JP6855835B2 - 電池満充電容量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の満充電容量を推定する電池満充電容量推定装置に関する。

既存の電池満充電容量推定装置として、充電終了時の電池の充電率から充電開始時の電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、電流積算値を充電率差分値で除算した結果を電池の満充電容量として推定するものがある。

関連する技術として、例えば、特許文献１がある。

特開２００９−５１９７０１号公報

しかしながら、既存の電池満充電容量推定装置では、分極が大きく、かつ、分極解消に長時間を要する電池（例えば、ＳｉＯ負極を採用したリチウムイオン電池）の満充電容量を推定する場合、電池の充電後に得られる、電池の充電率と電池の開回路電圧との対応関係を示すＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と電池の放電後に得られるＳＯＣ−ＯＣＶ曲線とが互いに同じにならず、開回路電圧に対応する充電率を一意に決めることができないため、上記充電率差分値を精度良く算出することができず、満充電容量の推定精度が低下するおそれがある。

本発明の一側面に係る目的は、分極が大きく、かつ、分極解消に長時間を要する電池の満充電容量の推定精度を向上させることが可能な電池満充電容量推定装置を提供することである。

本発明に係る一つの形態である電池満充電容量推定装置は、記憶部と、推定部と、判定部とを備える。

記憶部は、電池の充電後に得られる電池の充電率と電池の開回路電圧との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び、電池の放電後に得られる電池の充電率と開回路電圧との対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶する。

推定部は、充電終了時の電池の充電率から充電開始時の電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、電流積算値を充電率差分値で除算した結果を電池の満充電容量として推定する。

判定部は、現在の電池の充電率と現在の電池の開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かを判定する。
推定部は、満充電容量の推定開始時、現在の電池の充電率と現在の電池の開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部により判定されると、放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池の充電率とするとともに、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池の充電率とする。

推定部は、満充電容量の推定開始時、現在の電池の充電率と現在の電池の開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部により判定されると、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池の充電率とするとともに、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池の充電率とする。

本発明によれば、分極が大きく、かつ、分極解消に長時間を要する電池の満充電容量の推定精度を向上させることができる。

実施形態の電池満充電容量推定装置の一例を示す図である。 充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び内分比情報の一例を示す図である。 判定部の動作の一例を示すフローチャートである。 推定部の動作の一例を示すフローチャートである。 推定部の動作の他の例を示すフローチャートである。 ＥＶモード期間、ＨＶモード期間、及び充電器充電期間における電池の電圧の変動例を示す図である。 充電用内分比情報及び放電用内分比情報の一例を示す図である。

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の電池満充電容量推定装置の一例を示す図である。

図１に示す電池満充電容量推定装置は、電池Ｂの充電率を推定するものであって、スイッチＳＷと、電流検出部１と、電圧検出部２と、記憶部３と、満充電容量推定部４とを備える。

電池Ｂは、例えば、１つの二次電池（例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または電気二重層コンデンサなど）により構成されてもよいし、２つ以上の二次電池により構成されてもよい。また、スイッチＳＷが導通しているとき、充電器Ｃｈから電池Ｂへ電力が供給されると、または、電池Ｂが搭載される車両Ｖｅ（例えば、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、または電気自動車など）の負荷Ｌｏ（例えば、モータなど）から電池Ｂへ回生電力が供給されると、電池Ｂが充電される。また、スイッチＳＷが導通しているとき、電池Ｂから負荷Ｌｏへ電力が供給されると、電池Ｂが放電される。また、電池Ｂは、分極が大きく、かつ、分極解消に長時間を要するものであって、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すように、充電後に得られる電池Ｂの充電率ＳＯＣ（State Of Charge）と開回路電圧ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と、放電後に得られる電池Ｂの充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線とが互いに同じにならないものとする。なお、充電率ＳＯＣは、電池Ｂの満充電容量に対する電池Ｂの現在の容量の割合［％］を示すものとする。また、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線及び放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は、例えば、実験またはシミュレーションにより取得されるものであり、電池Ｂの充電または放電が終了してから所定時間経過後に取得されるものとする。

図１に示す電流検出部１は、例えば、ホール素子またはシャント抵抗により構成され、電池Ｂに流れる電流Ｉを検出する。

電圧検出部２は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）により構成され、電池Ｂの電圧Ｖを検出する。

記憶部３は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）により構成され、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線及び放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、並びに、図２（ｃ）に示す容量差と内分比との対応関係を示す内分比情報を記憶する。容量差とは、充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との差分、または、放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との差分である。内分比とは、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線との間の開回路電圧軸方向の線分または充電率軸方向の線分において、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線または放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を基準として、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とに対応する所定の内分点で内分されるときの比である。

充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との容量差が図２（ｃ）に示す閾値Ｃｔｈ以上である場合、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電後の電池Ｂの充電率は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に示される充電率ＳＯＣと一致する。すなわち、充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との容量差が図２（ｃ）に示す閾値Ｃｔｈ以上である場合、充電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する。言い換えると、閾値Ｃｔｈは電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態から充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態に移行するのに必要な容量差を示す。このように、充電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している場合、充電後の電池Ｂの開回路電圧から一意に充電率を推定することができる。

放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との容量差が図２（ｃ）に示す閾値Ｃｔｈ以上である場合、放電後の電池Ｂの開回路電圧ＯＣＶに対応する放電後の電池Ｂの充電率は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線に示される充電率ＳＯＣと一致する。すなわち、放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との容量差が図２（ｃ）に示す閾値Ｃｔｈ以上である場合、放電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点は、図２（ａ）や図２（ｂ）に示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する。言い換えると、閾値Ｃｔｈは電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態から放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態に移行するのに必要な容量差を示す。このように、放電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している場合、放電後の電池Ｂの開回路電圧から一意に充電率を推定することができる。なお、閾値Ｃｔｈは充電時と放電時とで異なる値でもよい。

放電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している状態から電池Ｂが充電された場合で、かつ、充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との容量差が閾値Ｃｔｈ未満である場合、その容量差に対応する内分比情報の内分比は、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線との間の開回路電圧軸方向の線分または充電率軸方向の線分において、充電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線からどのくらい離れているかを示している。

充電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している状態から電池Ｂが放電された場合で、かつ、放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との容量差が閾値Ｃｔｈ未満である場合、その容量差に対応する内分比情報の内分比は、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線との間の開回路電圧軸方向の線分または充電率軸方向の線分において、放電後の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線からどのくらい離れているかを示している。

また、図１に示す満充電容量推定部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、判定部４１と、推定部４２と、制御部４３とを備える。例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、またはプログラマブルなデバイスが記憶部３などに記憶されているプログラムを実行することにより、判定部４１、推定部４２、及び制御部４３が実現される。

判定部４１は、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かを判定する。

推定部４２は、スイッチＳＷを遮断させているとき、電圧検出部２により検出される電圧Ｖを現在の電池Ｂの開回路電圧として取得する。なお、推定部４２は、スイッチＳＷを導通させているときで、かつ、電池Ｂに電流が流れていないとき、電圧検出部２により検出される電圧Ｖを現在の電池Ｂの開回路電圧として取得してもよい。

また、推定部４２は、充電開始時及び充電終了時に、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している場合のみ、電池Ｂの満充電容量を推定する。

すなわち、推定部４２は、電池Ｂの満充電容量の推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とするとともに、充電後の電池Ｂの充電率と充電後の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする。

また、推定部４２は、電池Ｂの満充電容量の推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とするとともに、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする。

また、推定部４２は、充電終了時の電池Ｂの充電率から充電開始時の電池Ｂの充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の電池Ｂに流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、電流積算値を充電率差分値で除算した結果を電池Ｂの満充電容量として推定する。

制御部４３は、電池Ｂの充放電を制御する。
すなわち、制御部４３は、電池Ｂの満充電容量の推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、充電開始時の電池Ｂの充電率を求めた後、電池Ｂを充電させる。

また、制御部４３は、電池Ｂの満充電容量の推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、充電開始時の電池Ｂの充電率を求めた後、電池Ｂを充電させる。

図３は、判定部４１の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、判定部４１は、放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との放電容量差を求め、その放電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ３１）。なお、例えば、判定部４１は、電池Ｂの放電開始から放電終了までの間において、検出タイミング毎に電流検出部１により検出される電流Ｉの積算値ΔＩ［Ａｈ］を求め、その求めた積算値ΔＩを、放電容量差とする。または、例えば、判定部４１は、ΔＳＯＣ［％］＝（（放電前の電池Ｂの容量［Ａｈ］−放電後の電池Ｂの容量［Ａｈ］）／電池Ｂの満充電容量［Ａｈ］）×１００を計算し、その計算結果であるΔＳＯＣを、放電容量差とする。または、例えば、判定部４１は、ΔＶ＝（放電前の電池Ｂの電圧Ｖ−放電後の電池Ｂの電圧Ｖ）を計算し、その計算結果であるΔＶを、放電容量差とする。また、上記放電容量差は、断続的に放電が繰り返されたときの放電容量差の和としてもよい。

次に、判定部４１は、放電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であると判断すると（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定する（Ｓ３２）。

一方、判定部４１は、放電容量差が閾値Ｃｔｈ未満であると判断すると（Ｓ３１：Ｎｏ）、充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との充電容量差を求め、その充電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ３３）。例えば、判定部４１は、電池Ｂの充電開始から充電終了までの間において、検出タイミング毎に電流検出部１により検出される電流Ｉの積算値ΔＩ［Ａｈ］を求め、その求めた積算値ΔＩを、充電容量差とする。または、例えば、判定部４１は、ΔＳＯＣ［％］＝（（充電後の電池Ｂの容量［Ａｈ］−充電前の電池Ｂの容量［Ａｈ］）／電池Ｂの満充電容量［Ａｈ］）×１００を計算し、その計算結果であるΔＳＯＣを、充電容量差とする。または、例えば、判定部４１は、ΔＶ＝（充電後の電池Ｂの電圧Ｖ−充電前の電池Ｂの電圧Ｖ）を計算し、その計算結果であるΔＶを、充電容量差とする。また、上記充電容量差は、断続的に充電が繰り返されたときの充電容量差の和としてもよい。

次に、判定部４１は、充電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であると判断すると（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定する（Ｓ３４）。

一方、判定部４１は、充電容量差が閾値Ｃｔｈ未満であると判断すると（Ｓ３３：Ｎｏ）、放電後または充電後の現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が、放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからないと判定する（Ｓ３５）。

図４は、推定部４２の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、推定部４２は、満充電容量推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると（充電開始時に、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているとき）（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とする（Ｓ４２）。例えば、推定部４２は、満充電容量推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、図２（ａ）に示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の開回路電圧ＯＣＶ１１に対応する充電率ＳＯＣ１１を、充電開始時の電池Ｂの充電率とする。

次に、図４において、推定部４２は、制御部４３により電池Ｂを充電させる（Ｓ４３）。

次に、推定部４２は、Ｓ４３の充電動作において求められた充電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であると判断した場合（充電終了時に、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているとき）（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする（Ｓ４５）。例えば、推定部４２は、電池Ｂを充電させた後、充電容量差が閾値Ｃｔｈ以上であると判断した場合、図２（ａ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧ＯＣＶ１２に対応する充電率ＳＯＣ１２を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする。

次に、図４において、推定部４２は、充電終了時の電池Ｂの充電率から充電開始時の電池Ｂの充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の電池Ｂに流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、電流積算値を充電率差分値で除算した結果を電池Ｂの満充電容量として推定する（Ｓ４６）。例えば、推定部４２は、図２（ａ）に示す充電終了時の電池Ｂの充電率ＳＯＣ１２から充電開始時の電池Ｂの充電率ＳＯＣ１１を減算した結果を充電率差分値とする。また、例えば、推定部４２は、電池Ｂの充電開始時から充電終了時までの間において、検出タイミング毎に電流検出部１により検出される電流Ｉの積算値ΔＩ［Ａｈ］を求め、その求めた積算値ΔＩを、電流積算値とする。

一方、図４において、推定部４２は、Ｓ４３の充電動作において求められた充電容量差が閾値Ｃｔｈ未満であると判断した場合（Ｓ４４：Ｎｏ）、満充電容量を推定しない（Ｓ４７）。

また、推定部４２は、満充電容量推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると（充電開始時に、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているとき）（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４８：Ｙｅｓ）、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とする（Ｓ４９）。例えば、推定部４２は、満充電容量推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定部４１により判定されると、図２（ｂ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電前の電池Ｂの開回路電圧ＯＣＶ２１に対応する充電率ＳＯＣ２１を、充電開始時の電池Ｂの充電率とする。

次に、図４において、推定部４２は、制御部４３により電池Ｂを充電させる（Ｓ５０）。

次に、推定部４２は、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする（Ｓ４５）。例えば、推定部４２は、電池Ｂを充電させた後、図２（ｂ）に示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧ＯＣＶ２２に対応する充電率ＳＯＣ２２を、充電終了時の電池Ｂの充電率とする。なお、充電開始時、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する場合は、充電終了時も、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する。

次に、図４において、推定部４２は、充電終了時の電池Ｂの充電率から充電開始時の電池Ｂの充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の電池Ｂに流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、電流積算値を充電率差分値で除算した結果を電池Ｂの満充電容量として推定する（Ｓ４６）。例えば、推定部４２は、図２（ｂ）に示す充電終了時の電池Ｂの充電率ＳＯＣ２２から充電開始時の電池Ｂの充電率ＳＯＣ２１を減算した結果を充電率差分値とする。また、例えば、推定部４２は、電池Ｂの充電開始時から充電終了時までの間において、検出タイミング毎に電流検出部１により検出される電流Ｉの積算値ΔＩ［Ａｈ］を求め、その求めた積算値ΔＩを、電流積算値とする。

また、図４において、推定部４２は、満充電容量推定開始時の現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからないと判定部４１により判定されると（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４８：Ｎｏ）、電池Ｂの満充電容量を推定しない（Ｓ４７）。

このように、実施形態の電池満充電容量推定装置は、充電開始時及び充電終了時に、現在の電池Ｂの充電率と現在の電池Ｂの開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在している場合のみ、電池Ｂの満充電容量を推定する構成である。これにより、充電開始時の電池Ｂの充電率を放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を用いて一意に求めることができるとともに、充電終了時の電池Ｂの充電率を充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を用いて一意に求めることができる。そのため、電池Ｂが、分極が大きく、かつ、分極解消に長時間を要する電池であっても、充電率差分値を精度良く算出することができ、電池Ｂの満充電容量を精度良く推定することができる。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
図５は、推定部４２の動作の他の例を示すフローチャートである。なお、図５に示すＳ４１〜Ｓ５０は、図４に示すＳ４１〜Ｓ５０と同様であるため、その説明を省略する。

推定部４２は、満充電容量推定開始時の現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからないと判定部４１により判定されると（Ｓ４１：Ｎｏ、Ｓ４８：Ｎｏ）、制御部４３により、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまで電池Ｂを充電させた後（Ｓ５１）、電池Ｂの充電を休止させる（Ｓ５２）。例えば、推定部４２は、Ｓ５１において、閾値Ｃｔｈ以上の充電容量差分電池Ｂを充電させる。または、推定部４２は、上記Ｓ５１において、現在の内分比に基づいて、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまでに必要な残りの充電容量差を求め、その残りの充電容量差の分電池Ｂを充電させる。なお、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるのに必要な充電量よりも大きい充電量の充電をしてもよい。また、例えば、推定部４２は、Ｓ５２において、制御部４３から充電器Ｃｈへ送られる電流指令値をゼロにすることにより、電池Ｂの充電を休止させる。

次に、推定部４２は、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電休止中の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とする（Ｓ５３）。なお、推定部４２は、電池Ｂの充電休止中（充電器Ｃｈから電池Ｂへ電流が流れていないとき）、スイッチＳＷを導通させている状態で、電圧検出部２により検出される電圧Ｖ（閉回路電圧）を「充電休止中の電池Ｂの開回路電圧」として取得してもよい。また、以降の推定部４２の動作（Ｓ５０、Ｓ４５、Ｓ４６）は、図４に示すＳ５０、Ｓ４５、Ｓ４６の動作と同様である。

このように、図５に示す推定部４２の動作例では、満充電容量の推定開始時、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからないと判定部４１により判定されると、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまで電池Ｂを充電させた後の電池Ｂの充電休止において、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電休止中の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の電池Ｂの充電率とするとともに、電池Ｂの充電を再開させた後の電池Ｂの充電後において、充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の電池Ｂの開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の電池Ｂの充電率としている。これにより、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからない場合であっても、充電開始時の電池Ｂの充電率及び充電終了時の電池Ｂの充電率を精度良く算出することができるため、充電率差分値を精度良く算出することができ、電池Ｂの満充電容量を精度良く推定することができる。

また、例えば、制御部４３は、充電器Ｃｈによる電池Ｂの充電開始時、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していないとき、電池Ｂが搭載される車両Ｖｅの走行履歴から現在の内分比を求め、その求めた内分比と充電用内分比情報とを用いて電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまでに必要な充電容量差を求め、その求めた充電容量差分電池Ｂを充電させた後、電池Ｂの充電を休止させるように構成してもよい。

例えば、車両Ｖｅがプラグインハイブリッド車である場合を想定する。
図６は、車両Ｖｅが電池Ｂから供給される電力によって走行する期間（ＥＶモード期間）、車両Ｖｅが電池Ｂから供給される電力やガソリンエンジンの駆動力によって走行する期間（ＨＶモード期間）、及び充電器Ｃｈにより電池Ｂが充電される期間（充電器充電期間）における電池Ｂの電圧の変動例を示す図である。

まず、制御部４３は、図６に示すＥＶモード期間やＨＶモード期間において、現在の内分比を定期的に求め、それら内分比を「車両の走行履歴」として記憶部３に記憶させる。
次に、制御部４３は、図６に示すＨＶモード期間から充電器充電期間に切り替わるとき、すなわち、充電器Ｃｈによる充電開始時、現在の電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していないと判定部４１により判定されると、記憶部３に記憶される内分比のうちの最新の内分比ｐａを「現在の内分比」として求める。

次に、制御部４３は、図７（ａ）に示す充電用内分比情報を参照して、現在の内分比ｐａに対応する充電容量差ａを求める。

次に、制御部４３は、閾値Ｃｔｈ１から充電容量差ａを減算した値を、電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまでに必要な充電容量差ｂとする。

そして、制御部４３は、その充電容量差ｂ分電池Ｂを充電させた後、満充電容量推定に用いる充電開始時の充電率を求めるために、電池Ｂの充電を休止させる。
なお、充電容量差ｂは、閾値Ｃｔｈ１から充電容量差ａを減算した値よりも大きい値でもよい。

例えば、ＨＶモード期間の最後が放電で終わり、充電器充電期間で充電されるように、放電から充電に切り替わる場合を想定し、より詳しく説明する。

図７（ａ）は、内分比と、充電後の電池Ｂの容量と充電前の電池Ｂの容量との容量差との対応関係を示す充電用内分比情報の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、内分比と、放電前の電池Ｂの容量と放電後の電池Ｂの容量との容量差との対応関係を示す放電用内分比情報の一例を示す図である。充電用内分比情報と放電用内分比情報は記憶部３に記憶される。なお、図７（ａ）に示す充電用内分比情報に示される内分比及び図７（ｂ）に示す放電用内分比情報に示される内分比は共に放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を基準としている。また、図７（ａ）に示す閾値Ｃｈ１と図７（ｂ）に示す閾値Ｃｈ２とは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

まず、推定部４２は、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、電池Ｂの状態がＨＶモード期間の放電から充電器充電期間の充電に切り替わるとき、切り替わる直前の放電の容量差が閾値未満である場合、それまでの車両の走行履歴と放電用内分比情報とを参照して内分比ｐａを求める。そして、図７（ａ）に示す充電用内分比情報を参照して、内分比ｐａに対応する充電容量差ａを求める。その後は上述した内容と同じため省略する。

このように、充電器Ｃｈによる充電開始時、車両Ｖｅの走行履歴から現在の内分比ｐａを求め、その求めた内分比ｐａと充電用内分比情報とを用いて電池Ｂの充電率と開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまでに必要な充電容量差ｂを求め、その求めた充電容量差ｂ分電池Ｂを充電させた後、電池Ｂの充電を休止させているため、充電休止中において、充電開始時の充電率を精度良く求めることができ、満充電容量の推定精度を向上させることができる。

１ 電流検出部
２ 電圧検出部
３ 記憶部
４ 満充電容量推定部
Ｂ 電池
ＳＷ スイッチ

Claims (4)

1. 電池の充電後に得られる前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び、前記電池の放電後に得られる前記充電率と前記開回路電圧との対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶する記憶部と、
   充電終了時の前記電池の充電率から充電開始時の前記電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の前記電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、前記電流積算値を前記充電率差分値で除算した結果を前記電池の満充電容量として推定する推定部と、
   放電前の前記電池の容量と放電後の前記電池の容量との放電容量差が閾値以上であると、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定し、充電後の前記電池の容量と充電前の前記電池の容量との充電容量差が前記閾値以上であると、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定する判定部と、
   を備え、
   前記推定部は、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とする
   ことを特徴とする電池満充電容量推定装置。
2. 電池の充電後に得られる前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び、前記電池の放電後に得られる前記充電率と前記開回路電圧との対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶する記憶部と、
   充電終了時の前記電池の充電率から充電開始時の前記電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の前記電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、前記電流積算値を前記充電率差分値で除算した結果を前記電池の満充電容量として推定する推定部と、
   前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、充電後の前記電池の容量と充電前の前記電池の容量との充電容量差が、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態から前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在する状態に移行するのに必要な容量差以上であると、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると判定し、
   前記推定部は、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とする
   ことを特徴とする電池満充電容量推定装置。
3. 電池の充電後に得られる前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び、前記電池の放電後に得られる前記充電率と前記開回路電圧との対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶する記憶部と、
   充電終了時の前記電池の充電率から充電開始時の前記電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の前記電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、前記電流積算値を前記充電率差分値で除算した結果を前記電池の満充電容量として推定する推定部と、
   前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記推定部は、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かがわからないと前記判定部により判定されると、前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまで前記電池を充電させた後の前記電池の充電休止において、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電休止中の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記電池の充電を再開させた後の前記電池の充電後において、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電後の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とする
   ことを特徴とする電池満充電容量推定装置。
4. 電池の充電後に得られる前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧との対応関係を示す充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線、及び、前記電池の放電後に得られる前記充電率と前記開回路電圧との対応関係を示す放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を記憶する記憶部と、
   充電終了時の前記電池の充電率から充電開始時の前記電池の充電率を減算した結果である充電率差分値、及び、充電中の前記電池に流れる電流の積算値である電流積算値を算出し、前記電流積算値を前記充電率差分値で除算した結果を前記電池の満充電容量として推定する推定部と、
   前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上または前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在しているか否かを判定する判定部と、
   前記電池の充放電を制御する制御部と、
   を備え、
   前記推定部は、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記満充電容量の推定開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していると前記判定部により判定されると、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電開始時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電開始時の前記電池の充電率とするとともに、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を参照し、充電終了時の前記電池の開回路電圧に対応する充電率を、充電終了時の前記電池の充電率とし、
   前記記憶部は、前記充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線と前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線との間の線分を所定の内分点で内分するときの内分比と、充電後の前記電池の容量と充電前の前記電池の容量との充電容量差との対応関係を示す充電用内分比情報、及び、前記内分比と、放電前の前記電池の容量と放電後の前記電池の容量との放電容量差との対応関係を示す放電用内分比情報を記憶し、
   前記制御部は、充電器による前記電池の充電開始時、充電開始時の前記電池の充電率と充電開始時の前記電池の開回路電圧とが対応する点が前記放電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在していないとき、前記電池が搭載される車両の走行履歴から充電開始時の前記内分比を求め、その求めた内分比と前記充電用内分比情報とを用いて前記電池の充電率と前記電池の開回路電圧とが対応する点が充電用ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上に存在するようになるまでに必要な充電容量差を求め、その求めた充電容量差分前記電池を充電させた後、前記電池の充電を休止させる
   ことを特徴とする電池満充電容量推定装置。

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