JP6155774B2 - 状態推定装置及び状態推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子の充電状態を推定する技術に関する。

従来から、蓄電素子の充電状態を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１）。例えば、蓄電素子の充放電停止中に開放電圧を推定し、推定した開放電圧から蓄電素子の充電状態を推定する開放電圧法と、蓄電素子の充放電中における充放電電流の積算値から蓄電素子の充電状態を推定する電流積算法と、を組み合わせて蓄電素子の充電状態を推定する技術が知られている。

特開２０１２−１４９９４７号公報

開放電圧法では、充放電停止からの経過時間が短いほど、推定される充電状態の誤差が大きくなり、電流積算法では、積算値が増加するほど、推定される充電状態の誤差が大きくなる。従来では、開放電圧法の誤差と電流積算法の誤差から算出される合算誤差が予め定められた基準誤差を超えないように、開放電圧法と電流積算法の各々に個別基準誤差が設定されていた。開放電圧法では、個別基準誤差に基づいて一定の基準時間が設定され、蓄電素子の充放電停止から基準時間が経過した時点の蓄電素子の端子電圧から開放電圧を推定し、充電状態を推定していた。

しかし、一定に設定された基準時間を用いて充電状態を推定する従来の技術では、種々の問題が生じることがあった。例えば、基準時間が比較的長く設定されると、充放電停止中に充電状態が推定される頻度が低下し、充電状態が推定されない期間が延長されて、充電状態の誤差が増大する問題が生じていた。また、基準時間を比較的短く設定されると、充電状態が推定される頻度は高いものの、そもそも推定される充電状態の誤差が大きい問題が生じていた。基準時間を適切に設定して、蓄電素子の充電状態を従来よりも精度良く推定する技術が望まれている。

本発明は、蓄電素子の充電状態を推定する技術を提供することにある。

本明細書によって開示される状態推定装置は、蓄電素子の充電状態を推定する状態推定装置であって、充放電停止からの経過時間と前記充電状態の推定誤差との第１相関関係が記憶された記憶部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充放電停止状態における端子電圧及び前記経過時間から、前記蓄電素子の充放電停止状態における第１充電状態、及び、第１推定誤差を推定する第１推定処理と、前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値から、前記蓄電素子の充放電状態における第２充電状態、及び、第２推定誤差を推定する第２推定処理と、を実行し、前記第１推定処理では、前記第１推定誤差と前記第２推定誤差とから合算誤差を算出し、前記経過時間が、前記合算誤差と前記第１相関関係から決定される基準時間以上になった場合、前記第１推定誤差を推定する。

本明細書では、また、上記の状態推定装置で実行される状態推定方法も開示する。本明細書によって開示される状態推定方法は、前記蓄電素子の充放電停止状態における端子電圧及び前記経過時間から、前記蓄電素子の充放電停止状態における第１充電状態、及び、第１推定誤差を推定する第１推定工程と、前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値から、前記蓄電素子の充放電状態における第２充電状態、及び、第２推定誤差を推定する第２推定工程と、を備え、前記第１推定工程では、前記第１推定誤差と前記第２推定誤差とから合算誤差を算出し、充放電停止からの経過時間が、前記合算誤差に対応する基準時間以上になった場合、前記第１推定誤差を推定する。

本明細書によって開示される発明によれば、一定の基準時間が設定されていた従来よりも蓄電素子の充電状態を精度良く推定することができる。

電池パックの構成を示す概略図 電池モジュールの構成を示す概略図 実施形態１のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート 実施形態１のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート 絶対積算値と誤差値との関係を示すグラフ 放電終了後の単電池の電圧値の変化を示すグラフ ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示すグラフ 誤差値と経過時間と時間変化との関係を示す表 実施形態２のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート 実施形態２のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート 実施形態３のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート 実施形態３のＳＯＣ推定処理を示すフローチャート

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の状態推定装置の概要について説明する。
本明細書によって開示される状態推定装置は、前記蓄電素子の充放電停止からの経過時間と前記充電状態の推定誤差との第１相関関係が記憶された記憶部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充放電停止からの前記経過時間が所定の基準時間に達したことを条件に前記蓄電素子の端子電圧に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定するとともに前記経過時間から前記第１相関関係に基づいてその充電状態の推定誤差を決定する第１推定処理と、前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定すると共にその充電状態の推定誤差を決定する第２推定処理と、を繰り返し実行し、前記第１推定処理を前回に実行したときの推定誤差と前記第２推定処理を前回に実行したときの推定誤差とから算出した合算誤差が大きいほど次回の前記第１推定処理における前記基準時間を短く設定する、構成である。

この状態推定装置では、蓄電素子の端子電圧から充電状態を推定する第１推定処理と、蓄電素子の電流積算から充電状態を推定する第２推定処理とがほとんど交互に繰り返し行われる。第１推定処理は、蓄電素子の充放電が停止してからの経過時間が所定の基準時間に達したことを条件に行われ、前回の第１及び第２の両推定処理における推定誤差から算出した合算誤差が大きいほど、その基準時間が短く設定されるから、合算誤差が大きくなると、第１推定処理の実行頻度が高くなって全体の推定誤差が抑えられる。

上記の状態推定装置では、前記制御部は、蓄電素子の充放電停止からの経過時間が前記基準時間に達したときには、前記第１推定処理を行ったあとに、その基準時間を、前記第１推定処理を実行した時の基準時間よりも長い時間に更新するようにしてもよい。

第１推定処理の実行によって充電状態の推定誤差が低く抑えられたから、第１推定処理の頻度が低くなってもよく、推定精度を向上させるためである。

この状態推定装置では、第１推定処理において、前記蓄電素子が充放電状態になって前記第２推定処理が開始されるまでに、前記基準時間の更新と、前記第１推定処理の推定誤差の決定と、を繰り返し実行するようにしてもよい。

この状態推定装置によれば、充放電停止状態が継続している間に亘って、基準時間の更新を繰り返し、第１推定処理を繰り返すので、充放電停止状態が継続している間に経過時間を長くとることができ、充電状態の推定精度を向上させ続けることができる。

上記の状態推定装置では、前記制御部は、前記第１推定処理の推定誤差と前記第２推定処理の推定誤差とを足し合わせて前記合算誤差を算出する構成を有してもよい。この状態推定装置によれば、第１推定誤差と第２推定誤差を足し合わせることで合算誤差を算出することができ、例えば第１推定誤差と第２推定誤差の２乗和平方根を合算誤差として算出する場合に比べて、算出に必要な処理が少なく、合算誤差を容易に算出することができる。

上記の状態推定装置では、前記記憶部は、前記充電状態の推定誤差と前記端子電圧の時間変化との第２相関関係が更に記憶され、前記制御部は、前記第１推定処理において、前記端子電圧と前記経過時間から前記端子電圧の時間変化を推定し、推定された前記端子電圧の時間変化が、前記合算誤差と前記第２相関関係から決定される許容値以下になった場合、前記経過時間が前記基準時間以上になったと推定し、更に、前記端子電圧の時間変化が前記許容値以下になった場合、前記許容値を当該許容値よりも小さい値に更新し、前記端子電圧の時間変化が、更新された前記許容値に到達した場合、前記第１推定誤差を再度推定して更新する構成を有してもよい。

この状態推定装置では、充放電を停止した際の蓄電素子の充電状態の誤差を示す合算誤差に基づいて許容値を決定し、第１推定誤差を推定する。そして、端子電圧の時間変化が許容値以下になった場合に、許容値をより小さい値に更新する。そして、端子電圧の時間変化が更新された許容値以下になった場合には、第１充電状態を再度推定して更新する。このように、第１充電状態を更新することで、合算誤差に基づいて推定された第１充電状態よりも更に精度の良い第１充電状態を推定することができる。

本明細書では、また、上記の状態推定装置で実行される状態推定方法も開示する。本明細書によって開示される状態推定方法は、蓄電素子の充電状態を推定する状態推定方法であって、前記蓄電素子の充放電停止状態における端子電圧及び前記経過時間から、前記蓄電素子の充放電停止状態における第１充電状態、及び、第１推定誤差を推定する第１推定工程と、前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値から、前記蓄電素子の充放電状態における第２充電状態、及び、第２推定誤差を推定する第２推定工程と、を備え、前記第１推定工程では、前記第１推定誤差と前記第２推定誤差とから合算誤差を算出し、充放電停止からの経過時間が、前記合算誤差に対応する基準時間以上になった場合、前記第１推定誤差を推定する。

この状態推定方法では、第１推定工程において、充放電を停止した際の蓄電素子の充電状態の誤差を示す合算誤差に基づいて第１推定誤差を推定することから、充放電を停止した際の充電状態よりも精度の良い第１充電状態を推定することができる。

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１から図８を参照しつつ説明する。
１．状態推定装置の構成
図１は、本実施形態における電池パック６０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック６０は、例えば電気自動車やハイブリット自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。

図１に示すように、電池パック６０は、複数の単電池１４（図２参照）から構成される組電池１２と、センサユニット３０や通信部２８等が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）２０とを含む複数個の電池モジュール１０を有するとともに、これらの電池モジュール１０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６２、及び電流センサ６４を有する。ＢＭ６２及びＣＳ２０は、状態推定装置の一例であり、単電池１４は、蓄電素子の一例である。

各電池モジュール１０の組電池１２及び電流センサ６４は、配線６８を介して直列に接続されており、電気自動車等の外部に設けられた充電器１８、または、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。

ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０の他、電流センサ６４を用いて組電池１２の充電電流または放電電流（以下、充放電電流という）の電流値Ｉ［Ａ］を所定期間毎に測定する電流計測部７２、及び通信部７４を備える。ＣＰＵ７０は、制御部の一例である。

図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７６と、アナログ信号として測定される電流値Ｉをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）７８と、を有する。メモリ７６には、ＣＳ２０の動作を制御するための各種のプログラム（電池管理プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から読み出したプログラムに従って、後述する充電状態推定処理を実行するなど、各部の制御を行う。メモリ７６は、記憶部の一例である。

メモリ７６には、また、後述して説明する各単電池１４の第１対応表（図５参照）、第２対応表（図７参照）、及び第３対応表（図８参照）が記憶されている。第１対応表では、組電池１２の充放電状態における電流値Ｉの絶対値を積算した絶対積算値ＩＺと、各単電池１４のＳＯＣ［％］の誤差値ΔＣとの相関関係が記憶されており、原点を通る直線で示される。ここで、「ＳＯＣ（state of charge）」とは、蓄電素子の充電状態を示しており、満充電状態においてＳＯＣが１００％となり、完放電状態においてＳＯＣが０％となる。誤差値ΔＣは、電流センサ６４の測定誤差に基づいて決定される値である。

また、第２対応表では、各単電池１４のＳＯＣと開放電圧（以下、ＯＣＶ）との相関関係が記憶されている。また、第３対応表では、各単電池１４の充放電停止からの経過時間Ｔ［秒］と誤差値ΔＣとの相関関係が記憶されている。第３対応表は、第１相関関係の一例である。

通信部７４は、通信ライン８０を介して各電池モジュール１０のＣＳ２０と接続されており、後述するように各ＣＳ２０で測定された電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報を受け取る。ＣＰＵ７０は、これらの情報を用いて組電池１２の充放電を制御するとともに、各単電池１４のＳＯＣを推定する。

なお、電池パック６０には、この他に、ユーザからの入力を受け付ける操作部（図示せず）、組電池１２の劣化状態等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部（図示せず）が設けられている。

図２に、電池モジュール１０の構成を概略的に示す。組電池１２は、複数の単電池１４が直列接続された構成であり、各単電池１４は、繰り返し充放電可能な二次電池である。より具体的には、単電池１４は、満充電時の両端間の電圧値が略４Ｖとなるリチウムイオン電池であり、特に、正極活物質として２種類以上のリチウム含有金属酸化物を用いたリチウムイオン電池である。尚、上記のリチウム含有金属酸化物としては、例えば、Ｃｏ、ＭｎあるいはＮｉ等の各元素を１種類又は２種類以上含むものを用いることができる。また、結晶構造で言うと、スピネル構造を有するリチウム含有金属酸化物と層状構造を有するリチウム含有金属酸化物とを混合してなるものを正極活物質としている。

また、ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６を含むセンサユニット３０と通信部２８とを含む。電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各単電池１４の両端に接続され、各単電池１４の両端間の電圧値Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。温度センサ２６は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各単電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。各単電池１４の両端間の電圧値Ｖが、端子電圧の一例である。

通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳ２０で測定された上記電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧値Ｖや温度Ｄ等をメモリ７６に記憶する。

２．ＳＯＣ推定処理
次に、図３から図８を用いて、単電池１４の充電状態を推定するＳＯＣ推定処理について説明する。ＳＯＣ推定処理では、単電池１４の充放電停止状態において、単電池１４の両端間の電圧値Ｖを測定し、測定した電圧値Ｖから推定した単電池１４のＯＣＶから単電池１４のＳＯＣ及び誤差値ΔＣを推定する開放電圧法を実行する。また、単電池１４の充放電状態において、組電池１２の充放電電流の電流値Ｉを測定し、測定した電流値Ｉの積算値から単電池１４のＳＯＣ及び誤差値ΔＣを推定する電流積算法を実行する。

使用状態の単電池１４では、充放電状態と充放電停止状態とが交互に繰り返されており、それに伴ってＳＯＣ推定処理では、電流積算法と開放電圧法とが交互に繰り返し実行される。本実施形態では、１回以上の充放電状態及び充放電停止状態が実現されて、充放電停止状態（スリープ状態）にある単電池１４の充電状態を推定する例について説明する。

そのため、メモリ７６には、１回以上の電流積算法及び開放電圧法で推定された単電池１４のＳＯＣ及びその誤差値ΔＣが記憶されている。以下の説明において、ＳＯＣ推定処理を開始する際の単電池１４のＳＯＣ及び誤差値ΔＣを、ＳＯＣ１及び誤差値ΔＣ１とする。ＳＯＣ１及び誤差値ΔＣ１は、後述して説明する開放電圧法によって推定されてメモリ７６に記憶されている。ＳＯＣ１は、第１充電状態の一例であり、誤差値ΔＣ１は、第１推定誤差の一例である。

なお、ＳＯＣ推定処理は、組電池１２に含まれる各単電池１４毎に実行されても良ければ、特定の単電池１４にのみ行われても良い。本実施形態では、組電池１２に含まれる各単電池１４のうち、最も劣化の早い単電池１４、つまり、測定された電圧値Ｖが最も小さい単電池１４にのみＳＯＣ推定処理が実行される。

電池パック６０では、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等、ユーザによって電池パック６０が起動されると、ＢＭ６２及びＣＳ２０が起動し、組電池１２への充放電が開始される。ＢＭ６２が起動すると、ＣＰＵ７０はメモリ７６からプログラムを読み出し、ＳＯＣ推定処理を開始する。ＣＰＵ７０は、ＳＯＣ推定処理を開始すると、単電池１４の温度Ｄ及び電圧値Ｖの測定を開始し、組電池１２の電流値Ｉの測定を開始する（Ｓ２）。

次に、ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電状態であるか否かを示す充放電ステータスを確認する（Ｓ４）。具体的には、ＣＰＵ７０は、電流値Ｉを用いて、単電池１４が充放電状態であるか否かを確認し、例えば電気自動車が停止し、あるいは電気自動車への充電が停止等して電流値Ｉがゼロである場合、単電池１４が充放電停止状態であることを検出する（Ｓ４：ＮＯ）。ここで、「電流値Ｉがゼロ」となる状態とは、電流値Ｉが完全にゼロとなる状態だけでなく、電流値Ｉがほぼゼロになった状態、すなわち、予め定められた充電終了電流以下となった状態をも意味する。

一方、ＣＰＵ７０は、電流値Ｉがゼロでない場合、単電池１４が充放電状態であることを検出する（Ｓ４：ＹＥＳ）。本実施形態では、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等により、単電池１４の充放電電流がゼロではない充放電状態となっており、ＣＰＵ７０は、まず、Ｓ６からＳ１４で示す電流積算法を実行する。

（電流積算法）
充放電状態において、ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電状態であることが検出されてから測定された電流値Ｉを加算して電流積算値ＩＮを算出するとともに、当該電流値Ｉの絶対値を加算して絶対積算値ＩＺを算出し（Ｓ６）、再度、充放電ステータスを確認する（Ｓ８）。ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電状態に維持されている場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、Ｓ６からの処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ７０は、電流値Ｉがゼロとなり、単電池１４が充放電停止状態に切り替わると（Ｓ８：ＮＯ）、算出された電流積算値ＩＮと絶対積算値ＩＺからＳＯＣ及び誤差値ΔＣを推定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電停止状態に切り替わる直前の電流積算値ＩＮを、単電池１４が満充電状態から完放電状態までに放電する電流値Ｉの電流積算値ＩＮを意味する電池容量で除して容量変動率ΔＳＯＣを算出する。ＣＰＵ７０は、メモリ７６からＳＯＣ１を読み出し、読み出したＳＯＣ１に容量変動率ΔＳＯＣを加えて、単電池１４の充放電状態におけるＳＯＣ２を推定する。ＳＯＣ２は、第２充電状態の一例である。

また、ＣＰＵ７０は、メモリ７６に記憶された第１対応表において、単電池１４が充放電停止状態に切り替わる直前の絶対積算値ＩＺに対応する誤差値ΔＣを選出し、選出した誤差値ΔＣを単電池１４の充放電状態における誤差値ΔＣ２として推定する。ＣＰＵ７０は、ＳＯＣ２及び誤差値ΔＣ２を推定すると、経過時間Ｔをリセットし（Ｓ１２）、推定されたＳＯＣ２及び誤差値ΔＣ２をメモリ７６に記憶する（Ｓ１４）。誤差値ΔＣ２は、第２推定誤差の一例である。

ＣＰＵ７０は、充放電ステータスを確認し、単電池１４が充放電停止状態であることを検出すると（Ｓ４：ＮＯ）、次に、Ｓ２０からＳ５６で示す開放電圧法を実行する。

（開放電圧法）
充放電停止状態において、ＣＰＵ７０は、充放電停止状態であることが検出されてからの経過時間Ｔの計時を開始し（Ｓ２０）、所定時間毎に電圧値Ｖを経過時間Ｔに関連付けて測定する。次に、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から誤差値ΔＣ１及び誤差値ΔＣ２を読み出す（Ｓ２２、Ｓ２４）。誤差値ΔＣ１は、開放電圧法によって推定されてメモリ７６に記憶されていることから、前回の開放電圧法において記憶された誤差値ΔＣということができる。また、誤差値ΔＣ２は、直前の電流積算法において記憶された誤差値ΔＣということができる。

ＣＰＵ７０は、読み出した誤差値ΔＣ１と誤差値ΔＣ２とを加算して、合算誤差ΔＣＳを算出する（Ｓ２６）。そして、メモリ７６に記憶された第３対応表において、算出された合算誤差ΔＣＳに対応する経過時間Ｔを選出し、選出した経過時間Ｔを基準時間ＫＴに設定する（Ｓ２８）。
ΔＣＳ＝ΔＣ１＋ΔＣ２

図６に、充放電停止状態における電圧値Ｖの変化を示す。図６に示すように、単電池１４では、所定のＳＯＣ（図６では５０％）までの放電が終了すると、放電終了後に単電池１４の電圧値Ｖが比較的長い経過時間ＴをかけてＯＣＶにまで上昇して収束する。そのため、電圧値Ｖを測定する経過時間Ｔが長くなるほど、電圧値ＶからＯＣＶを精度良く推定することができ、推定されたＯＣＶからＳＯＣを精度良く推定することができる。従って、図８に示す第３対応表では、電圧値Ｖを測定する経過時間Ｔが長くなるほど、ＳＯＣの誤差値ΔＣが小さく設定されている。

ＣＰＵ７０は、第３対応表に従って、合算誤差ΔＣＳが４％以上である場合、基準時間ＫＴをＴ１に設定する（Ｓ３０）。また、合算誤差ΔＣＳが３％以上４％未満である場合、基準時間ＫＴをＴ２（＞Ｔ１）に設定する（Ｓ３２）。また、合算誤差ΔＣＳが３％未満である場合、基準時間ＫＴをＴ３（＞Ｔ２）に設定する（Ｓ３４）。

次に、ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔを基準時間ＫＴと比較する（Ｓ３６）。ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが基準時間ＫＴより短い場合（Ｓ３６：ＮＯ）、再度、充放電ステータスを確認する（Ｓ３８）。ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電停止状態に維持されている場合（Ｓ３８：ＮＯ）、Ｓ３６からの処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが基準時間ＫＴ以上になった場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、経過時間Ｔが基準時間ＫＴ以上になるまでに測定された電圧値Ｖから、公知の手法を用いてＯＣＶを推定する（Ｓ４０）。ＣＰＵ７０は、メモリ７６に記憶された第２対応表において、推定されたＯＣＶに対応するＳＯＣを選出し、選出したＳＯＣを単電池１４の充放電停止状態におけるＳＯＣ３として推定する（Ｓ４２）。ＳＯＣ３は、第１充電状態の別例である。

また、ＣＰＵ７０は、第３対応表において基準時間ＫＴに対応する誤差値ΔＣの値を、単電池１４の充放電停止状態における誤差値ΔＣ３として推定する。図８に示すように、第３対応表が誤差値ΔＣの範囲として設定されている場合には、その最小値を誤差値ΔＣ３として推定しても良い。ＣＰＵ７０は、ＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３を推定すると、電流積算値ＩＮ及び絶対積算値ＩＺをリセットし（Ｓ４４）、推定されたＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３をメモリ７６に記憶する（Ｓ４６）。誤差値ΔＣ３は、第１推定誤差の別例である。

次に、ＣＰＵ７０は、基準時間ＫＴを更新し、基準時間ＫＴを現在設定されている時間より長い時間に設定する（Ｓ４８）。ＣＰＵ７０は、基準時間ＫＴがＴ１に設定されている場合、基準時間ＫＴをＴ２に更新し（Ｓ５０）、Ｓ３６からの処理を繰り返す。また、基準時間ＫＴがＴ２に設定されている場合、基準時間ＫＴをＴ３に更新し（Ｓ５２）、Ｓ３６からの処理を繰り返す。

Ｓ３６からの処理において、ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが更新された基準時間ＫＴ以上になった場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、再度、ＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３を推定し、以前に記憶されたＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３に代えて、新たに推定されたＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３をメモリ７６に上書きして記憶する（Ｓ４６）。ＣＰＵ７０は、充放電停止状態が継続されている間に亘って、基準時間ＫＴの更新を繰り返し、ＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３の推定を繰り返す。

一方、基準時間ＫＴがＴ３に設定されている場合、基準時間ＫＴを現在設定されている時間より長い時間に設定することができない。ＣＰＵ７０は、この場合に、ＳＯＣ３及び誤差値ΔＣ３の推定を停止し、単電池１４の温度Ｄ及び電圧値Ｖの測定、及び組電池１２の電流値Ｉの測定を終了する（Ｓ５４）。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２及びＣＳ２０を停止させてスリープ状態に移行し（Ｓ５６）、ＳＯＣ推定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが基準時間ＫＴ以下の場合であって（Ｓ３６：ＮＯ）、且つ、電流値Ｉがゼロでなくなり、単電池１４が充放電状態に切り替わると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、再びＳ６からＳ１４で示す電流積算法を再び実行する。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池パック６０では、単電池１４の充放電停止状態に実行される開放電圧法において、合算誤差ΔＣＳに基づいてＳＯＣを推定する。

開放電圧法では、単電池１４のＯＣＶの値からＳＯＣを求めることから、推定される誤差値ΔＣも現状の単電池１４を反映した値となる。その一方、電流積算法では、電流センサ６４の測定誤差に基づいて誤差値ΔＣが推定されることから、推定される誤差値ΔＣは、単電池１４の誤差値ΔＣの増減分を示す相対的なものとなる。そのため、単電池１４の充放電状態が終了し、充放電停止状態に切り替わった際の誤差値ΔＣは、当該充放電状態よりも前の充放電停止状態において推定された誤差値ΔＣに、当該充放電状態において推定された誤差値ΔＣを加えた合算誤差ΔＣＳとなる。

つまり、この電池パック６０では、単電池１４の充放電停止状態に実行される開放電圧法において、単電池１４が充放電停止状態に切り替わった際の誤差値ΔＣである合算誤差ΔＣＳに基づいてＳＯＣを推定する。そのため、開放電圧法において推定されるＳＯＣの誤差値ΔＣを、合算誤差ΔＣＳ以下とすること、つまり、合算誤差ΔＣＳよりも大きい誤差値ΔＣを有するＳＯＣが推定されることが抑制され、ＳＯＣを精度良く推定することができる。

（２）具体的には、開放電圧法において、ＳＯＣを推定するのに用いられる基準時間ＫＴを合算誤差ΔＣＳに基づいて設定し、充放電停止からの経過時間Ｔが基準時間ＫＴ以上になった場合に、ＳＯＣを推定する。経過時間Ｔが基準時間ＫＴ以上になることで、推定されるＳＯＣの誤差値ΔＣは合算誤差ΔＣＳを下回ることから、充放電状態で推定されたＳＯＣよりも精度の良いＳＯＣを推定することができる。

（３）本実施形態の電池パック６０では、経過時間Ｔが合算誤差ΔＣＳに基づいて設定された基準時間ＫＴを超えた場合には、基準時間ＫＴを、現在設定されている時間より長い基準時間ＫＴに更新して、再度、ＳＯＣを推定する。そのため、経過時間Ｔが、更新された基準時間ＫＴ以上になった場合には、合算誤差ΔＣＳに基づいて推定されたＳＯＣよりも精度の良いＳＯＣを推定することができる。

（４）本実施形態の電池パック６０では、充放電停止状態が継続している間に亘って、基準時間ＫＴの更新を繰り返し、ＳＯＣの推定を繰り返す。そのため、充放電停止状態が継続している間に亘って、ＳＯＣの推定精度を更に向上させることができる。

＜実施形態２＞
実施形態２について、図９、１０を参照しつつ説明する。本実施形態の電池パック６０では、単電池１４が充放電停止状態から充放電状態に切り替わる際の目標誤差値ΔＣＭが予め定められている点で、実施形態１の電池パック６０と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。

１．ＳＯＣ推定処理
本実施形態のＳＯＣ推定処理において、ＣＰＵ７０は、図９に示すように、充放電停止状態であることが検出されると、経過時間Ｔの計時を開始する（Ｓ２０）に先立って、通信部２８を用いて、充放電状態への移行を禁止する充放電禁止状態であることをＢＭ６２に送信する（Ｓ６０）。充放電禁止状態であることを受信したＢＭ６２は、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等、ユーザによる操作が加えられたとしても、単電池１４が充放電状態とならないように電池モジュール１０を管理する。

また、ＣＰＵ７０は、図１０に示すように、経過時間Ｔを基準時間ＫＴと比較し（Ｓ３６）、経過時間Ｔが基準時間ＫＴより短い場合（Ｓ３６：ＮＯ）、現在までに推定されている誤差値ΔＣ（ΔＣ２、ΔＣ３）を目標誤差値ΔＣＭと比較する（Ｓ６２）。ＣＰＵ７０は、現在までに推定されている誤差値ΔＣが目標誤差値ΔＣＭよりも大きい場合（Ｓ６２：ＮＯ）、充放電禁止状態を維持し、Ｓ３６からの処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ７０は、現在までに推定されている誤差値ΔＣが目標誤差値ΔＣＭ以下となっている場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）、充放電状態への移行を許可する充放電許可状態となり、充放電許可状態であることをＢＭ６２に送信する（Ｓ６６）。充放電許可状態であることを受信したＢＭ６２は、ユーザによる操作が加えられた場合に、当該操作に従って、単電池１４を充放電状態に移行させる。

ＣＰＵ７０は、単電池１４が充放電許可状態となると、充放電ステータスを確認する（Ｓ６８）。ＣＰＵ７０は、電流値Ｉがゼロであり、単電池１４が充放電停止状態に維持されている場合（Ｓ６８：ＮＯ）、Ｓ３６からの処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ７０は、電流値Ｉがゼロでなくなり、単電池１４が充放電状態に切り替わると（Ｓ６８：ＹＥＳ）、再びＳ６からＳ１４で示す電流積算法を再び実行する。

２．本実施形態の効果
本実施形態のＳＯＣ推定処理では、単電池１４の充放電停止状態において、推定されている誤差値ΔＣが目標誤差値ΔＣＭ以下となるまでは、充放電禁止状態を維持し、単電池１４が充放電状態とならないようにする。そのため、単電池１４が充放電許可状態となり、充放電状態に移行する際には、推定されるＳＯＣの誤差値ΔＣは目標誤差値ΔＣＭを下回ることから、精度の良いＳＯＣを推定することができる。

＜実施形態３＞
実施形態３について、図８、１１、１２を参照しつつ説明する。図８に示すように、本実施形態の第３対応表では、各単電池１４の充放電停止からの経過時間Ｔと誤差値ΔＣとの相関関係が記憶されているとともに、各単電池１４の誤差値ΔＣと電圧値Ｖの時間変化ＤＶの相関関係が記憶されている。

図６に示すように、単電池１４では、所定のＳＯＣまでの放電が終了すると、放電終了後に単電池１４の電圧値Ｖが比較的長い経過時間ＴをかけてＯＣＶにまで上昇して収束し、その間、電圧値Ｖの時間変化ＤＶはほぼ減少を続ける。そのため、時間変化ＤＶの絶対値が小さくなるほど、ＯＣＶを精度良く推定することができ、推定されたＯＣＶからＳＯＣを精度良く推定することができる。従って、図８に示す第３対応表では、時間変化ＤＶの絶対値が小さくなるほど、ＳＯＣの誤差値ΔＣが小さく設定されている。

本実施形態の電池パック６０では、合算誤差ΔＣＳに対応させて、経過時間Ｔとの比較に用いる基準時間ＫＴを設定する代わりに、時間変化ＤＶとの比較に用いる許容値ＫＶを設定する点で、実施形態１の電池パック６０と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。

１．ＳＯＣ推定処理
本実施形態のＳＯＣ推定処理において、ＣＰＵ７０は、図１１に示すように、合算誤差ΔＣＳを算出すると（Ｓ２６）、メモリ７６に記憶された第３対応表において、算出された合算誤差ΔＣＳに対応する時間変化ＤＶを選出し、選出した時間変化ＤＶを許容値ＫＶに設定する（Ｓ２８）。

ＣＰＵ７０は、第３対応表に従って、合算誤差ΔＣＳが４％以上である場合、許容値ＫＶをＤＶ１に設定する（Ｓ７０）。また、合算誤差ΔＣＳが３％以上４％未満である場合、許容値ＫＶをＤＶ２（＜ＤＶ１）に設定する（Ｓ７２）。また、合算誤差ΔＣＳが３％未満である場合、許容値ＫＶをＤＶ３（＜ＤＶ２）に設定する（Ｓ７４）。

次に、ＣＰＵ７０は、時間変化ＤＶを許容値ＫＶと比較する（Ｓ７６）。ＣＰＵ７０は、時間変化ＤＶが許容値ＫＶより大きい場合（Ｓ７６：ＮＯ）、再度、充放電ステータスを確認する（Ｓ３８）。一方、時間変化ＤＶが許容値ＫＶ以下になった場合（Ｓ７６：ＹＥＳ）、時間変化ＤＶが許容値ＫＶ以下になるまでに測定された電圧値Ｖから、公知の手法を用いてＯＣＶを推定する（Ｓ４０）。

また、ＣＰＵ７０は、許容値ＫＶを更新し、許容値ＫＶを現在設定されている時間より小さい値に設定する（Ｓ７８）。ＣＰＵ７０は、許容値ＫＶがＤＶ１に設定されている場合、許容値ＫＶをＤＶ２に更新し（Ｓ８０）、Ｓ７６からの処理を繰り返す。また、許容値ＫＶがＤＶ２に設定されている場合、許容値ＫＶをＤＶ３に更新し（Ｓ８２）、Ｓ７６からの処理を繰り返す。

２．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池パック６０では、開放電圧法において、ＳＯＣを推定するのに用いられる許容値ＫＶを合算誤差ΔＣＳに基づいて設定し、電圧値Ｖの時間変化ＤＶが許容値ＫＶ以下になった場合に、ＳＯＣを推定する。時間変化ＤＶが許容値ＫＶ以下になることで、推定されるＳＯＣの誤差値ΔＣは合算誤差ΔＣＳを下回ることから、充放電状態で推定されたＳＯＣよりも精度の良いＳＯＣを推定することができる。

（２）本実施形態の電池パック６０では、時間変化ＤＶが合算誤差ΔＣＳに基づいて設定された許容値ＫＶを下回った場合には、許容値ＫＶを、現在設定されている値より小さい許容値ＫＶに更新して、再度、ＳＯＣを推定する。そのため、時間変化ＤＶが、更新された許容値ＫＶ以下になった場合には、合算誤差ΔＣＳに基づいて推定されたＳＯＣよりも精度の良いＳＯＣを推定することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として二次電池の単電池１４を示したが、これに限らず、蓄電素子は、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよい。

（２）上記実施形態では、誤差値ΔＣ１と誤差値ΔＣ２から合算誤差ΔＣＳを算出する際に、誤差値ΔＣ１と誤差値ΔＣ２を加算して合算誤差ΔＣＳを算出する例を用いて説明を行ったが、合算誤差ΔＣＳの算出は必ずしもこの方法に限られない。例えば、誤差値ΔＣ１と誤差値ΔＣ２の２乗和平方根を合算誤差ΔＣＳとして算出してもよい。

（３）上記実施形態では、単電池１４の充放電停止状態において、基準時間ＫＴを更新する例を用いて説明を行ったが、基準時間ＫＴの更新は必ずしも必要なものではなく、単電池１４の充放電停止状態において、合算誤差ΔＣＳに基づく基準時間ＫＴのみに基づいてＳＯＣが推定されてもよい。

（４）また、基準時間ＫＴが更新される場合であっても、その回数が制限されていてもよい。

（５）上記実施形態では、制御部の一例として、ＢＭ６２に含まれる１つのＣＰＵ７０を例示した。しかし、制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。要するに、制御部は、上記の充電状態推定処理を、ソフト処理またはハード回路を利用して実行するものであればよい。

（６）上記実施形態では、ＣＰＵ７０が読み込んで実行するプログラムとして、メモリ７６に記憶されたものを例に挙げた。しかし、プログラムは、これに限らず、ハードディスク装置、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性メモリや、ＣＤ−Ｒなどの記憶媒体などに記憶されたものでもよい。また、メモリ７６は、必ずしもＣＰＵ７０の内部に設けられる必要はなく、ＣＰＵ７０の外部に設けられていてもよい。

１４：単電池、２０：ＣＳ、２４：電圧測定回路、３０：センサユニット、６４：電流センサ、７６：メモリ、Ｉ：電流値、ＩＮ：電流積算値、ＩＺ：絶対積算値、ＫＴ：基準時間、ＫＶ：許容値、Ｔ：経過時間、Ｖ：電圧値、ΔＣ：ＳＯＣの誤差値、ΔＣＳ：合算誤差、ＤＶ：時間変化

Claims (6)

1. 蓄電素子の充電状態を推定する状態推定装置であって、
   前記蓄電素子の充放電停止からの経過時間と前記充電状態の推定誤差との第１相関関係が記憶された記憶部と、制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記蓄電素子の充放電停止からの前記経過時間が所定の基準時間に達したことを条件に前記蓄電素子の端子電圧に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定するとともに前記経過時間から前記第１相関関係に基づいてその充電状態の推定誤差を決定する第１推定処理と、
   前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定すると共にその充電状態の推定誤差を決定する第２推定処理と、を繰り返し実行し、
   前記第１推定処理を前回に実行したときの推定誤差と前記第２推定処理を前回に実行したときの推定誤差とに基づいて算出した合算誤差が大きいほど次回の前記第１推定処理における前記基準時間を短く設定する、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、
   前記制御部は、前記経過時間が前記基準時間に達したときには、前記第１推定処理を行ったあとに、前記基準時間を、前記第１推定処理の実行時の前記基準時間よりも長い時間に更新する、状態推定装置。
3. 請求項２に記載の状態推定装置であって、
   前記制御部は、前記第１推定処理において、前記蓄電素子が充放電状態になって前記第２推定処理が開始されるまでに、前記基準時間の更新と、前記第１推定処理の推定誤差の決定と、を繰り返し実行する、状態推定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の状態推定装置であって、
   前記制御部は、前記第１推定処理の推定誤差と前記第２推定処理の推定誤差とを足し合わせて前記合算誤差を算出する、状態推定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の状態推定装置であって、
   前記記憶部は、前記充電状態の推定誤差と前記端子電圧の時間変化との第２相関関係が更に記憶され、
   前記制御部は、前記第１推定処理において、
   前記端子電圧と前記経過時間から前記端子電圧の時間変化を推定し、推定された前記端子電圧の時間変化が、前記合算誤差と前記第２相関関係から決定される許容値以下になった場合、前記経過時間が前記基準時間以上になったと推定し、
   更に、前記端子電圧の時間変化が前記許容値以下になった場合、前記許容値を当該許容値よりも小さい値に更新し、前記端子電圧の時間変化が、更新された前記許容値に到達した場合、前記第１推定誤差を再度推定して更新する、状態推定装置。
6. 蓄電素子の充電状態を推定する状態推定方法であって、
   前記蓄電素子の充放電停止からの経過時間が所定の基準時間に達したことを条件に前記蓄電素子の端子電圧に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定するとともに前記経過時間から前記第１相関関係に基づいてその充電状態の推定誤差を決定する第１推定処理と、
   前記蓄電素子の充放電状態における充放電電流の積算値に基づき前記蓄電素子の充電状態を推定すると共にその充電状態の推定誤差を決定する第２推定処理と、を繰り返し実行し、
   前記第１推定処理を前回に実行したときの推定誤差と前記第２推定処理を前回に実行したときの推定誤差とに基づいて算出した合算誤差が大きいほど次回の前記第１推定処理における前記基準時間を短く設定する、状態推定方法。

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