JP6498920B2 - 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。

特許文献１には、充放電終了から所定時間後の電圧変化率と分極による開放端電圧を求めるための電圧補正値との相関を用いて充電分極が付与された二次電池電圧から開放端電圧を推定する方法が開示されている。

特許文献２には、電池電圧Ｖと電流Ｉとを検出する手段と、二次電池の活性化分極および濃度分極に基づいた分極の度合いを示す分極指数を算出する手段を用いて、電圧電流および分極指数のすべてがデータ測定条件を満足する条件で電池電圧Ｖを導出する方法が開示されている。

特許文献３には、二次電池内に流れる電流から積算容量を導出し、積算容量の変化率と分極電圧量の関係から分極電圧を導出する方法が開示されている。

特開２０１０−０１４６３６号公報 特開２００５−０８３９７０号公報 特開２００３−１９７２７５号公報

二次電池において、時間経過と充電放電後の分極解消挙動の関係は電池内の活性化分極および濃度分極に基づく影響を考慮する必要がある。特に、応答の遅い濃度分極は数十時間経った後も解消されない場合がある。濃度分極は主に電解液の粘度、温度、電解質濃度、電極の電気二重層容量等の二次電池毎の電解液、電極の構成によって異なるパラメータの影響を受けるため、電流と電圧と時間の関係式だけでは二次電池の種類に応じた精度のよい分極の解消挙動予測を行うことが困難という問題点がある。

本発明は、二次電池の種類によらず開回路電圧値を正確に求めることが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両に搭載される二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池の等価回路の素子値と、前記二次電池の分極電圧値との関係を示す情報を格納する格納手段と、前記二次電池の等価回路の素子値を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記素子値を、前記格納手段に格納されている前記情報に適用することで、前記分極電圧値を求出する求出手段と、前記二次電池の端子電圧値から、前記求出手段によって求出された前記分極電圧値を減算することで、開回路電圧値を計算する計算手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の種類によらず開回路電圧値を正確に求めることが可能になる。

また、本発明は、前記格納手段は、前記等価回路を構成する電解液抵抗値、反応抵抗値、電気二重層容量値、または、拡散抵抗値の少なくとも１つと、前記分極電圧値との関係を示す情報を格納しており、前記求出手段は、前記電解液抵抗値、前記反応抵抗値、前記電気二重層容量値、または、前記拡散抵抗値の少なくとも１つと、前記分極電圧値との関係を示す情報に基づいて前記分極電圧値を求出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、等価回路素子値と分極電圧値との関係に基づいて、分極電圧値を正確に求めることが可能になる。

また、本発明は、前記格納手段は、前記素子値と前記分極電圧値との関係を示す情報を、前記二次電池の充電率毎に格納しており、前記求出手段は、前記二次電池の前記充電率に対応する情報を前記格納手段から取得して前記分極電圧値を求出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、充電率毎に素子値と分極電圧値を格納するようにしたので、充電率が変化した場合であっても、開回路電圧を正確に求めることが可能になる。

また、本発明は、前記求出手段は、前記算出手段によって算出された前記素子値に近い値を有する２つの前記情報が前記格納手段に存在する場合には、低い前記充電率に対応する前記情報を選択して使用することを特徴とする。
このような構成によれば、充電率が低い場合の関係式を優先して用いることで、開回路電圧を正確に求めることが可能になる。

また、本発明は、前記求出手段は、前記二次電池の温度に応じて、前記分極電圧値を補正することを特徴とする。
このような構成によれば、温度に応じて分極電圧値を補正するようにしたので、温度が変化した場合であっても、開回路電圧を正確に求めることが可能になる。

また、本発明は、車両に搭載される二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池の等価回路の素子値と、前記二次電池の分極電圧値との関係を示す情報を格納部に格納する格納ステップと、前記二次電池の等価回路の素子値を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて求出された前記素子値を、前記格納部に格納されている前記情報に適用することで、前記分極電圧値を求出する求出ステップと、前記二次電池の端子電圧値から、前記求出ステップにおいて求出された前記分極電圧値を減算することで、開回路電圧値を計算する計算ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、二次電池の種類によらず開回路電圧値を正確に求めることが可能になる。

本発明によれば、二次電池の種類によらず開回路電圧値を正確に求めることが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置の構成例を示す図である。 図１の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 二次電池の等価回路の一例を示す図である。 充電率が１００％の場合において、反応抵抗値と分極電圧値の関係を示す図である。 充電率が８０％の場合において、反応抵抗値と分極電圧値の関係を示す図である。 二次電池の充電終了後における経過時間と電圧の関係を示す図である。 異なる温度環境下で二次電池の充電終了後における経過時間と電圧の関係を示す図である。 図１に示す実施形態において実行される処理の一例を説明するフローチャートである。 図８のステップＳ１８の「ＯＣＶ推定処理」の詳細な処理の一例を説明するフローチャートである。 充電率が１００％の場合において、電解液抵抗値と分極電圧値の関係を示す図である。 充電率が８０％の場合において、電解液抵抗値と分極電圧値の関係を示す図である。 充電率が１００％の場合において、電気二重層容量値と分極電圧値の関係を示す図である。 充電率が８０％の場合において、電気二重層容量値と分極電圧値の関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置１は、制御部１０、電圧センサ１１、電流センサ１２、温度センサ１３、および、放電回路１５を主要な構成要素としており、二次電池１４の状態を検出する。ここで、制御部１０は、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３からの出力を参照し、二次電池１４の状態を検出する。電圧センサ１１は、二次電池１４の端子電圧を検出し、制御部１０に通知する。電流センサ１２は、二次電池１４に流れる電流を検出し、制御部１０に通知する。温度センサ１３は、二次電池１４自体または周囲の環境温度を検出し、制御部１０に通知する。放電回路１５は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部１０によって半導体スイッチがオン／オフ制御されることにより二次電池１４を間欠的に放電させる。

二次電池１４は、例えば、鉛蓄電池等によって構成され、オルタネータ１６によって充電され、スタータモータ１８を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷１９に電力を供給する。オルタネータ１６は、エンジン１７によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池１４を充電する。

エンジン１７は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ１８によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ１６を駆動して電力を発生させる。スタータモータ１８は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池１４から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン１７を始動する。負荷１９は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池１４からの電力によって動作する。

図２は、図１に示す制御部１０の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｃ、通信部１０ｄ、Ｉ／Ｆ（Interface）１０ｅを有している。ここで、ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに格納されているプログラム１０ｂａに基づいて各部を制御する。ＲＯＭ１０ｂは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム１０ｂａ等を格納している。ＲＡＭ１０ｃは、半導体メモリ等によって構成され、プログラムｂａを実行する際に生成されるデータや、後述するテーブルまたは数式等のパラメータ１０ｃａを格納する。通信部１０ｄは、上位の装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）等との間で通信を行い、検出した情報を上位装置に通知する。Ｉ／Ｆ１０ｅは、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路１５に駆動電流を供給してこれを制御する。

（Ｂ）実施形態の動作の説明
つぎに、図を参照して、本発明の実施形態の動作について説明する。本実施形態では、二次電池１４の等価回路を構成する素子の素子値と、分極電圧値との関係から分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求め、その時点における電圧値Ｖから分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを減算することで、正確な開回路電圧値ＯＣＶを求めることを特徴とする。

より詳細には、本発明の実施形態では、イグニッションスイッチ（不図示）がオンの状態にされてエンジン１７が始動され、車両が動作状態になると、制御部１０のＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１および電流センサ１２によって二次電池１４の電圧値Ｖ、電流値Ｉを所定の周期で測定し、測定したこれらの値をＲＡＭ１０ｃにパラメータ１０ｃａとして格納する。ＣＰＵ１０ａは、後述する処理によってある時点で求めた充電率ＳＯＣに対して、ＲＡＭ１０ｃに格納された電流値Ｉを累積加算することで、その時点における最新のＳＯＣを求める。

つぎに、車両が停車されてイグニッションスイッチがオフの状態にされ、所定の時間（例えば、１時間）が経過すると、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御して、所定の周期および所定の電流値にて、二次電池１４をパルス放電させる。そして、放電時の電圧値および電流値を電圧センサ１１および電流センサ１２によって検出し、検出した電圧値および電流値と、放電前の電圧値および電流値に基づいて二次電池１４の電気的な等価回路の素子値に対する学習処理を実行する。

図３は、二次電池１４の電気的等価回路の一例を示す図である。この例では、等価回路は、電解液抵抗（または導電抵抗）Ｒｏｈｍに対して、並列接続された反応抵抗Ｒｃｔおよび電気二重層容量Ｃが直列接続されている。制御部１０のＣＰＵ１０ａは、このような等価回路のパラメータ（素子値）を、例えば、カルマンフィルタまたはサポートベクタマシン等のアルゴリズムを用いて学習処理する。ＣＰＵ１０ａは、学習処理によって得られた等価回路のパラメータを、ＲＡＭ１０ｃにパラメータ１０ｃａとして格納する。

なお、図３に示す等価回路は一例であって、反応抵抗と電気二重層容量が２つ以上存在してもよい。また、電気二重層容量を有しない抵抗だけの構成としてもよい。

ＲＡＭ１０ｃには、等価回路の素子値と分極電圧値との関係を示す情報（例えば、関係式）が、二次電池１４のＳＯＣの値毎に格納されている。図４は、ＳＯＣが１００％の場合における反応抵抗値Ｒｃｔと分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係を示す図である。この図において、菱形および四角形は初期容量が異なる２つの二次電池（二次電池タイプ１および二次電池タイプ２）の実測値を示し、三角形とクロスは容量が同じで製造メーカが異なる２つの二次電池（二次電池タイプ３および二次電池タイプ４）の実測値を示している。破線は、これらの実測値から、例えば、最小二乗法によって求めた関係式を示している。また、図５は、ＳＯＣが８０％の場合における反応抵抗値Ｒｃｔと分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係を示す図である。この図において、実測値は図４の場合と同様であり、破線はこれらの実測値から、例えば、最小二乗法によって求めた関係式を示している。図４および図５に示すように、反応抵抗値と分極電圧値との間には二次電池の初期容量や製造メーカによらず一定の関係が存在している。すなわち、反応抵抗値が大きくなると、分極電圧値が小さくなる関係が存在する。

なお、図４および図５に示す実測値は、例えば、つぎのような方法によって求めることができる。すなわち、測定対象の二次電池のＳＯＣが１００％で、温度が２５℃である場合に、二次電池を目的のＳＯＣよりも５％低い状態になるように調整放電させるとともに、その際の電圧値および電流値を測定する。つぎに、目標のＳＯＣになるように、ＳＯＣを５％充電し、その際の電流値および電圧値を測定する。例えば、目標ＳＯＣが８０％である場合には、７５％（＝８０％−５％）になるように調整放電させた後、５％充電する。そして、充電終了から１時間が経過した際の二次電池の端子電圧を測定し、測定値をＯＣＶ１とする。つぎに、調整放電中および充電中の電流値を積算して得られる積算電流値を、調整放電開始前のＳＯＣの値である１００％に加算し、真のＳＯＣを求める。そして求めたＳＯＣを、ＳＯＣとＯＣＶの関係を示す式（例えば、一次関数）に代入し、得られた開回路電圧値をＯＣＶ２とし、ＯＣＶ１およびＯＣＶ２の差分値から分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥ（＝ＯＣＶ１−ＯＣＶ２）を求める。そして、そのときの二次電池の等価回路を求め、求めた等価回路の反応抵抗値Ｒｃｔと、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを測定結果とする。このようにして求めた反応抵抗値Ｒｃｔと、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係を示す情報は、例えば、数式（例えば、一次関数）として、ＳＯＣ毎にＲＡＭ１０ｃに格納する。

ＣＰＵ１０ａは、以上のようにして測定されて格納されている数式をＲＡＭ１０ｃから取得する。例えば、ＳＯＣが８０％である場合には、図５の破線に対応する数式をＲＡＭ１０ｃから取得する。そして、学習処理によって求めた反応抵抗値ＲｃｔをＲＡＭ１０ｃから取得し、取得した反応抵抗値Ｒｃｔから、分極電圧値を求める。例えば、ＳＯＣが８０％であり、反応抵抗値が０．００２である場合には図５の破線から分極電圧として約０．１２Ｖを得ることができる。

ＣＰＵ１０ａは、以上のようにして求めた分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを、その時点における二次電池１４の端子電圧値Ｖから減算することで、開回路電圧値ＯＣＶ（＝Ｖ−Ｖ＿ＳＯＥ）を得ることができる。以上のような方法によって開回路電圧値ＯＣＶを求めることで、イグニッションスイッチがオフされてから短い時間で開回路電圧値ＯＣＶを求めることができる。すなわち、二次電池１４の分極電圧は、図６に示すように、非常に長い時間をかけて解消される。図６の例では、一点鎖線で示すタイプＡの二次電池の分極電圧Ａおよび実線で示すタイプＢの二次電池の分極電圧Ｂは、１０時間以上の時間をかけて解消される。開回路電圧は、分極電圧が解消された状態における二次電池の端子電圧であるので、正確な開回路電圧を求めるためには、分極電圧が解消された後に測定する必要があるが、前述のように、分極電圧が解消されるためには非常に長い時間を必要とする。本実施形態では、図４および図５に示すような、反応抵抗値と分極電圧値の関係を求めておき、このような関係を用いて、二次電池の開回路電圧を求めることで、例えば、イグニッションスイッチがオフされてから短い時間（例えば、１時間）であっても、開回路電圧を正確に求めることができる。また、図４および図５に示すように、反応抵抗値と分極電圧値との関係式は、二次電池の初期容量や製造メーカ等によらず成立することから、二次電池の初期容量や製造メーカによらず、正確な開回路電圧を求めることができる。

なお、以上の説明では、二次電池１４の温度については考慮していないが、二次電池１４の温度に応じて、得られた分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを補正するようにしてもよい。図７は、温度による分極電圧の解消の相違を示している。実線は二次電池１４の温度が６５℃の場合の分極電圧の解消の様子を示し、間隔が長い破線は温度が２５℃の場合の分極電圧の解消の様子を示し、間隔が短い破線は温度が−１０℃の場合の分極電圧の解消の様子を示している。この例では、温度が２５℃の場合が最も早く解消し、温度が高い場合および低い場合には解消の速度が遅くなっている。そこで、例えば、温度による分極電圧値に基づいて補正係数を求め、この補正係数を分極電圧値に乗算することで、温度補正を行うようにしてもよい。

つぎに、図８および図９を参照して、本実施形態において実行される処理の詳細について説明する。図８は、本実施形態において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。この処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ１０ａは、図示しないイグニッションスイッチが運転者によってオンの状態にされたか否かを判定し、オンの状態にされたと判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）にはステップＳ１１に進み、それ以外の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）には同様の処理を繰り返す。例えば、運転者が車両に乗車し、図示しないイグニッションスイッチを操作してオンの状態にした場合にはＹｅｓと判定してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１および電流センサ１２の出力を参照し、二次電池１４の端子電圧の電圧値および二次電池１４に流れる充放電電流値を取得する。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１１で取得した電流値を、後述する処理によってある時点で求めたＳＯＣの値に累積加算することで、その時点におけるＳＯＣの値を求める。より詳細には、例えば、ステップＳ１８の処理によって求めたＯＣＶの値を、ＳＯＣとＯＣＶの関係を示す式（例えば、一次式）に代入することでＳＯＣを求める。そして、このＳＯＣに対して、ステップＳ１１で求めた電流値を累積加算することで、その時点における最新のＳＯＣの値を求める。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１２で求めたＳＯＣの値を、ＲＡＭ１０ｃに格納する。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ１０ａは、図示しないイグニッションスイッチが運転者によってオフの状態にされたか否かを判定し、オフの状態にされたと判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）にはステップＳ１５に進み、それ以外の場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）にはステップＳ１１に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。例えば、運転者が車両を停車し、図示しないイグニッションスイッチを操作してオフの状態にした場合にはＹｅｓと判定してステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ＣＰＵ１０ａは、イグニッションスイッチがオフの状態にされてから所定の時間（例えば、１時間）が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）には同様の処理を繰り返す。例えば、イグニッションスイッチがオフの状態にされてから１時間が経過した場合にはＹｅｓと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御して、所定の周期および所定の電流値で二次電池１４をパルス放電させ、そのときの電圧値および電流値を電圧センサ１１および電流センサ１２の出力を参照して検出し、二次電池１４の等価回路の素子値を学習する処理を実行する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、図３に示す等価回路を構成する各素子の素子値を、例えば、カルマンフィルタまたはサポートベクタマシン等のアルゴリズムを用いて検出した電圧値および電流値に基づいて学習処理する。

ステップＳ１７では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１６の学習処理によって得られた等価回路の素子値を、ＲＡＭ１０ｃにパラメータ１０ｃａとして格納する。

ステップＳ１８では、ＣＰＵ１０ａは、ＯＣＶを推定する処理を実行する。その結果、正確なＯＣＶを求めることができる。なお、この処理の詳細については、図９を参照して後述する。

ステップＳ１９では、ＣＰＵ１０ａは、処理を継続するか否かを判定し、継続すると判定した場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）には処理を終了する。

つぎに、図９を参照して、図８のステップＳ１８に示すＯＣＶ推定処理の詳細について説明する。

ステップＳ３０では、ＣＰＵ１０ａは、図８のステップＳ１３においてＲＡＭ１０ｃに格納したＳＯＣの値を取得する。例えば、ＳＯＣの値として８０％が取得される。

ステップＳ３１では、ＣＰＵ１０ａは、温度センサ１３の出力を参照し、二次電池１４の温度を取得する。例えば、二次電池１４の温度として、３０℃が取得される。

ステップＳ３２では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ３０で取得したＳＯＣ値に対応する関係式（反応抵抗値と分極電圧値の関係を示す式）をＲＡＭ１０ｃから取得する。いまの例では、ＳＯＣの値は８０％であることから、例えば、図５に示す破線に対応する関係式が取得される。

ステップＳ３３では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１５で格納した反応抵抗値ＲｃｔをＲＡＭ１０ｃから取得する。例えば、反応抵抗値Ｒｃｔとして０．００２Ωが取得される。

ステップＳ３４では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ３２で取得した関係式に対して、ステップＳ３３で取得した反応抵抗値Ｒｃｔを適用し、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求める。いまの例では、図５の破線に対応する関係式に、反応抵抗値Ｒｃｔとして０．００２Ωを適用することで、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとして０．１２Ｖを得る。

ステップＳ３５では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ３４で求めた分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを、ステップＳ３１で取得した温度に応じて補正する処理を実行する。より詳細には、図７に示す温度特性から温度補正係数を求め、温度と温度補正係数の対応関係を示す関係式またはテーブルをＲＡＭ１０ｃに格納しておく。そして、ステップＳ３１で取得した温度に対応する温度補正係数を取得して、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥに乗算することで、温度補正を行うことができる。いまの例では、温度は３０℃であるので、例えば、温度補正係数として１．２５を得たとすると、補正後の分極電圧値として０．１５Ｖ（＝０．１２×１．２５）を得る。

ステップＳ３６では、ＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１の出力を参照し、二次電池１４のその時点における電圧値Ｖを取得する。例えば、その時点の電圧として、１２．５Ｖを得る。

ステップＳ３７では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ３６で求めた電圧値Ｖから、ステップＳ３５で温度補正した分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを減算することで、開回路電圧値ＯＣＶ（＝Ｖ−Ｖ＿ＳＯＥ）を得る。例えば、いまの例では、ステップＳ３６で求めた電圧値１２．５Ｖから、ステップＳ３５で温度補正した分極電圧値０．１５Ｖを減算することで開回路電圧値として１２．３５Ｖ（＝１２．５−０．１５）を得る。

以上の処理によれば、反応抵抗値Ｒｃｔと分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係式に基づいて、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求め、求めた分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥからＯＣＶを求めるようにしたので、例えば、イグニッションスイッチがオフされてから短時間でＯＣＶを正確に求めることができる。また、反応抵抗値Ｒｃｔと分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係式は、二次電池１４の初期容量や製造メーカによらず成立するので、二次電池１４の種類によらず、ＯＣＶを正確に求めることができる。また、以上の実施形態では、温度補正係数によって分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを補正するようにしたので、二次電池１４の温度によらず正確な分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求めることができる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、等価回路を構成する反応抵抗のみを用いて分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求めるようにしたが、これ以外にも、例えば、電解液抵抗（または導電抵抗）、電気二重層容量、または、拡散抵抗素子（反応抵抗素子に含まれる抵抗素子）を用いるようにしてもよい。図１０は、ＳＯＣが１００％で温度が２５℃の場合における電解液抵抗値と分極電圧値との関係を示す図である。また、図１１は、ＳＯＣが８０％で温度が２５℃の場合における電解液抵抗値と分極電圧値との関係を示す図である。なお、これらの図において、横軸は電解液抵抗値（Ω）を示し、縦軸は分極電圧値（Ｖ）を示す。これらの図に示すように、電解液抵抗値と分極電圧値との間にも、反応抵抗値と同様の関係が存在している。このため、反応抵抗値に代えて電解液抵抗を用いた場合でも、前述の場合と同様の効果を得ることができる。

図１２は、ＳＯＣが１００％で温度が２５℃の場合における電気二重層容量値と分極電圧値との関係を示す図である。また、図１３は、ＳＯＣが８０％で温度が２５℃の場合における電気二重層容量値と分極電圧値との関係を示す図である。なお、これらの図において、横軸は電気二重層容量値（Ｆ）を示し、縦軸は分極電圧値（Ｖ）を示す。これらの図に示すように、電気二重層容量値と分極電圧値との間にも、反応抵抗値と同様の関係が存在している。このため、反応抵抗値に代えて電気二重層容量値を用いた場合でも、前述の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、等価回路を構成する単一の素子を用いるのではなく、これらを複数組み合わせて使用するようにしてもよい。一例として、２つ組み合わせの場合には、反応抵抗値および電気二重層容量値と、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係式を求め、この関係式に基づいて分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求めるようにしてもよい。もちろん、これら以外の組み合わせであったり、３つの組み合わせであったりしてもよい。また、複数の素子値に対して、重み付け係数を乗算して得られた値と、分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥとの関係式を求め、この関係式に基づいて分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥを求めるようにしてもよい。

また、以上の例では、図４および図５に示すように、ＳＯＣが１００％と８０％の場合を例に挙げて説明したが、これ以外のＳＯＣの値に関する関係式をＲＡＭ１０ｃに準備し、それらの関係式も用いて分極電圧値を求めるようにしてもよい。例えば、ＳＯＣ値が６０％から１００％までの関係式を５％単位で準備し、その時点におけるＳＯＣ値が最も近い関係式を選択して用いるようにしてもよい。あるいは、その時点におけるＳＯＣ値が近い関係式を２つ選択し、これらの関係式を補間することによって、その時点におけるＳＯＣ値に対応する分極電圧値を求めるようにしてもよい。

また、図４および図５の比較から明らかなように、ＳＯＣ値が小さい場合の方が、大きい場合に比較して、破線と実測値との誤差が少ないことから、異なるＳＯＣ値に対応する測定値が存在する場合には、ＳＯＣ値が小さい場合の測定値を優先して用いるようにしてもよい。そのような方法によれば、分極電圧値をより正確に求めることができる。

また、図８のステップＳ１８に示すＯＣＶ推定処理については、イグニッションスイッチがオフされてから１時間経過した後に実行されるようにしたが、１時間以外の時間に設定するようにしてもよい。

また、図９に示す処理では、求めた分極電圧値を、温度係数を用いて補正するようにしたが、例えば、ＳＯＣ値と温度値の双方に対応する関係式を求めておき、この関係式を用いることで温度に対する特性を加味するようにしてもよい。具体的には、ＳＯＣが８０％の図５に示す関係式を、温度が０℃から５０℃まで５℃単位で求め、その時点の温度とＳＯＣに基づいて関係式を選択するようにしてもよい。

また、図４および図５に示す関係は、二次電池１４の劣化により若干変化する場合も想定されるので、経年変化による劣化に応じた関係式を準備しておき、二次電池１４の経年変化（例えば、ＳＯＨ（State of Health））に応じた関係式を用いて分極電圧値を求めるようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、反応抵抗値Ｒｃｔと分極電圧値Ｖ＿ＳＯＥの関係を示す関係式を用いる場合を例に挙げて説明したが、関係式の代わりに、これらの対応関係を示す数値を格納したテーブルを用いるようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、二次電池１４の等価回路としては、図３に示す等価回路を用いるようにしたが、これ以外の等価回路を用いるようにしてもよい。例えば、並列接続される反応抵抗と電気二重層容量の数が２つ以上であってもよい。また、電気二重容量を有しない抵抗だけの等価回路を用いるようにしてもよい。

１ 二次電池状態検出装置
１０ 制御部（算出手段、求出手段、計算手段）
１０ａ ＣＰＵ
１０ｂ ＲＯＭ
１０ｃ ＲＡＭ（格納手段）
１０ｄ 通信部
１０ｅ Ｉ／Ｆ
１１ 電圧センサ
１２ 電流センサ
１３ 温度センサ
１４ 二次電池
１５ 放電回路
１６ オルタネータ
１７ エンジン
１８ スタータモータ
１９ 負荷

Claims (6)

1. 車両に搭載される二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、
   前記二次電池の等価回路の素子値と、前記二次電池の分極電圧値との関係を示す情報を格納する格納手段と、
   前記二次電池の等価回路の素子値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された前記素子値を、前記格納手段に格納されている前記情報に適用することで、前記分極電圧値を求出する求出手段と、
   前記二次電池の端子電圧値から、前記求出手段によって求出された前記分極電圧値を減算することで、開回路電圧値を計算する計算手段と、
   を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。
2. 前記格納手段は、前記等価回路を構成する電解液抵抗値、反応抵抗値、電気二重層容量値、または、拡散抵抗値の少なくとも１つと、前記分極電圧値との関係を示す情報を格納しており、
   前記求出手段は、前記電解液抵抗値、前記反応抵抗値、前記電気二重層容量値、または、前記拡散抵抗値の少なくとも１つと、前記分極電圧値との関係を示す情報に基づいて前記分極電圧値を求出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池状態検出装置。
3. 前記格納手段は、前記素子値と前記分極電圧値との関係を示す情報を、前記二次電池の充電率毎に格納しており、
   前記求出手段は、前記二次電池の前記充電率に対応する情報を前記格納手段から取得して前記分極電圧値を求出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池状態検出装置。
4. 前記求出手段は、前記算出手段によって算出された前記素子値に近い値を有する２つの前記情報が前記格納手段に存在する場合には、低い前記充電率に対応する前記情報を選択して使用することを特徴とする請求項３に記載の二次電池状態検出装置。
5. 前記求出手段は、前記二次電池の温度に応じて、前記分極電圧値を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。
6. 車両に搭載される二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、
   前記二次電池の等価回路の素子値と、前記二次電池の分極電圧値との関係を示す情報を格納部に格納する格納ステップと、
   前記二次電池の等価回路の素子値を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップにおいて求出された前記素子値を、前記格納部に格納されている前記情報に適用することで、前記分極電圧値を求出する求出ステップと、
   前記二次電池の端子電圧値から、前記求出ステップにおいて求出された前記分極電圧値を減算することで、開回路電圧値を計算する計算ステップと、
   を有することを特徴とする二次電池状態検出方法。
   

Images