JP4283615B2 - 二次電池の電圧補正方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（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−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリなどの二次電池の電圧を測定し、測定電圧に基づいて充電状態である残存容量（ＳＯＣ：State of Charge）を推定する技術に関する。

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、ＳＯＣ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ＳＯＣ制御を行っている。ＳＯＣ制御を正確に行うためには、充放電を行っている二次電池のＳＯＣを正確に推定することが必要になる。

電池電圧からＳＯＣを推定する従来の方法としては、以下のようなものが知られている。まず、所定期間に電圧Ｖと充放電された電流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切片を電池電圧Ｖｏｃ（無負荷電圧）として求める。また、電流Ｉの積算値∫Ｉを計算し、温度Ｔ、電池電圧Ｖｏｃ、電流積算値∫Ｉの関数から電池の分極電圧Ｖｐを求め、電池電圧Ｖｏｃから分極電圧Ｖｐを減算して、電池の起電力Ｅを求める。次に、予め用意されている起電力−ＳＯＣ特性を参照して、求められた起電力ＥからＳＯＣを推定する。

また、ＨＥＶ等に塔載される二次電池は、単電池または単位電池を複数個直列接続した電池ブロックを複数個組み合わせた電池パックとして構成され、各電池ブロックでのＳＯＣを把握するために、各電池ブロックでＳＯＣの算出を行うことが一般的である。

したがって、この場合のＳＯＣの算出精度は、電池電圧の測定精度に直接依存している。電池電圧の測定精度には、ランダム誤差、オフセット誤差、エージング誤差などが影響する。
特開２００１−２４２２００号公報

しかしながら、上記従来のような電池電圧からＳＯＣを推定する方法では、以下のような問題点がある。

電圧ランダム誤差は、電池ブロック間のＳＯＣ推定誤差への影響が少ないが、電圧オフセット誤差は、電圧測定系が異なる電池ブロック間の電圧には容易に発生し、例えば数１０ｍＶ以下という電圧オフセット誤差を確保するために、高精度の電圧センサや電圧検出回路系を用いるとコストアップとなるため、安価な製品の開発には、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、電池ブロック間のＳＯＣの推定誤差を増大させる、という問題がある。

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、電圧測定系が異なる電池ブロック間における電池電圧の測定精度を向上させた二次電池の電圧補正方法および装置を提供し、それにより、測定された電池電圧にオフセット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。

前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の電圧補正方法は、複数の電圧測定系を有し、各電圧測定系内に複数の二次電池を有する電池システムにおいて測定された電池電圧を補正する方法であって、各電圧測定系内おいて測定した電池電圧から代表電圧を算出する工程と、算出した各代表電圧に基づいて電圧補正値を算出する工程と、電圧補正値に基づいて各電圧測定系における二次電池の測定電圧を補正する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る二次電池の電圧補正方法において、代表電圧は、各電圧測定系内において測定した電池電圧の平均電圧として算出され、この電圧補正方法は、異なる電圧測定系との間の平均電圧の差を算出する工程を含み、電圧補正値は、平均電圧差に基づいて各電圧測定系における平均電圧が等しくなるように算出されることが好ましい。

上記の方法によれば、電圧測定系が異なる例えば電池ブロック間に発生する電圧オフセット誤差を補正することで、電池電圧の測定精度を向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正方法において、代表電圧は、各電圧測定系内において異常と判定された電池の測定電圧を除いて算出されることが好ましい。

この方法によれば、異常と判定された電池の測定電圧を除いて代表（平均）電圧を算出することで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正方法において、代表電圧は、各電圧測定系内において代表電圧からの偏差が所定範囲を超える測定電圧を除いて算出されることが好ましい。

この方法によれば、代表（平均）電圧からの偏差が大きい測定電圧を除いて、代表（平均）電圧を再度算出することで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正方法において、代表電圧は、各電圧測定系内において他の電池との温度差が所定値よりも大きい電池の測定電圧を除いて算出されることが好ましい。

この方法によれば、電池システムとして例えば電池パックを構成する複数の電池ブロックのうち、両端部に配置された電池ブロックは、他の電池ブロックに比べて温度差が発生し易く、容量差がついて、電圧差が生じるので、これら両端部の電池ブロックの測定電圧を代表（平均）電圧の算出から除くことで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正方法において、代表電圧は、異常と判定された電圧測定回路系からの測定電圧を除いて算出されることが好ましい。

この方法によれば、異常な回路系によるオフセット誤差の影響を受けないので、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正方法は、電圧補正値の所定期間における平均値を算出する工程を含むことが好ましい。

この方法によれば、電圧補正値から回路誤差以外の要因を除去することができ、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

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、本発明に係る二次電池の電圧補正方法により得られた電池電圧に基づいて各二次電池の残存容量を算出する工程を含むものである。

この方法によれば、測定精度が向上した電池電圧をＳＯＣの推定に用いることで、電池制御の信頼性が高くなる。特に、電池ブロック間のＳＯＣ推定誤差を軽減して、ＳＯＣ推定精度を向上させるとともに、均等充電時期を正確に把握することができる等の利点がある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る二次電池の電圧補正装置は、複数の電圧測定系を有し、各電圧測定系内に複数の二次電池を有する電池システムにおいて測定された電池電圧を補正する装置であって、各電圧測定系内に設けられ複数の二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、電圧測定部により測定された電池電圧から代表電圧を算出する代表電圧算出部と、各代表電圧に基づいて電圧補正値を算出する電圧補正値算出部と、電圧補正値に基づいて各電圧測定系における二次電池の測定電圧を補正する補正値反映処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る二次電池の電圧補正装置において、代表電圧算出部は、各電圧測定系内において測定した電池電圧の平均電圧として代表電圧を算出し、この電圧補正装置は、異なる電圧測定系との間の平均電圧の差を算出する平均電圧差算出部を備え、電圧補正値算出部は、平均電圧差に基づいて各電圧測定系における平均電圧が等しくなるように電圧補正値を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、電圧測定系が異なる例えば電池ブロック間に発生する電圧オフセット誤差を補正することで、電池電圧の測定精度を向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正装置において、代表電圧算出部は、各電圧測定系内において異常と判定された電池の測定電圧を除いて代表電圧を算出することが好ましい。

この構成によれば、異常と判定された電池の測定電圧を除いて代表（平均）電圧を算出することで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正装置において、代表電圧算出部は、各電圧測定系内において代表電圧からの偏差が所定範囲を超える測定電圧を除いて代表電圧を算出することが好ましい。

この構成によれば、代表（平均）電圧からの偏差が大きい測定電圧を除いて、代表（平均）電圧を再度算出することで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正装置において、代表電圧算出部は、各電圧測定系内において他の電池との温度差が所定値よりも大きい電池の測定電圧を除いて代表電圧を算出することが好ましい。

この構成によれば、電池システムとして例えば電池パックを構成する複数の電池ブロックのうち、両端部に配置された電池ブロックは、他の電池ブロックに比べて温度差が発生し易く、容量差がついて、電圧差が生じるので、これら両端部の電池ブロックの測定電圧を代表（平均）電圧の算出から除くことで、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正装置において、代表電圧算出部は、異常と判定された電圧測定回路系からの測定電圧を除いて代表電圧を算出することが好ましい。

この構成によれば、異常な回路系によるオフセット誤差の影響を受けないので、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る二次電池の電圧補正装置は、前記電圧補正値の所定期間における平均値を算出する補正値平均化処理部を備えることが好ましい。

この構成によれば、電圧補正値から回路誤差以外の要因を除去することができ、電池電圧の測定精度をさらに向上させることができる。

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、本発明に係る二次電池の電圧補正装置における補正値反映処理部により得られた電池電圧に基づいて各二次電池の残存容量を算出する残存容量算出部を備えたものである。

この構成によれば、測定精度が向上した電池電圧をＳＯＣの推定に用いることで、電池制御の信頼性が高くなる。特に、電池ブロック間のＳＯＣ推定誤差を軽減して、ＳＯＣ推定精度を向上させるとともに、均等充電時期を正確に把握することができる等の利点がある。

本発明によれば、電圧測定系が異なる電池ブロック間における電池電圧の測定精度を向上させた二次電池の電圧補正方法および装置を提供し、それにより、測定された電池電圧にオフセット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が可能になる。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池の電圧補正装置および残存容量推定装置を備えた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１において、電池パックシステム１は、電池パック１０と、マイクロコンピュータシステムの一部として、本発明に係る電圧補正装置および残存容量推定装置が含まれる電池用の電子制御ユニット（以下、電池ＥＣＵと略称する）１０１とで構成される。

電池パック１０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−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。図１では、電池パック１０は、２０個の電池ブロック１０−１、１０−２、…、１０−２０から成る。なお、図中、各電池ブロックは、例示の簡略化のため、単一の電池の電気シンボルで表している。また、電池ブロック１０−（２ｉ−１）（ｉ＝１〜１０）を奇数電池ブロックと、電池ブロック１０−２ｉ（ｉ＝１〜１０）を偶数電池ブロックと呼ぶ。

電池ＥＣＵ１０１において、１０２−１は、５個の電池ブロック１０−１、１０−３、１０−５、１０−７、１０−９に対する第１の電圧測定系内に設けられ、電圧センサ（不図示）により検出された各電池ブロックの端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｉ）（ｉ＝１、３、５、７、９）として測定する第１の電圧測定部である。

また、１０２−２は、５個の電池ブロック１０−１１、１０−１３、１０−１５、１０−１７、１０−１９に対する第２の電圧測定系内に設けられ、電圧センサ（不図示）により検出された各電池ブロックの端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｉ）（ｉ＝１１、１３、１５、１７、１９）として測定する第２の電圧測定部である。

また、１０２−３は、５個の電池ブロック１０−２、１０−４、１０−６、１０−８、１０−１０に対する第３の電圧測定系内に設けられ、電圧センサ（不図示）により検出された各電池ブロックの端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｉ）（ｉ＝２、４、６、８、１０）として測定する第３の電圧測定部である。

さらに、１０２−４は、５個の電池ブロック１０−１２、１０−１４、１０−１６、１０−１８、１０−２０に対する第４の電圧測定系内に設けられ、電圧センサ（不図示）により検出された各電池ブロックの端子電圧を所定のサンプリング周期で電圧データＶ（ｉ）（ｉ＝１２、１４、１６、１８、２０）として測定する第４の電圧測定部である。

ここで、上記の各電圧測定部では、従来技術で説明したように、測定した電圧データＶ（ｉ）と、後述する電流測定部１０３からの電流データＩとの複数の組データから、例えば最小二乗法を用いた統計処理により、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（Ｖ）切片）である無負荷電圧を電圧データＶｏ（ｉ）として算出する。

１０３は、電流センサ（不図示）により検出された電池パック１０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（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１０の温度を温度データＴとして測定する温度測定部である。

第１の電圧測定部１０２−１からの電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１、３、５、７、９）と、第２の電圧測定部１０２−２からの電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１１、１３、１５、１７、１９）と、第３の電圧測定部１０２−３からの電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝２、４、６、８、１０）と、第４の電圧測定部１０２−４からの電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１２、１４、１６、１８、２０）は、代表（平均）電圧算出部１０５に入力される。

代表（平均）電圧算出部１０５では、以下の処理が行われる。まず、電池パック１０の一方の端部に配置された電池ブロック１０−１に対応する電圧データＶｏ（１）を除いて、電圧データＶｏ（３）、Ｖｏ（５）、Ｖｏ（７）、Ｖｏ（９）の平均電圧Ｖａｖ１が、第１の電圧測定系の代表電圧として算出される。また、電池パック１０の他方の端部から一つ内側に配置された電池ブロック１０−１９に対応する電圧データＶｏ（１９）を除いて、電圧データＶｏ（１１）、Ｖｏ（１３）、Ｖｏ（１５）、Ｖｏ（１７）の平均電圧Ｖａｖ２が、第２の電圧測定系の代表電圧として算出される。また、電池パック１０の一方の端部から一つ内側に配置された電池ブロック１０−２に対応する電圧データＶｏ（２）を除いて、電圧データＶｏ（４）、Ｖｏ（６）、Ｖｏ（８）、Ｖｏ（１０）の平均電圧Ｖａｖ３が、第３の電圧測定系の代表電圧として算出される。さらに、電池パック１０の他方の端部に配置された電池ブロック１０−２０に対応する電圧データＶｏ（２０）を除いて、電圧データＶｏ（１２）、Ｖｏ（１４）、Ｖｏ（１６）、Ｖｏ（１８）の平均電圧Ｖａｖ４が、第４の電圧測定系の代表電圧として算出される。

ここで、電池パック１０の両端部およびその一つ内側に配置される電池ブロック１０−１、１０−２、１０−１９、１０−２０にそれぞれ対応する電圧データＶｏ（１）、Ｖｏ（２）、Ｖｏ（１９）、Ｖｏ（２０）を除いて平均電圧を算出するのは、両端部およびその近傍に配置された電池ブロックは、他の電池ブロックに比べて温度差が発生し易く、容量差がついて、電圧差が生じるので、これら両端部の電池ブロックの測定電圧を代表（平均）電圧の算出から除くことで、電池電圧の測定精度をさらに向上させるためである。

また、代表（平均）電圧算出部１０５では、電池容量が著しくばらついている等に起因して、異常であると判定された電池ブロックに対応する電圧データ、算出した平均電圧からの偏差が所定範囲を超える電圧データや、電池パック１０から電池ＥＣＵ１０１までのケーブルの断線等に起因して、異常であると判定された電圧測定回路系からの電圧データも、平均電圧の算出から除かれる。

代表（平均）電圧算出部１０５からの平均電圧Ｖａｖ１、Ｖａｖ２、Ｖａｖ３、Ｖａｖ４は、平均電圧差算出部１０６に入力される。平均電圧差算出部１０６では、異なる電圧測定系として、第１の電圧測定系における電池ブロック１０−３、１０−５、１０−７、１０−９に対応する平均電圧Ｖａｖ１と、第３の電圧測定系における隣接する電池ブロック１０−４、１０−６、１０−８、１０−１０に対応する平均電圧Ｖａｖ３との互いに対する差（Ｖａｖ１−Ｖａｖ３、Ｖａｖ３−Ｖａｖ１）だけでなく、第１および第３の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ１とＶａｖ３の平均値と、第２および第４の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ２とＶａｖ４の平均値との差（（（Ｖａｖ１＋Ｖａｖ３）−（Ｖａｖ２＋Ｖａｖ４））／２）が、第１の電圧測定系における平均電圧差ΔＶ１、第３の電圧測定系における平均電圧差ΔＶ３として算出される。

また、平均電圧差算出部１０６では、同様に、異なる電圧測定系として、第２の電圧測定系における電池ブロック１０−１１、１０−１３、１０−１５、１０−１７に対応する平均電圧Ｖａｖ２と、第４の電圧測定系における隣接する電池ブロック１０−１２、１０−１４、１０−１６、１０−１８に対応する平均電圧Ｖａｖ４との互いに対する差（Ｖａｖ２−Ｖａｖ４、Ｖａｖ４−Ｖａｖ２）だけでなく、第１および第３の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ１とＶａｖ３の平均値と、第２および第４の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ２とＶａｖ４の平均値との差（（（Ｖａｖ１＋Ｖａｖ３）−（Ｖａｖ２＋Ｖａｖ４））／２）が、第２の電圧測定系における平均電圧差ΔＶ２、第４の電圧測定系における平均電圧差ΔＶ４として算出される。

電圧補正値算出部１０７は、平均電圧差算出部１０６からの平均電圧差ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４を受けて、第１から第４の電圧測定系における平均電圧が等しくなるように、それぞれ電圧補正値α１、α２、α３、α４を算出する。補正値平均化処理部１０８は、電圧補正値算出部１０７からの電圧補正値α１、α２、α３、α４の所定期間（例えば、数秒間）における平均値αａｖ１、αａｖ２、αａｖ３、αａｖ４を算出する。

補正値反映処理部１０９は、電圧補正値算出部１０７からの電圧補正値の平均値αａｖ１、αａｖ２、αａｖ３、αａｖ４を受けて、第１の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１、３、５、７、９）、第２の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１１、１３、１５、１７、１９）、第３の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝２、４、６、８、１０）、第４の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１２、１４、１６、１８、２０）に、それぞれ電圧補正値の平均値αａｖ１、αａｖ２、αａｖ３、αａｖ４を加算して、各電池ブロックに対応する補正された電圧データＶｃ（ｉ）（ｉ＝１〜２０）を出力する。

また、電流測定部１０３からの電流データＩは、積算容量算出部１１０に入力されて、所定期間における積算容量Ｑが算出される。積算容量算出部１１０により算出された積算容量Ｑは、変化容量算出部１１１に入力され、所定期間（例えば、１分間）における積算容量Ｑの変化量（変化容量）ΔＱが求められる。変化容量ΔＱは、分極電圧算出部１１２に入力される。分極電圧算出部１１２では、参照テーブル（ＬＵＴ）１１２１に予め記憶されている、温度をパラメータとした変化容量ΔＱ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に基づいて、分極電圧Ｖｐｏｌが算出される。なお、例えばＨＥＶ用途の場合、−３０℃〜＋６０℃までの温度範囲をカバーできるような特性曲線が参照データとしてＬＵＴ１１２１に格納されている。

次に、起電力算出部１１３が、先に説明したように、補正値反映部１０９により得られた補正電圧データＶｃ（ｉ）から、分極電圧算出部１１２により得られた分極電圧Ｖｐｏｌを減算して、起電力Ｖｅｑ（平衡電位）を算出する。このようにして算出された起電力Ｖｅｑは、残存容量算出部１１４に入力される。残存容量算出部１１４では、参照テーブル（ＬＵＴ）１１４１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ＳＯＣ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に基づいて、各電池ブロックの残存容量ＳＯＣが算出される。なお、例えばＨＥＶ用途の場合、−３０℃〜＋６０℃までの温度範囲をカバーできるような特性曲線が参照データとしてＬＵＴ１１４１に格納されている。

次に、以上のように構成された電池パックシステムにおける補正された電池電圧を用いた残存容量推定の処理手順について、図２を参照して説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池の電圧補正方法を用いた残存容量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２において、まず、電圧データＶ（ｉ）と電流データＩを組データとして測定する（Ｓ２０１）。次に、代表（平均）電圧算出処理工程Ｓ２０２において、上記で説明したように、第１の電圧測定部１０２−１により得られた電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝３、５、７、９）から第１の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ１を、第２の電圧測定部１０２−２により得られた電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１１、１３、１５、１７）から第２の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ２を、第３の電圧測定部１０２−３により得られた電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝４、６、８、１０）から第３の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ３を、また第４の電圧測定部１０２−４により得られた電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１２、１４、１６、１８）から第４の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ４を算出する（図２では、まとめてＶａｖで表している）。

次に、平均電圧差算出工程Ｓ２０３において、第１の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ１と第３の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ３との互いに対する差に加えて、平均電圧Ｖａｖ１とＶａｖ３との平均値と、第２の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ２と第４の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ４との平均値との差から、第１の電圧測定系に対する平均電圧差ΔＶ１、第３の電圧測定系に対する平均電圧差ΔＶ３を算出する。また、同様に、第２の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ２と第４の電圧測定系における平均電圧Ｖａｖ４との互いに対する差に加えて、平均電圧Ｖａｖ１とＶａｖ３との平均値と、平均電圧Ｖａｖ２と平均電圧Ｖａｖ４との平均値との差から、第２の電圧測定系に対する平均電圧差ΔＶ２、第４の電圧測定系に対する平均電圧差ΔＶ４を算出する。

次に、電圧補正値算出処理工程Ｓ２０４において、平均電圧差ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３、ΔＶ４から、第１から第４の電圧測定系における平均電圧が等しくなるように、それぞれ電圧補正値α１、α２、α３、α４を算出する。そして、補正値平均化処理工程Ｓ２０５において、電圧補正値α１、α２、α３、α４の所定期間（例えば、数秒間）における平均値αａｖ１、αａｖ２、αａｖ３、αａｖ４を算出する。

次に、補正値反映処理工程Ｓ２０６において、第１の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１、３、５、７、９）、第２の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１１、１３、１５、１７、１９）、第３の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝２、４、６、８、１０）、第４の電圧測定系の電圧データＶｏ（ｉ）（ｉ＝１２、１４、１６、１８、２０）に、それぞれ電圧補正値の平均値αａｖ１、αａｖ２、αａｖ３、αａｖ４を加算して、各電池ブロックに対応する補正された電圧データＶｃ（ｉ）（ｉ＝１〜２０）を求める。

一方、積算容量算出処理工程２０７において、ステップＳ２０１で測定された電流データＩに基づいて、電流積算により積算容量Ｑを算出する。次に、変化容量算出処理工程Ｓ２０８において、積算容量Ｑの所定期間（例えば、１分間）における変化量（変化容量）ΔＱを算出する。そして、分極電圧算出処理工程Ｓ２０９において、変化容量ΔＱから、温度データＴをパラメータとした分極電圧Ｖｐｏｌ−ΔＱ特性データが予め記憶されている参照テーブルに基づいて、分極電圧Ｖｐｏｌを算出する。

次に、起電力算出処理工程Ｓ２１０において、補正値反映処理工程Ｓ２０６で算出された補正電圧データＶｃ（ｉ）から、分極電圧算出処理工程Ｓ２０９で算出された分極電圧Ｖｐｏｌを減算して、起電力Ｖｅｑを算出する。そして、残存容量算出処理工程Ｓ２１１において、起電力算出処理工程Ｓ２１０で算出された起電力Ｖｅｑから、温度データＴをパラメータとした起電力Ｖｅｑ−残存容量ＳＯＣ特性データが予め記憶されている参照テーブルに基づいて、残存容量ＳＯＣを算出する。

以上のように、本実施形態によれば、電池パック１０内における奇数電池ブロック１０−（２ｉ−１）（ｉ＝１〜１０）と偶数電池ブロック１０−２ｉ（ｉ＝１〜１０）との間で発生する電圧差（オフセット誤差）を補正することが可能になる。これにより、測定精度が向上した電池電圧をＳＯＣの推定に用いることで、電池制御の信頼性が高くなる。特に、電池ブロック間のＳＯＣ推定誤差を軽減して、ＳＯＣ推定精度を向上させるとともに、均等充電時期を正確に把握することができる等の利点がある。

なお、本実施形態では、異なる電圧測定系が４系統（第１から第４の電圧測定系）ある、ＨＥＶに塔載される電池パックシステムを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、異なる電圧測定系が２系統ある、バックアップ電源を塔載した電源システム等にも適用可能である。

本発明に係る二次電池の電圧補正方法および装置は、電圧測定系が異なる電池ブロック間における電池電圧の測定精度を向上させた、それにより、測定された電池電圧にオフセット誤差を含む場合でも、ＳＯＣを高精度に推定できることで、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）、燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド車両等の電動車両等や、バックアップ電源を塔載した電源システム等の用途に有用である。

本発明の一実施形態に係る二次電池の電圧補正装置および残存容量推定装置を備えた電池パックシステムの一構成例を示すブロック図 本発明の一実施形態に係る二次電池の電圧補正方法を用いた残存容量推定方法における処理手順を示すフローチャート

符号の説明

１ 電池パックシステム
１０ 電池パック
１０−１〜１０−２０ 電池ブロック
１０１ 電池ＥＣＵ（残存容量推定装置）
１０２−１ 第１の電圧測定部
１０２−２ 第２の電圧測定部
１０２−３ 第３の電圧測定部
１０２−４ 第４の電圧測定部
１０３ 電流測定部
１０４ 温度測定部
１０５ 代表（平均）電圧算出部
１０６ 平均電圧差算出部
１０７ 電圧補正値算出部
１０８ 補正値平均化処理部
１０９ 補正値反映処理部
１１０ 積算容量算出部
１１１ 変化容量算出部
１１２ 分極電圧算出部
１１２１ 参照テーブル（ＬＵＴ）
１１３ 起電力算出部
１１４ 残存容量算出部
１１４１ 参照テーブル（ＬＵＴ）
Ｓ２０２ 代表（平均）電圧算出工程
Ｓ２０３ 平均電圧差算出工程
Ｓ２０４ 電圧補正値算出工程
Ｓ２０５ 補正値平均化処理工程
Ｓ２０６ 補正値反映処理工程

Claims (18)

1. 複数の電圧測定系を有し、各電圧測定系内に複数の二次電池を有する電池システムにおいて測定された電池電圧を補正する方法であって、
   各電圧測定系内おいて測定した電池電圧から代表電圧を算出する工程と、
   算出した各代表電圧に基づいて電圧補正値を算出する工程と、
   前記電圧補正値に基づいて各電圧測定系における前記二次電池の測定電圧を補正する工程とを含むことを特徴とする二次電池の電圧補正方法。
2. 前記代表電圧は、各電圧測定系内において測定した電池電圧の平均電圧として算出され、前記二次電池の電圧補正方法は、異なる電圧測定系との間の前記平均電圧の差を算出する工程を含み、前記電圧補正値は、前記平均電圧差に基づいて各電圧測定系における平均電圧が等しくなるように算出される請求項１記載の二次電池の電圧補正方法。
3. 前記代表電圧は、各電圧測定系内において異常と判定された電池の測定電圧を除いて算出される請求項１または２記載の二次電池の電圧補正方法。
4. 前記代表電圧は、各電圧測定系内において前記代表電圧からの偏差が所定範囲を超える測定電圧を除いて算出される請求項１から３のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法。
5. 前記代表電圧は、各電圧測定系内において他の電池との温度差が所定値よりも大きい電池の測定電圧を除いて算出される請求項１から４のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法。
6. 前記代表電圧は、異常と判定された電圧検出回路系からの測定電圧を除いて算出される請求項１から５のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法。
7. 前記二次電池の電圧補正方法は、前記電圧補正値の所定期間における平均値を算出する工程を含む請求項１から６のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法。
8. 前記二次電池は、単電池または単位電池を複数個直列に接続した電池ブロックから成る請求項１から７のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正方法により得られた電池電圧に基づいて各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。
10. 複数の電圧測定系を有し、各電圧測定系内に複数の二次電池を有する電池システムにおいて測定された電池電圧を補正する装置であって、
    各電圧測定系内に設けられ前記複数の二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、
    前記電圧測定部により測定された電池電圧から代表電圧を算出する代表電圧算出部と、
    各代表電圧に基づいて電圧補正値を算出する電圧補正値算出部と、
    前記電圧補正値に基づいて各電圧測定系における前記二次電池の測定電圧を補正する補正値反映処理部とを備えたことを特徴とする二次電池の電圧補正装置。
11. 前記代表電圧算出部は、各電圧測定系内において測定した電池電圧の平均電圧として前記代表電圧を算出し、前記二次電池の電圧補正装置は、異なる電圧測定系との間の前記平均電圧の差を算出する平均電圧差算出部を備え、前記電圧補正値算出部は、前記平均電圧差に基づいて各電圧測定系における平均電圧が等しくなるように前記電圧補正値を算出する請求項１０記載の二次電池の電圧補正装置。
12. 前記代表電圧算出部は、各電圧測定系内において異常と判定された電池の測定電圧を除いて前記代表電圧を算出する請求項１０または１１記載の二次電池の電圧補正装置。
13. 前記代表電圧算出部は、各電圧測定系内において前記代表電圧からの偏差が所定範囲を超える測定電圧を除いて前記代表電圧を算出する請求項１０から１２のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置。
14. 前記代表電圧算出部は、各電圧測定系内において他の電池との温度差が所定値よりも大きい電池の測定電圧を除いて前記代表電圧を算出する請求項１０から１３のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置。
15. 前記代表電圧算出部は、異常と判定された電圧検出回路系からの測定電圧を除いて前記代表電圧を算出する請求項１０から１４のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置。
16. 前記二次電池の電圧補正装置は、前記電圧補正値の所定期間における平均値を算出する電圧補正値平均化処理部を備えた請求項１０から１５のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置。
17. 前記二次電池は、単電池または単位電池を複数個直列に接続した電池ブロックから成る請求項１０から１６のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置。
18. 請求項１０から１７のいずれか一項記載の二次電池の電圧補正装置における前記補正値反映処理部により得られた電池電圧に基づいて各二次電池の残存容量を算出する残存容量算出部を備えた二次電池の残存容量推定装置。

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