すると、当該二次電池の充電容量（残存電力量）もまた急激に低下する。従って、上記のような満充電容量の低下に対応して電池反応モデルの満充電容量を補正せずに当該二次電池を使用し続けると、当該二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞がある。従って、上記のように二次電池の満充電容量が急激に低下したときには、それに対応して電池反応モデルの容量維持率を急激に低下させることが望ましい。

尚、二次電池の満充電容量が急激に低下すると、電池電圧の実測値Ｖもまた急激に低下する。一方、二次電池のＯＣＶの推定値は上記のような二次電池の満充電容量の急激な低下に伴って低下しないので、発熱量が急激に増大し、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの差である温度差ΔＴが急激に増大することとなる。このように、二次電池の満充電容量が急激に変化すると、温度差ΔＴもまた急激に変化する。従って、温度差ΔＴが急激に変化したときに電池反応モデルの容量維持率を急激に変化させることにより、二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞を低減することができる。

即ち、本発明の第３の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る二次電池の状態推定方法であって、
前記温度差ΔＴの前回の算出値と今回の算出値との偏差Ｄｔが予め定められた上限値Ｔｋよりも大きい場合は、前記電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆに設定する、
二次電池の状態推定方法である。

上記のように、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法において、温度差ΔＴの前回の算出値と今回の算出値との偏差Ｄｔが予め定められた上限値Ｔｋよりも大きい場合は、電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆに設定する。例えば、図７の上のグラフに示されているように、温度差ΔＴが時刻ｔｃにおいて急激に増大したとき、温度差ΔＴの前回の算出値と今回の算出値との偏差Ｄｔが予め定められた上限値Ｔｋよりも大きい場合は、図７の下のグラフに示されているように、電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆに設定する。これにより、二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞を低減することができる。

尚、二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞を低減する観点からは、電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆにできる限り迅速に設定することが望ましい。例えば、容量維持率ｋの値の値ｋｆへの変更は、徐々に変化させるのではなく、図７の下のグラフに示されているように、不連続に変化させてもよい。

上限値Ｔｋは、例えば、二次電池の構成において想定される満充電容量の低下要因及び正常な使用に伴う満充電容量の変動幅等を考慮して、適宜定めることができる。上記低下要因としては、上述したように、例えば、並列に接続された複数の単電池によって構成される二次電池における何れかの単電池のヒューズの断線並びに例えば高い負荷及び衝撃等による電極活物質の欠落等を挙げることができる。また、二次電池の正常な使用に伴う満充電容量の変動幅については、例えば当該二次電池の用途において想定される環境及び使用状況を再現するモデル実験等によって計測又は推定することができる。

また、上記偏差が上記上限値Ｔｋよりも大きい場合における容量維持率ｋの設定値であるｋｆは、上記のように、予め定められた１未満の値である。このｋｆの具体的な値は、二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞を低減することが可能であるように、十分に小さい値とするべきである。即ち、このｋｆの具体的な値は、このような意図せぬ望ましくない状況を回避するフェイルセーフ（ｆａｉｌ ｓａｆｅ）的な設計思想に基づいて定められることが望ましい。

尚、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法においては、上記のように、温度差ΔＴの前回の算出値と今回の算出値との偏差Ｄｔに基づいて、電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆに設定する。しかしながら、本実施態様は、広義には、二次電池の満充電容量が急激に変化したときに、電池反応モデルの容量維持率ｋを予め定められた１未満の値ｋｆに設定することにより、二次電池の過剰な充放電による電池性能の劣化を招いたり、二次電池の正確な残存電力量を推定することが困難となったりする虞を低減する。従って、電池反応モデルの容量維持率ｋを上記のように変更するか否かの判断基準は、上記偏差Ｄｔに限定されない。具体的には、例えば温度差ΔＴの時間的な変化率（単位時間当たりの温度差ΔＴの変化量）に基づいて、上記のように電池反応モデルの容量維持率ｋを変更するか否かを判断してもよい。

ところで、動力源として電動機を備える電動車両に電源として搭載される二次電池には、二次電池の使用期間、電動車両の走行モード等、種々の状況に応じたＳＯＣ制御が適用される。例えば、二次電池の過剰な充放電に起因する劣化を抑制することを主目的とする場合は、二次電池のＳＯＣが所定の範囲内に維持されるように制御される。このためには、二次電池の使用に伴うＳＯＣの増減を適切に反映して、その時々のＳＯＣを正確に推定する必要がある。

一方、式（２）を参照しながら前述したように、二次電池のＳＯＣは、ある特定の時点におけるＳＯＣ（ＳＯＣ０）に対して、所定期間Δｔにおける電流値の積分値（ΣＩΔｔ）の満充電容量Ｑｆに対する比を反映させることによって算出することができる。従って、ある特定の時点におけるＳＯＣ（ＳＯＣ０）からのＳＯＣの変化（ΔＳＯＣ）の大きさ（絶対値）は、満充電容量が過大に推定されている場合は過小に推定されてしまう。この場合、二次電池の使用に伴うＳＯＣの増減が過小に算出され、その時々のＳＯＣを正確に推定することが困難となる。

ところが、本発明に係る二次電池の状態推定方法によれば、二次電池の内部温度の推定値Ｔｓと外部温度の実測値Ｔとの温度差ΔＴに応じて電池反応モデルの満充電容量が補正される。従って、二次電池の使用に伴うＳＯＣの増減が適切に反映され、その時々のＳＯＣが正確に推定される。その結果、二次電池のＳＯＣが所定の範囲内に維持して二次電池の過剰な充放電に起因する劣化を抑制する制御を的確に行うことができる。

上記において、二次電池の使用に伴うＳＯＣの増減が過小に算出され、その結果として二次電池の過剰な充放電に起因する劣化の可能性が高まることを防止するためには、満充電容量が過大に推定される可能性をできるだけ低く抑えることが望ましい。即ち、本発明に係る二次電池の状態推定方法により温度差ΔＴを所定の上限値Ｔｕ以下の範囲に収める制御においても、温度差ΔＴをできるだけ小さく維持することが望ましい。

具体的には、温度差ΔＴが上限値よりも大きい場合において電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正するときの満充電容量の変化を迅速にする一方で、当該補正後に満充電容量をより大きい値に戻すときの満充電容量の変化は緩慢にすることが望ましい。

即ち、本発明の第４の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る二次電池の状態推定方法であって、
前記温度差ΔＴが前記上限値Ｔｕよりも大きい場合に、前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正するときの単位時間当たりの満充電容量の変化量の絶対値である容量変化速度Ｖｕｄを、その後、前記電池反応モデルの満充電容量をより大きい値に戻すときの単位時間当たりの満充電容量の変化量の絶対値である容量変化速度Ｖｕｕよりも大きい値に設定する、
二次電池の状態推定方法である。

ここで、上記につき、添付図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。図８は、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法が適用される二次電池の劣化を抑制することを主目的とする場合に、温度差ΔＴが上限値Ｔｕを超えたときの電池反応モデルの満充電容量の補正様式を表す。

図８に示されている例では、時刻ｔａにおいて温度差ΔＴが上限値Ｔｕを超える。即ち、電池反応モデルの満充電容量が過大に推定されている。この場合、上述したように、二次電池の使用に伴うＳＯＣの増減が過小に算出され、その時々のＳＯＣを正確に推定することが困難となる。より具体的には、図１を参照しながら前述したように、二次電池のＳＯＣの放電に伴う低下幅及び充電に伴う増加幅が何れも過小に算出される。その結果、モデル上ではＳＯＣが好適な範囲内にあっても、真のＳＯＣは好適な範囲から逸脱して、過剰な充放電に起因する電池の劣化を招く虞がある。そこで、時刻ｔａ以降は、例えば容量維持率をより小さい値へと急激に補正することにより、電池反応モデルの満充電容量をより小さい値へと急激に（速やかに）補正する（容量変化速度Ｖｕｄ）。これにより、上記のように過剰な充放電に起因する電池の劣化を招く可能性を低減することができる。

その後、時刻ｔｂにおいて温度差ΔＴの増大が停止する。図８においては、時刻ｔｂ以降は、電池反応モデルの満充電容量の更なる低減（補正）は行わず、一定値に維持している。時刻ｔｂ以降、温度差ΔＴは減少に転じ、時刻ｔｃにおいて温度差ΔＴが再び上限値Ｔｕを下回るようになる。即ち、電池反応モデルの満充電容量が適正に推定されるようになる。従って、時刻ｔｃ以降は、温度差ΔＴが減少し過ぎないように電池反応モデルの満充電容量をより大きい値へと戻す。但し、この段階で電池反応モデルの満充電容量をより大きい値へと戻すことは、再び過大な満充電容量を推定することに繋がる虞がある。そこで、時刻ｔｃ以降は、電池反応モデルの満充電容量をより大きい値へと徐々に（緩やかに）補正する（容量変化速度Ｖｕｕ）。このような電池反応モデルの満充電容量の補正様式（容量変化速度Ｖｕｄ＞容量変化速度Ｖｕｕ）により、上記のような過放電に起因する電池の劣化を招く可能性を低減することができる。

以上、二次電池の過剰な充放電に起因する劣化を抑制することを主目的とするＳＯＣ制御について説明してきた。しかしながら、電動車両におけるＳＯＣ制御が「できるだけ多くの放電量を確保して、できるだけ長い走行距離を達成すること」を主目的とする場合もあり得る。

この場合も、電池反応モデルの満充電容量を適切に補正してＳＯＣを正確に推定することが望ましいことに変わりはない。しかしながら、できるだけ多くの放電量を確保して、できるだけ長い走行距離を達成する観点からは、放電に伴うＳＯＣの低下幅（ΔＳＯＣ）が過大に推定されて、二次電池のＳＯＣが過小に推定される可能性をできるだけ低減することが望ましい。即ち、電池反応モデルの満充電容量を増加する補正は迅速に、電池反応モデルの満充電容量を低減する補正は緩慢に、それぞれ行うことが望ましい。

即ち、本発明の第５の実施態様は、
本発明の前記第１の実施態様に係る二次電池の状態推定方法であって、
前記温度差ΔＴが前記上限値Ｔｕよりも大きい場合に、前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正するときの単位時間当たりの満充電容量の変化量の絶対値である容量変化速度Ｖｕｄを、その後、前記電池反応モデルの満充電容量をより大きい値に戻すときの単位時間当たりの満充電容量の変化量の絶対値である容量変化速度Ｖｕｕよりも小さい値に設定する、
二次電池の状態推定方法である。

ここで、上記につき、添付図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。図９は、本実施態様に係る二次電池の状態推定方法が適用される二次電池の放電量をできるだけ多く確保して、できるだけ長い走行距離を達成することを主目的とする場合に、温度差ΔＴが上限値Ｔｕを超えたときの電池反応モデルの満充電容量の補正様式を表す。尚、容量変化速度Ｖｕｄ及びＶｕｕの定義については、図８と同様である。

図９に示されている例では、時刻ｔａにおいて温度差ΔＴが上限値Ｔｕを超える。即ち、電池反応モデルの満充電容量が過大に推定されている。本実施態様においては、できるだけ多くの放電量を確保して、できるだけ長い走行距離を達成することを主目的とするＳＯＣ制御を想定している。従って、二次電池のＳＯＣは放電に伴って低下している状況にある。このとき、上記のように電池反応モデルの満充電容量が過大に推定されていると、前述したようにＳＯＣの低下幅（ΔＳＯＣ）が過小に算出され、ＳＯＣが過大に推定される。従って、このように過大に推定されたＳＯＣに基づくＳＯＣ制御によれば、モデル上ではＳＯＣが好適な範囲内にあっても、真のＳＯＣは好適な範囲の下限を下回り、過放電に起因する電池の劣化を招く虞がある。そのため、電池反応モデルの満充電容量をより小さい値へと補正する必要がある。

しかしながら、この補正を急激に（速やかに）行うと、モデル上のＳＯＣが過小に推定され、二次電池の放電が過度に制限されて、例えば電動車両の走行距離の確保が困難となる虞がある。そこで、時刻ｔａ以降は、例えば容量維持率をより小さい値へと徐々に補正することにより、電池反応モデルの満充電容量をより小さい値へと徐々に（緩やかに）補正する（容量変化速度Ｖｕｄ）。これにより、上記のように二次電池の放電が過度に制限される可能性を低減することができる。

その後、時刻ｔｂにおいて温度差ΔＴの増大が停止する。図９においては、時刻ｔｂ以降は、電池反応モデルの満充電容量の更なる低減（補正）は行わず、一定値に維持している。時刻ｔｂ以降、温度差ΔＴは減少に転じ、時刻ｔｃにおいて温度差ΔＴが再び上限値Ｔｕを下回るようになる。即ち、電池反応モデルの満充電容量が適正に推定されるようになる。従って、時刻ｔｃ以降は、温度差ΔＴが減少し過ぎないように電池反応モデルの満充電容量をより大きい値へと戻す。この際、できるだけ多くの放電量を確保して、できるだけ長い走行距離を達成する観点からは、満充電容量をより大きい値へと迅速に戻すことが望ましい。そこで、時刻ｔｃ以降は、電池反応モデルの満充電容量をより大きい値へと急激に（速やかに）補正する（容量変化速度Ｖｕｕ）。このような電池反応モデルの満充電容量の補正様式（容量変化速度Ｖｕｄ＜容量変化速度Ｖｕｕ）により、できるだけ多くの放電量を確保して、できるだけ長い走行距離を達成することができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施態様について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることができることは言うまでも無い。

Claims (1)

1. 電池反応モデルを用いて二次電池の満充電容量及び内部温度を推定する二次電池の状態推定方法であって、
   前記二次電池の内部温度の推定値Ｔｓ及び外部温度の実測値Ｔから下式（１）に従って前記二次電池の温度差ΔＴを算出し、
   

   

   前記温度差ΔＴが予め定められた上限値Ｔｕよりも大きい場合は前記電池反応モデルの満充電容量をより小さい値に補正する、
   二次電池の状態推定方法。

Images