JP2020139846A - 状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次電池のＳＯＣ値の誤差を抑制できる状態推定装置を提供することを課題とする。【解決手段】状態推定装置２０において、電圧取得部２１は、２次電池の正極端子と２次電子の負極端子との間の電圧である端子電圧を測定する電圧センサから、電圧測定値Ｅ１及びＥ２を取得する。電圧測定値Ｅ１は、２次電池を流れる電流がゼロとなった第１時刻における端子電圧を示す。電圧測定値Ｅ２は、第１時刻から所定の待機時間を経過した時刻における端子電圧を示す。電圧推定部２４は、取得された電圧測定値Ｅ１及びＥ２に基づいて、第１時刻における２次電池の開放電圧を推定する。充電状態推定部２５は、推定された開放電圧に基づいて、２次電池の充電状態を推定する。【選択図】図２

Description

本発明は、２次電池の充電状態を推定する状態推定装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両は、動力源であるモータに電力を供給する電源を搭載する。２次電池が、主に電源として用いられる。２次電池は、放電によりモータに電力を供給し、モータで発生した回生電力を充電により蓄積する。

２次電池の電力をモータに安定して供給することができるように、電動車両は、２次電池のＳＯＣ（State Of Charge）値を推定する状態推定装置を搭載する。ＳＯＣ値は、２次電池の充電状態を示す。状態推定装置は、２次電池に流れる電流を測定する電流センサから電流測定値を取得し、取得した電流測定値の積算値を用いてＳＯＣ値を推定する。

電流測定値が誤差を含むため、電流測定値の誤差が、推定されたＳＯＣ値に蓄積される。つまり、時間の経過とともに、推定されたＳＯＣ値の誤差が増大する。推定されたＳＯＣ値の誤差増大に伴って、過放電又は過充電が２次電池において発生する虞がある。

電流測定値の積算値を用いて推定されたＳＯＣ値の精度を維持するために、状態推定装置は、積算値を用いて推定されたＳＯＣ値を、２次電池のＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を用いて補正する。具体的には、状態推定装置は、２次電池のＯＣＶを取得し、取得したＯＣＶと予め設定された２次電池のＳＯＣ−ＯＣＶ特性とに基づいて、２次電池のＳＯＣ値を特定する。状態推定装置は、ＯＣＶを用いて特定したＳＯＣ値を用いて、電流測定値を用いて推定されたＳＯＣ値を補正する。

ＯＣＶは、電流測定値の積算値と異なり、誤差が蓄積されていない。このため、電流測定値を用いて推定されたＳＯＣ値を、ＯＣＶを用いて特定したＳＯＣ値で補正することにより、ＳＯＣの精度を維持することができる。

特許文献１は、２次電池のＯＣＶを推定する電池状態推定装置を開示している。イグニッションスイッチがオフされた場合、電池状態推定装置は、２次電池を流れる電流と、２次電池の端子電圧と、２次電池の温度とを定期的に測定する。イグニッションスイッチがオフされてからの経過時間が２時間以上６時間未満である場合、電池状態推定装置は、電流の測定値と、端子電圧の測定値と、温度の測定値とに基づいて２次電池のＯＣＶを計算する。

特許文献１に係る電池状態推定装置は、イグニッションスイッチがオフされてから２時間を経過するまで、２次電池のＯＣＶを推定できない。電流測定値を用いて推定されたＳＯＣ値が補正される機会が少ないため、電池状態推定装置は、電流測定値を用いて推定されたＳＯＣ値の誤差を抑制できない。

特開２０１７−１２９４０２号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、２次電池のＳＯＣ値の誤差を抑制できる状態推定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、電圧取得部と、電圧推定部と、充電状態推定部とを備える状態推定装置である。電圧取得部は、２次電池の正極端子と２次電子の負極端子との間の電圧である端子電圧を測定する電圧センサから、２次電池を搭載する機器の電源がオフされた第１時刻における第１電圧測定値と、第１時刻から所定の待機時間を経過した第２時刻における第２電圧測定値とを取得する。電圧推定部は、電圧取得部により取得された第１電圧測定値と、電圧取得部により取得された第２電圧測定値とに基づいて、第１時刻における２次電池の開放電圧を推定する。充電状態推定部は、電圧推定部により推定された開放電圧に基づいて、２次電池の充電状態を推定する。

第１の発明によれば、電圧推定部は、２次電池を流れる電流がゼロになった第１時刻と、第１時刻から待機時間を経過した時刻との各々における２次電池の電圧に基づいて、２次電池の開放電圧を推定する。第１の発明は、２次電池の開放電圧を推定する時間を短縮できるため、開放電圧に基づいてＳＯＣ値を推定する機会を増やすことができるため、２次電池のＳＯＣ値の誤差を抑制できる。

第２の発明は、第１の発明であって、さらに、温度取得部を備える。温度取得部は、２次電池の温度を測定する温度センサから温度測定値を取得する。電圧推定部は、温度取得部により取得された温度測定値に基づいて開放電圧を推定する。

第２の発明によれば、２次電池の温度が、２次電池の開放電圧を推定する際に考慮される。これにより、２次電池の開放電圧の推定精度を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明であって、電圧推定部は、選択部と、特定部とを含む。選択部は、機器の電源がオフになってからの２次電池の開放電圧の時間変化を示す複数の電圧変化データの中から、取得された第１電圧測定値及び第２電圧測定値に対応する電圧変化データを選択する。特定部は、選択部により選択された電圧変化データを参照して、第１時刻における２次電池の開放電圧を特定する。

第３の発明によれば、電圧変化データを参照して２次電池の開放電圧の特定することにより、開放電圧に基づく２次電池のＳＯＣを速やかに推定できる。

第４の発明は、ａ）ステップと、ｂ）ステップと、ｃ）ステップとを備える状態推定方法である。ａ）ステップは、２次電池の正極端子と２次電子の負極端子との間の電圧である端子電圧を測定する電圧センサから、２次電池を搭載する機器の電源がオフされた第１時刻における第１電圧測定値と、第１時刻から所定の待機時間を経過した第２時刻における第２電圧測定値とを取得する。ｂ）ステップは、取得された第１電圧測定値と、取得された第２電圧測定値とに基づいて、第１時刻における２次電池の開放電圧を推定する。ｃ）ステップは、推定された開放電圧に基づいて、２次電池の充電状態を推定する。

第４の発明は、第１の発明に用いられる。

本発明によれば、２次電池のＳＯＣ値の誤差を抑制できる状態推定装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る状態推定装置を備える車載システムの構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２に示す電圧推定部の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す状態推定装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示す２次電池がイグニッション信号のオフ前に放電していた場合における端子電圧の時間変化を示す図である。 図２に示す電圧変化テーブルの一例を示す図である。 図１に示す２次電池がイグニッション信号のオフ前に充電していた場合における端子電圧の時間変化を示す図である。 図２に示す電圧変化テーブルの他の例を示す図である。 ＣＰＵバス構成を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．車載システム１００の構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る状態推定装置２０を含む車載システム１００の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、車載システム１００は、例えば、図示しないハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）等の車両に搭載される。車載システム１００は、２次電池５からモータジェネレータ４へ電力を供給し、モータジェネレータ４の回生電力を２次電池５に供給する。

車載システム１００は、電源管理装置１と、車両制御装置２と、変換部３と、モータジェネレータ４と、２次電池５と、リレー６と、電流センサ７Ａと、電圧センサ７Ｂと、温度センサ７Ｃと、イグニッションスイッチ８とを備える。

電源管理装置１は、イグニッションスイッチ８の状態に応じて、変換部３と２次電池５とを接続する。変換部３が２次電池５と接続されている場合、電源管理装置１は、ＳＯＣ（state of charge）値１１を算出する。電源管理装置１は、算出したＳＯＣ値１１を、２次電池５のＳＯＣの推定結果として、車両制御装置２に出力する。

ＳＯＣ値１１は、本実施の形態において、２次電池５の充電率を示す。あるいは、ＳＯＣ値１１は、２次電池５の残留容量（Ａｈ）であってもよい。

イグニッションスイッチ８がオンされている場合、ＳＯＣ値１１は、電流センサ７Ａによって生成された電流測定値Ｉｏに基づいて算出される。イグニッションスイッチ８がオフされた場合、ＳＯＣ値１１は、２次電池５の開放電圧に基づいて補正される。２次電池５の開放電圧は、具体的には、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）である。ＳＯＣ値１１の算出及び補正の詳細については、後述する。

車両制御装置２は、電源管理装置１から受けたＳＯＣ値１１に基づいて、２次電池５の充電制御又は放電制御を行う。車両制御装置２が放電制御を行う場合、変換部３は、車両制御装置２の指示に応じて、２次電池５から供給される直流を３相交流に変換する。モータジェネレータ４は、その変換された３相交流により駆動して、図示しない電動車両のエンジンを始動させる。

車両制御装置２が充電制御を行う場合、変換部３は、車両制御装置２の指示に応じて、モータジェネレータ４から供給される３相交流を直流に変換する。例えば、モータジェネレータ４は、回生ブレーキとして動作する際に３相交流を生成し、その生成した３相交流を変換部３に供給する。また、モータジェネレータ４は、図示しない電動車両のエンジンの駆動力により発電して３相交流を生成する。

２次電池５は、例えば、組電池であり、直列に接続された複数の電池スタックを含む。複数の電池スタックの各々は、直列に接続された複数のセルを含む。セルは、例えば、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池である。

リレー６は、電源管理装置１によりオンオフされる。リレー６をオンすることにより、２次電池５が変換部３と電気的に接続される。リレー６をオフすることにより、変換部３と２次電池５との電気的な接続が解除される。

電流センサ７Ａは、２次電池５を流れる電流を測定し、測定結果として電流測定値Ｉｏを生成する。電流センサ７Ａは、生成した電流測定値Ｉｏを電源管理装置１に出力する。

電圧センサ７Ｂは、２次電池５の端子電圧を測定し、測定結果として電圧測定値Ｅｏを生成する。端子電圧は、２次電池５の正極端子と負極端子との電位差である。電圧センサ７Ｂは、生成した電圧測定値Ｅｏを電源管理装置１に出力する。

温度センサ７Ｃは、２次電池５の温度を測定し、測定結果として温度測定値Ｔｏを生成する。温度センサ７Ｃは、生成した温度測定値Ｔｏを電源管理装置１に出力する。

［２．電源管理装置１の構成］
電源管理装置１は、リレー制御装置１０と、状態推定装置２０とを備える。

リレー制御装置１０は、イグニッションスイッチ８からのイグニッション信号８１に基づいて、リレー６のオンオフを制御する。イグニッション信号８１がオンである場合、イグニッション信号８１は、イグニッションスイッチ８がオンされていることを示す。この場合、リレー制御装置１０は、リレー６をオンして、２次電池５を変換部３と電気的に接続する。イグニッション信号８１がオフである場合、イグニッション信号８１は、イグニッションスイッチ８がオフされていることを示す。この場合、リレー制御装置１０は、リレー６をオフして、変換部３と２次電池５との電気的な接続を解除する。

状態推定装置２０は、２次電池５の状態を推定する。具体的には、イグニッション信号８１がオンである場合、状態推定装置２０は、電流センサ７Ａから受けた電流測定値Ｉｏに基づいて、ＳＯＣ値１１を推定する。イグニッション信号８１がオフされた場合、状態推定装置２０は、２次電池の開放電圧を推定し、その推定した開放電圧に基づいてＳＯＣ値１１を補正する。

［３．状態推定装置２０の構成］
図２は、図１に示す状態推定装置２０の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照して、状態推定装置２０は、電流取得部２１と、電圧取得部２２と、温度取得部２３と、電圧推定部２４と、充電状態推定部２５と、記憶部２６とを備える。

電流取得部２１は、電流測定値Ｉｏを電流センサ７Ａから取得し、その取得した電流測定値Ｉｏを電圧推定部２４と充電状態推定部２５とに供給する。

電圧取得部２２は、電圧測定値Ｅｏを電圧センサ７Ｂから取得し、その取得した電圧測定値Ｅｏを電圧推定部２４に供給する。

具体的には、電圧取得部２２は、電源オフ時刻における電圧測定値Ｅ１と待機終了時刻における電圧測定値Ｅ２とを取得する。電圧取得部２２は、その取得した電圧測定値Ｅ１及びＥ２を電圧推定部２４に供給する。電源オフ時刻は、イグニッション信号８１がオンからオフに変化した時刻である。待機終了時刻は、電源オフ時刻から予め設定された待機時間を経過した時刻である。

温度取得部２３は、温度測定値Ｔｏを温度センサ７Ｃから取得し、その取得した温度測定値Ｔｏを電圧推定部２４及び充電状態推定部２５に供給する。具体的には、温度取得部２３は、電源オフ時刻における２次電池５の温度を示す温度測定値Ｔ１を取得する。

電圧推定部２４は、電圧測定値Ｅ１及びＥ２を電圧取得部２２から受け、温度測定値Ｔ１を温度取得部２３から受ける。イグニッションスイッチ８から供給されるイグニッション信号８１がオフされた場合、電圧推定部２４は、その受けた電圧測定値Ｅ１及びＥ２と、その受けた温度測定値Ｔ１とに基づいて、電源オフ時刻における２次電池５の開放電圧Ｅｓを推定する。電圧推定部２４は、推定した開放電圧Ｅｓを充電状態推定部２５に供給する。電圧推定部２４の構成については後述する。

充電状態推定部２５は、イグニッション信号８１がオンである期間において、電流測定値Ｉｏを電圧取得部２２から受ける。充電状態推定部２５は、その取得した電流測定値Ｉｏに基づいて、イグニッション信号８１がオンである期間における２次電池５のＳＯＣ値１１を推定する。充電状態推定部２５は、ＳＯＣ値１１を、２次電池の充電状態の推定結果として車両制御装置２に出力する。また、充電状態推定部２５は、電圧推定部２４により推定された開放電圧Ｅｓに基づいて、電源オフ時刻における２次電池５のＳＯＣ１１を補正する。

記憶部２６は、不揮発性の記憶装置であり、電圧変化テーブル３１及び３２と、ＳＯＣ決定データ３３と、補正ＳＯＣ値１２とを保存する。

電圧変化テーブル３１は、２次電池５がイグニッション信号８１のオフ前に放電した場合における端子電圧の時間変化を示す。電圧変化テーブル３１は、複数の端子電圧変化データ３１１を含む。複数の端子電圧変化データ３１１の各々は、イグニッション信号８１がオフされてからの端子電圧の変化を記録する。

電圧変化テーブル３２は、２次電池５がイグニッション信号８１のオフ前に充電した場合における端子電圧の時間変化を示す。電圧変化テーブル３２は、複数の端子電圧変化データ３２１を含む。複数の端子電圧変化データ３２１の各々は、イグニッション信号８１がオフされてからの端子電圧の変化を記録する。

ＳＯＣ決定データ３３は、２次電池５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を記録する。補正ＳＯＣ値１１は、充電状態推定部２５により補正されたＳＯＣ値１１である。

［４．電圧推定部２４の構成］
図３は、図２に示す電圧推定部２４の構成を示す機能ブロック図である。図３を参照して、電圧推定部２４は、選択部２４１と、特定部２４２とを含む。

選択部２４１は、イグニッション信号８１をイグニッションスイッチ８から受ける。その受けたイグニッション信号８１がオフに変化した場合、選択部２４１は、電圧測定値Ｅ１及びＥ２を電圧取得部２２から受け、温度測定値Ｔ１を温度取得部２３から受ける。

選択部２４１は、受けた電圧測定値Ｅ１及びＥ２に基づいて、記憶部２６に保存された電圧変化テーブル３１及び３２の一方を選択する。選択部２４１は、選択した電圧変化テーブルに記録された複数の電圧変化データの中から、受けた電圧測定値Ｅ１及びＥ２と受けた温度測定値Ｔ１とに対応する電圧変化データを選択する。選択部２４１は、選択した電圧変化データを選択データ３５として特定部２４２に供給する。

特定部２４２は、選択データ３５を選択部２４１から受け、その受けた選択データに基づいて、電源オフ時刻における２次電池５の開放電圧Ｅｓを特定する。特定部２４２は、得した開放電圧Ｅｓを充電状態推定部２５に出力する。

［５．状態推定装置２０の動作］
［５．１．イグニッション信号８１がオンである時］
図２を参照して、イグニッション信号８１がオンである時、状態推定装置２０は、電流センサ７Ａから供給される電流測定値Ｉｏに基づいて、２次電池５のＳＯＣ値１１を推定する。

具体的には、イグニッション信号８１がオンされた場合、充電状態推定部２５は、記憶部２６に保存されている補正ＳＯＣ値１２を読み出す。イグニッション信号８１がオンである期間において、電流取得部２１は、電流測定値Ｉｏを１秒間に１００回の頻度で電流センサ７Ａから取得し、その取得した電流測定値Ｉｏを充電状態推定部２５に供給する。

充電状態推定部２５は、電流測定値Ｉｏを電流取得部２１から受けるたびに、その受けた電流測定値Ｉｏを電流累積値に加算する処理を繰り返す。電流累積値は、充電状態推定部２５が電流測定値Ｉｏを受けるたびに更新される。

充電状態推定部２５は、更新された電流累積値を２次電池５の満充電容量で除算することにより、ＳＯＣ変化量を算出する。充電状態推定部２５は、算出したＳＯＣ変化量を記憶部２６から読み出した補正ＳＯＣ値１２に加算することにより、電流測定値Ｉｏを取得した時点におけるＳＯＣ値１１を算出する。算出されたＳＯＣ値１１は、記憶部２６に保存される。

なお、充電状態推定部２５が、イグニッション信号８１がオンである期間において２次電池５を流れる電流に基づいてＳＯＣ値１１を算出することができるのであれば、ＳＯＣ値１１を算出するアルゴリズムは特に限定されない。また、充電状態推定部２５は、電圧測定値Ｅｏが予め設定された範囲内である場合、電圧測定値と、２次電池５のＳＯＣ−ＣＣＶ（Closed Circuit Voltage）特性とに基づいて、ＳＯＣ値１１を決定してもよい。

［５．２．イグニッション信号８１がオフされた時］
［５．２．１．開放電圧Ｅｓに基づくＳＯＣ値１１の推定］
図４は、イグニッション信号８１がオフされた後の状態推定装置２０の動作を示すフローチャートである。状態推定装置２０は、イグニッション信号８１がオンからオフに変化した場合、図４に示す処理を開始する。

図４を参照して、電圧取得部２２は、電源オフ時刻における電圧測定値Ｅｏを、電圧測定値Ｅ１として電圧センサ７Ｂから取得する（ステップＳ１）。電圧取得部２２は、ステップＳ１で取得した電圧測定値Ｅ１を選択部２４１に供給する。

温度取得部２３は、電源オフ時刻における温度測定値Ｔｏを温度測定値Ｔ１として温度センサ７Ｃから取得する（ステップＳ２）。温度取得部２３は、ステップＳ２で取得した温度測定値Ｔ１を選択部２４１に供給する。

電圧取得部２２は、電源オフ時刻から予め設定された待機時間を経過するまで（ステップＳ３においてＹｅｓ）、待機する。現在時刻が、電源オフ時刻から待機時間を経過した待機終了時刻となった場合（ステップＳ３においてＹｅｓ）、電圧取得部２２は、待機終了時刻における電圧測定値Ｅｏを、電圧測定値Ｅ２として電圧センサ７Ｂから取得する（ステップＳ４）。電圧取得部２２は、ステップＳ４で取得した電圧測定値Ｅ２を選択部２４１に供給する。

選択部２４１は、温度取得部２３から受けた温度測定値Ｔ１と、電圧取得部２２から受けた電圧測定値Ｅ１及びＥ２とに基づいて、記憶部２６に保存された電圧変化テーブル３１及び３２の中から、２次電池５の開放電圧の特定に用いる電圧変化テーブルを選択する（ステップＳ５）。

具体的には、選択部２４１は、電圧測定値Ｅ１を電圧測定値Ｅ２と比較する。電圧測定値Ｅ１が電圧測定値Ｅ２よりも低い場合、選択部２４１は、２次電池５が電源オフ時刻の前に放電していたと判断し、電圧変化テーブル３１を選択する。電圧変化テーブル３１が、２次電池５が放電を停止してからの端子電圧の時間変化を記録する端子電圧変化データ３２１を含むためである。電圧測定値Ｅ２が電圧測定値Ｅ２よりも高い場合、選択部２４１は、２次電池５が電源オフ時刻の直前に充電していたと判断し、電圧変化テーブル３２を選択する。電圧変化テーブル３２が、２次電池５が充電を停止してからの端子電圧の時間変化を記録する端子電圧変化データ３２１を含むためである。

選択部２４１は、ステップＳ５で選択された電圧変化テーブルに含まれる端子電圧変化データの中から、電圧取得部２２から受けた電圧測定値Ｅ１及びＥ２と、温度取得部２３から受けた温度測定値Ｔ１とに対応する端子電圧変化データを選択する（ステップＳ６）。選択部２４１は、ステップＳ６で選択された端子電圧変化データを、選択データ３５として特定部２４２に出力する。

特定部２４２は、選択データ３５を選択部２４１から受け、その受けた選択データ３５に基づいて、電源オフ時刻における２次電池５の開放電圧Ｅｓを特定する（ステップＳ７）。特定部２４２は、特定した開放電圧Ｅｓを充電状態推定部２５に出力する。このように、状態推定装置２０は、予め作成された複数の端子電圧変化データの中から選択した端子電圧変化データに基づいて、開放電圧Ｅｓを特定することにより、さらに速やかに開放電圧Ｅｓを推定できる。

ステップＳ５〜Ｓ７については、イグニッション信号８１のオフ前に２次電池５が放電していたか充電して否かに分けて、後で詳細に説明する。

充電状態推定部２５は、特定した開放電圧Ｅｓを特定部２４２から受け、ステップＳ２で取得された温度測定値Ｔ１を温度取得部２３から受けた場合、記憶部２６からＳＯＣ決定データ３３を読み出す。充電状態推定部２５は、受けた開放電圧Ｅｓと、受けた温度測定値Ｔ１と、読み出したＳＯＣ決定データ３３とに基づいて、補正ＳＯＣ値１２を決定する（ステップＳ８）。補正ＳＯＣ値１２は、電源オフ時刻における２次電池５のＳＯＣ値１１である。

ＳＯＣ決定データ３３は、各々が２次電池５のＳＯＣ−ＯＣＶ特性を示す複数の曲線を記録する。複数の曲線の各々は、２次電池５の温度に対応する。充電状態推定部２５は、複数の曲線の中から、温度取得部２３から受けた温度測定値Ｔ１に対応する曲線を特定する。充電状態推定部２５は、特定した曲線と、特定部２４２から受けた開放電圧Ｅｓとに基づいて、補正ＳＯＣ値１２を決定する。複数の曲線の各々は、各曲線を特定する数値によって特定されてもよいし、各曲線を示す数式によって特定されてもよい。なお、充電状態推定部２５が、２次電池５の開放電圧Ｅｓに基づいて２次電池５のＳＯＣ値１１を決定できるのであれば、ステップＳ８のアルゴリズムは上記に限定されない。

充電状態推定部２５は、記憶部２６に保存されたＳＯＣ値１１をステップＳ８で決定した補正ＳＯＣ値１２に置き換えることにより、ＳＯＣ値１１を補正する。その後、状態推定装置２０は、図４に示す処理を終了する。記憶部２６に保存されたＳＯＣ値１１は、次にイグニッション信号８１がオンに変化した後における２次電池５のＳＯＣ値１１の推定に用いられる。

［５．２．２．２次電池５が放電していた場合］
２次電池５が、イグニッション信号８１のオフ前に放電していた場合における状態推定装置２０の動作を詳しく説明する。

（測定値の取得）
図５は、２次電池５がイグニッション信号８１のオフ前に放電していた場合における２次電池５の端子電圧の時間変化の一例を示す図である。図５を参照して、イグニッション信号８１が、時間ｔ１１よりも前の期間においてオフである。２次電池５の端子電圧は、時間ｔ１１よりも前の期間において電圧測定値Ｅ８を維持する。

イグニッション信号８１が時刻ｔ１１にオンされた場合、２次電池５は、例えば、車載システム１００が搭載された車両に電力を供給するために、放電を開始する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、２次電池５が放電を続けるため、２次電池５の端子電圧は減少する。

イグニッション信号８１は、時刻ｔ１２においてオフされる。時刻ｔ１２が電源オフ時刻であるため、電圧取得部２２は、時刻ｔ１２における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ１として取得する（図４に示すステップＳ１）。温度取得部２３が、時刻ｔ１２における温度測定値Ｔｏを温度測定値Ｔ１として取得する（図４に示すステップＳ２）。

状態推定装置２０は、時刻ｔ１２から予め設定された待機時間Ｔｗを経過するまで（図４に示すステップＳ３においてＹｅｓ）、待機する。待機時間Ｔｗは、例えば、１分である。時刻ｔ１３が、時刻ｔ１２から待機時間Ｔｗを経過した待機終了時刻である。現在時刻が待機終了時刻（時刻ｔ１３）である場合、電圧取得部２２は、時刻ｔ１３における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ２として取得する（図４に示すステップＳ４）。

（電圧変化テーブルの選択）
選択部２４１が、記憶部２６に記憶された電圧変化テーブル３１及び３２のうち、いずれか一方を選択する（図４に示すステップＳ５）。電圧変化テーブル３１は、イグニッション信号８１のオフ前に２次電池５が放電していた場合における、２次電池５の端子電圧の変化を示す。電圧変化テーブル３２は、イグニッション信号８１のオフ前に２次電池５が充電していた場合における、２次電池５の端子電圧の変化を示す。

２次電池５が、時刻ｔ１２におけるイグニッション信号８１のオフ前に放電している。２次電池５において、放電時における非平衡状態から開放時における平衡状態への移行が、時刻ｔ１２から開始される。この結果、２次電池５の端子電圧は、図５に示すように、時刻ｔ１２よりも後の期間において増加を続ける。

図５に示すように、電圧測定値Ｅ１が電圧測定値Ｅ２よりも低いため、選択部２４１は、イグニッション信号８１のオフ前に２次電池５が放電していたと判断する。選択部２４１は、図４に示すステップＳ５において、電圧変化テーブル３１を選択する。

（端子電圧変化データ３１１の選択）
選択部２４１は、選択した電圧変化テーブル３１に含まれる端子電圧変化データ３１１の中から、温度測定値Ｔ１と、電圧測定値Ｅ１及びＥ２とに対応する端子電圧変化データ３１１を選択する（図４に示すステップＳ６）。

図６は、図２に示す電圧変化テーブル３１の一例を示す図である。図６を参照して、端子電圧変化データ３１１ａ〜３１１ｆの各々は、電圧変化テーブル３１の１行分のデータである。端子電圧変化データ３１１ａ〜３１１ｆの各々は、温度と、第１電圧と、第２電圧と、開放電圧とを記録する。

温度は、２次電池５の放電停止時における２次電池５の温度である。第１電圧は、２次電池５の放電停止時における２次電池５の端子電圧である。第２電圧は、待機終了時刻における２次電池５の端子電圧である。開放電圧は、２次電池５が放電を停止してから所定時間を経過した後の端子電圧である。所定時間は、２次電池５が放電を停止してから、２次電池５の内部状態が平衡となるまでの時間である。従って、所定時間は、待機時間Ｔｗよりも長く、例えば、２時間以上の時間であることが好ましい。端子電圧変化データにおいて、待機終了時刻は、放電停止時から待機時間Ｔｗを経過した時刻である。電圧変化テーブル３１は、図６に示す端子電圧変化データ３１１ａ〜３１１ｆの他に、様々な端子電圧変化データ３１１を含んでいてもよい。

温度取得部２３により取得された温度測定値Ｔ１が１５℃であり、電圧取得部２２により取得された電圧測定値Ｅ１及び２が、Ｅ１ｑ（Ｖ）及びＥ２ｑ（Ｖ）であると仮定する。この場合、選択部２４１は、電圧変化テーブル３１に含まれる端子電圧変化データ３１１ｆを選択する。選択部２４１は、選択した端子電圧変化データ３１１ｆを選択データ３５として特定部２４２に出力する。

電圧取得部２２により取得された電圧測定値Ｅ１及びＥ２が、端子電圧変化データ３１１に記録された第１電圧及び第２電圧に一致しない場合がある。この場合、選択部２４１は、温度取得部２３により取得された温度測定値Ｔ１に対応する複数の端子電圧変化データ３１１を、電圧変化テーブル３１から特定する。温度取得部２３により取得された温度測定値Ｔ１が１４℃である場合、選択部２４１は、端子電圧変化データ３１１ａ〜３１１ｃを特定する。

選択部２４１は、電圧取得部２２により取得された電圧測定値Ｅ１及びＥ２の少なくとも一方に基づいて、特定した端子電圧変化データ３１１の中からいずれか１つを選択する。例えば、選択部２４１は、取得された電圧測定値Ｅ１に最も近い第１電圧を記録する端子電圧変化データ３１１を選択してもよいし、取得された電圧測定値Ｅ２に最も近い第２電圧を記録する端子電圧変化データ３１１を選択してもよい。

あるいは、選択部２４１は、取得された電圧測定値Ｅ１を第１電圧から減算した減算値と、取得された電圧測定値Ｅ２を第２電圧から減算した減算値との平均が最も小さい端子電圧変化データ３１１を選択してもよい。選択部２４１は、算出した２つの減算値の絶対値の和が最も小さい端子電圧変化データ３１１を選択してもよい。

（開放電圧の特定）
特定部２４２は、端子電圧変化データ３１１ｆを選択データ３５として選択部２４１から受ける。特定部２４２は、その受けた端子電圧変化データ３１１ｆに記録されている開放電圧を、電源オフ時刻における２次電池５の開放電圧Ｅｓとして特定する（図４に示すステップＳ７）。図５に示す例では、特定部２４２は、選択データ３５に基づいて、時刻ｔ１２における２次電池５の開放電圧Ｅｓを特定する。

以下、端子電圧変化データ３１１の生成について説明する。端子電圧変化データ３１１は、２次電池が放電を停止した後における端子電圧の時間変化を予め測定することにより生成される。例えば、２次電池５の温度を１４℃に維持しながら、２次電池５の放電を停止させる。放電停止時刻における端子電圧が、端子電圧変化データ３１１の第１電圧として記録される。放電停止時刻から待機時間Ｔｗを経過した時刻における端子電圧が、第２電圧として記録される。２次電池５が平衡状態となった時における端子電圧が、端子電圧変化データ３１１のＯＣＶとして記録される。２次電池５が平衡状態となった時とは、具体的には、放電停止時刻から上述の所定時間を経過した時刻における２次電池５の端子電圧である。

様々な測定条件下で、放電停止時における端子電圧、待機終了時刻における端子電圧、２次電池５が平衡状態である時における端子電圧を測定することにより、様々な端子電圧変化データ３１１を生成することができる。

例えば、２次電池５の温度を変更することにより、測定条件を変更することができる。２次電池５が放電を停止した後における端子電圧の時間変化は、２次電池５の温度に依存するためである。あるいは、放電停止時における端子電圧を変更することにより、測定条件を変更することができる。２次電池５が放電を停止した後における端子電圧の時間変化は、放電停止時における端子電圧によって依存するためである。

［５．２．３．２次電池５が充電していた場合］
２次電池５がイグニッション信号８１のオフ前に充電したいた場合における状態推定装置２０の動作を詳しく説明する。

（測定値の取得）
図７は、２次電池５がイグニッション信号８１のオフ前に充電していた場合における２次電池５の端子電圧の時間変化の一例を示す図である。図７を参照して、イグニッション信号８１が、時間ｔ２１よりも前の期間においてオフである。２次電池５の端子電圧は、時間ｔ２１よりも前の期間において電圧測定値Ｅ９を維持する。

イグニッション信号８１が時刻ｔ２１にオンされた後に、２次電池５は、例えば、モータジェネレータ４から受ける電力により充電を開始する。これにより、２次電池５の端子電圧は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間において増加を続ける。

２次電池５の端子電圧が、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の期間において一時的に低下する場合があるが、図７は、端子電圧の一時的な低下を省略している。端子電圧の一時的な低下は、例えば、２次電池５が、時刻ｔ２１において車両のエンジンを始動させるためにモータジェネレータ４へ電力を供給することにより発生する。

イグニッション信号８１は、時刻ｔ２２においてオフされる。時刻ｔ２２が電源オフ時刻であるため、電圧取得部２２は、時刻ｔ２２における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ１として取得する（図４に示すステップＳ１）。温度取得部２３が、時刻ｔ２２における温度測定値Ｔｏを温度測定値Ｔ１として取得する（図４に示すステップＳ２）。

状態推定装置２０は、待機終了時刻である時刻ｔ２３まで（図４に示すステップＳ３においてＹｅｓ）待機する。時刻ｔ２３は、時刻ｔ２２から待機時間Ｔｗを経過した時刻である。電圧取得部２２は、時刻ｔ２３における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ２として取得する（図４に示すステップＳ４）。

（電圧変化テーブルの選択）
２次電池５は、時刻ｔ２２よりも前に放電しているため、充電時における非平衡状態から、開放時における平衡状態へ移行する。２次電池５の端子電圧は、図５に示すように、時刻ｔ１２よりも後の期間において継続的に減少する。

図７に示すように、時刻ｔ２２に取得された電圧測定値Ｅ１が時刻ｔ２３に取得された電圧測定値Ｅ２よりも高いため、選択部２４１は、２次電池が時刻ｔ２２よりも前に充電中であったと判断する。選択部２４１は、この判断結果に基づいて、電圧変化テーブル３２を選択する（図４に示すステップＳ５）。電圧変化テーブル３２は、イグニッション信号８１のオフ前に２次電池５が充電していた場合における、２次電池５の端子電圧の変化を示すためである。

（端子電圧変化データの選択）
選択部２４１は、選択した電圧変化テーブル３２に含まれる端子電圧変化データ３２１の中から、温度測定値Ｔ１と、電圧測定値Ｅ１及びＥ２とに対応する端子電圧変化データ３２１を選択する（図４に示すステップＳ６）。

図８は、図２に示す電圧変化テーブル３２の一例を示す図である。図７を参照して、端子電圧変化データ３２１ａ〜３２１ｆは、電圧変化テーブル３２の１行分のデータである。端子電圧変化データ３２１ａ〜３２１ｆの各々は、端子電圧変化データ３１１と同様に、温度と、第１電圧と、第２電圧と、２次電池５の開放電圧とを記録する。電圧変化テーブル３２は、図８に示す端子電圧変化データ３２１ａ〜３２１ｆの他に、様々な端子電圧変化データ３２１を含んでいてもよい。

温度取得部２３により取得された温度測定値Ｔ１が１４℃であり、電圧取得部２２により取得された電圧測定値Ｅ１とＥ２が、Ｅ１ｍ（Ｖ）、Ｅ２ｍ（Ｖ）であると仮定する。この場合、選択部２４１は、電圧変化テーブル３２に含まれる端子電圧変化データ３２１ｂを選択する。選択部２４１は、選択した端子電圧変化データ３２１ｂを選択データ３５として特定部２４２に出力する。

取得された電圧測定値Ｅ１及びＥ２が、端子電圧変化データ３２１に記録された第１電圧及び第２電圧に一致しない場合における選択部２４１の動作は、上記と同様であるため、その説明を省略する。

（開放電圧の特定）
特定部２４２は、端子電圧変化データ３２１ｂを選択データ３５として選択部２４１から受ける。特定部２４２は、その受けた端子電圧変化データ３２１ｂに記録されている開放電圧を、時刻ｔ２２（電源オフ時刻）における２次電池５の開放電圧Ｅｓとして特定する（図４に示すステップＳ７）。

以下、端子電圧変化データ３２１の生成について説明する。端子電圧変化データ３２１は、２次電池が充電を停止した後における端子電圧の変化を予め測定することにより生成される。例えば、２次電池５の温度を１４℃に維持しながら、２次電池５の放電を停止させる。その後、第１電圧、第２電圧、ＯＣＶを測定することにより、端子電圧変化データ３２１を生成できる。端子電圧変化データ３２１の生成は、端子電圧変化データ３１１の生成と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

以上説明したように、イグニッション信号８１がオフされた場合、状態推定装置２０は、電源オフ時刻における電圧測定値Ｅ１と、待機終了時刻における電圧測定値Ｅ２とに２次電池５の開放電圧を推定する。状態推定装置２０は、２次電池５の開放電圧を速やかに推定できるため、推定した開放電圧に基づいてＳＯＣ値１１を補正する機会を増やすことができる。この結果、状態推定装置２０は、ＳＯＣ値１１の誤差を抑制できる。

また、電圧推定部２４は、電源オフ時刻における２次電池５の温度を考慮して、２次電池５の開放電圧Ｅｓを推定する。これにより、２次電池５の開放電圧Ｅｓの推定精度を向上することができる。

上記実施の形態において、状態推定装置２０が温度測定値Ｔ１を用いて２次電池５の開放電圧Ｅｓを推定する例を説明した。しかし、状態推定装置２０は、開放電圧Ｅｓを推定する際に、温度測定値Ｔ１を用いなくてもよい。状態推定装置２０は、温度のカラムを有しない電圧変化テーブル３１及び３２を用いて、開放電圧Ｅｓを推定する。この場合であっても、２次電池５の開放電圧Ｅｓを速やかに推定できる。

上記実施の形態において、状態推定装置２０が電圧測定値Ｅ１を電圧測定値Ｅ２と比較した結果に基づいて、イグニッション信号８１のオフ前に充電しているか否かを判断する例を説明した。しかし、イグニッション信号８１がオフされた場合、状態推定装置２０は、電源オフ時刻よりも前に取得した電流測定値Ｉｏに基づいて、イグニッション信号８１のオフ前に充電しているか否かを判断してもよい。

上記実施の形態において、状態推定装置２０が、電源オフ時刻における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ１として取得する例を説明したが、これに限られない。状態推定装置２０は、２次電池５を流れる電流がゼロとなった時刻における電圧測定値Ｅｏを電圧測定値Ｅ１として取得してもよい。この場合、状態推定装置２０は、２次電池５を流れる電流がゼロとなった時刻から待機時間を経過した時刻において、電圧測定値Ｅ２を取得すればよい。

例えば、状態推定装置２０は、リレー６の状態に基づいて、２次電池５を流れる電流がゼロとなるか否かを判定してもよい。状態推定装置２０は、リレー６がオフされた時刻における電圧測定値Ｅｏを、電圧測定値Ｅ１として取得する。リレー６がオフされた場合、２次電池５は開放状態となる。この結果、２次電池５を流れる電流がゼロとなる。

また、上記実施の形態において、状態推定装置２０の各機能ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

また、状態推定装置２０により実行される処理の一部または全部は、プログラムにより実現されてもよい。そして、上記各実施の形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。

また、上記実施の形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。）により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。

例えば、状態推定装置２０の各機能ブロックを、ソフトウェアにより実現する場合、図１１に示したハードウェア構成（例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力部、出力部等をバスＢｕｓにより接続したハードウェア構成）を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。

また、上記実施の形態における処理方法の実行順序は、上記実施の形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で実行順序を入れ替えてもよい。

前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、大容量ＤＶＤ、次世代ＤＶＤ、半導体メモリを挙げることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１００ 車載システム
１ 電源管理装置
２ 車両制御装置
３ 変換部
４ モータジェネレータ
５ ２次電池
７Ａ 電流センサ
７Ｂ 電圧センサ
７Ｃ 温度センサ
２０ 状態推定装置
２１ 電流取得部
２２ 電圧取得部
２３ 温度取得部
２４ 電圧推定部
２５ 充電状態推定部
２６ 記憶部
２４１ 選択部
２４２ 特定部

Claims (4)

1. ２次電池の正極端子と前記２次電子の負極端子との間の電圧である端子電圧を測定する電圧センサから、前記２次電池を流れる電流がゼロとなった第１時刻における第１電圧測定値と、前記第１時刻から所定の待機時間を経過した第２時刻における第２電圧測定値とを取得する電圧取得部と、
   前記電圧取得部により取得された第１電圧測定値と、前記電圧取得部により取得された第２電圧測定値とに基づいて、前記第１時刻における前記２次電池の開放電圧を推定する電圧推定部と、
   前記電圧推定部により推定された開放電圧に基づいて、前記２次電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、を備える状態推定装置。
2. 請求項１に記載の状態推定装置であって、さらに、
   前記２次電池の温度を測定する温度センサから温度測定値を取得する温度取得部、を備え、
   前記電圧推定部は、前記温度取得部により取得された温度測定値に基づいて前記開放電圧を推定する、状態推定装置。
3. 請求項１又は２に記載の状態推定装置であって、
   前記電圧推定部は、
   前記機器の電源がオフになってからの前記２次電池の開放電圧の時間変化を示す複数の端子電圧変化データの中から、前記取得された第１電圧測定値及び第２電圧測定値に対応する端子電圧変化データを選択する選択部と、
   前記選択部により選択された電圧変化データを参照して、前記第１時刻における前記２次電池の開放電圧を特定する特定部と、を含む状態推定装置。
4. ２次電池の正極端子と前記２次電子の負極端子との間の電圧である端子電圧を測定する電圧センサから、前記２次電池を流れる電流がゼロとなった第１時刻における第１電圧測定値と、前記第１時刻から所定の待機時間を経過した第２時刻における第２電圧測定値とを取得するステップと、
   前記取得された第１電圧測定値と、前記取得された第２電圧測定値とに基づいて、前記第１時刻における前記２次電池の開放電圧を推定するステップと、
   前記推定された開放電圧に基づいて、前記２次電池の充電状態を推定するステップと、を備える状態推定方法。

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