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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-31
(45)【発行日】2023-11-09
(54)【発明の名称】電池制御装置および電池制御方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20231101BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20231101BHJP
B60R 16/033 20060101ALI20231101BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 B
H02J7/00 Y
H01M10/48 P
B60R16/033 D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020026410
(22)【出願日】2020-02-19
(65)【公開番号】P2021132463
(43)【公開日】2021-09-09
【審査請求日】2022-04-21
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000237592
【氏名又は名称】株式会社デンソーテン
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 雄大
(72)【発明者】
【氏名】岡宮 稔
(72)【発明者】
【氏名】加藤 真也
(72)【発明者】
【氏名】宇都宮 大和
(72)【発明者】
【氏名】倉知 大祐
(72)【発明者】
【氏名】長井 友樹
【審査官】清水 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１５７３６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２８３９２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０９０４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／０６１８１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－３０７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１２５４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０６４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１１９７６１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２
Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６
Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８
Ｂ６０Ｒ １６／００ － １７／０２
Ｇ０１Ｒ ３１／３６ － ３１／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池の劣化状態を検出する劣化検出部と、前記劣化検出部によって検出された前記電池の劣化状態に基づいて、前記劣化状態が悪くなるほど、前記電池の充電率が前記電池の充放電制御の目標であり、前記充電率が下回ると充電が開始される目標充電率になるときの前記電池の残電荷量が一定になるように、前記目標充電率を大きな値に変更する目標充電率変更部と
を備えることを特徴とする電池制御装置。
【請求項2】
前記電池の電流および前記電池の開回路電圧を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記電流に基づいて前記電池の充電率を電流積算方式により推定するとともに、前記検出部によって検出された前記開回路電圧が、前記開回路電圧と前記充電率との関係を示す充電特性に基づいて前記充電率を推定可能な領域である場合、電流積算方式により推定された前記充電率を、前記開回路電圧および前記充電特性に基づいて推定される充電率に更新する推定部と
を備え、
前記目標充電率変更部は、
所定のタイミングで、前記開回路電圧が前記充電特性により前記充電率を推定可能な領域になるように、前記目標充電率を変更すること
を特徴とする請求項１に記載の電池制御装置。
【請求項3】
前記電池の劣化状態を示す劣化率が増加するにつれて、推定可能な領域を規定する対応充電率を減少させるように変更する推定可能領域変更部を備えることを特徴とする請求項２に記載の電池制御装置。
【請求項4】
前記目標充電率変更部によって前記開回路電圧が前記充電特性により前記充電率を推定可能な領域になるように前記目標充電率が変更され、かつ、変更後の前記目標充電率が前記電池において所定の電力を出力可能な充電率未満になる場合、前記電池からの電力を利用する所定制御の実行を禁止する禁止部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の電池制御装置。
【請求項5】
前記電池は、車両用の電池であり、前記所定制御は、前記車両に搭載されたエンジンを自動停止および自動再始動させるアイドリングストップ制御であること
を特徴とする請求項４に記載の電池制御装置。
【請求項6】
電池の劣化状態を検出する劣化検出工程と、前記劣化検出工程によって検出された前記電池の劣化状態に基づいて、前記劣化状態が悪くなるほど、前記電池の充電率が前記電池の充放電制御の目標であり、前記充電率が下回ると充電が開始される目標充電率になるときの前記電池の残電荷量が一定になるように、前記目標充電率を大きな値に変更する目標充電率変更工程と
を含むことを特徴とする電池制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池制御装置および電池制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）やＥＶ（Electric Vehicle）に搭載されるリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ：Lithium-Ion rechargeable Battery）等の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、上記したＳＯＣは、例えば電池の充電率である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－２８３９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来技術においては、電池の充放電制御の基準となる基準充電率が予め設定されている。従来技術では、例えば推定された電池の充電率が基準充電率より低くなった場合、電池に接続された発電機を発電動作させるなどして電池を充電し、充電率を基準充電率に一致させるような充放電制御が行われている。
【0005】
しかしながら、電池は劣化に伴って容量が減少する。そのため、電池の劣化の度合いによっては、充電率が基準充電率となっていても、電池が所期の電力を出力できないおそれがあり、改善の余地があった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池が劣化した場合であっても所期の電力を出力することができる電池制御装置および電池制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電池制御装置において、劣化検出部と、基準充電率変更部とを備える。劣化検出部は、電池の劣化状態を検出する。基準充電率変更部は、前記劣化検出部によって検出された前記電池の劣化状態に基づいて、前記電池の残電荷量が一定になるように、前記電池の充放電制御の基準となる基準充電率を変更する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電池が劣化した場合であっても所期の電力を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電池制御装置および電池制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
また、以下では、電池制御装置が、車両に搭載されるリチウムイオン二次電池（以下、ＬＩＢと記載する）の制御を行う場合を一例に挙げて説明する。なお、電池制御装置による制御の対象は、車両に搭載されるＬＩＢに限定されず、任意の機器に搭載されるＬＩＢであってもよい。
【0012】
【0013】
図１Ａに示すように、電池システム１は、電池パック１０と、発電機１１と、スタータ１２と、鉛バッテリ１３と、上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。電池パック１０は、ＬＩＢ１４と、第１スイッチ１６と、第２スイッチ１７と、電池制御装置２０とを備える。
【0014】
このように、電池システム１は、鉛バッテリ１３およびＬＩＢ１４の２つの電池を備える２電源システムである。なお、電池システム１は、電池を二重化した２電源システムに限定されるものではなく、少なくともリチウムイオン二次電池を備える電源システムであれば、電池の数は１つ、あるいは３つ以上であってもよい。
【0015】
発電機１１は、エンジンＥの回転を動力源として電力を生成する機器である。また、車両の減速時には回生ブレーキによる回生電力を生成する。なお、発電機１１は、オルタネータやジェネレータとも呼ばれる。
【0016】
また、発電機１１は、例えば上位ＥＣＵ１００や電池制御装置２０からの指示に応じて電力を生成してもよい。そして、例えば発電した電力を鉛バッテリ１３やＬＩＢ１４へ供給することで、鉛バッテリ１３やＬＩＢ１４を充電する。
【0017】
スタータ１２は、例えば電気モータを備え、エンジンＥを始動する始動装置である。なお、図１Ａに示す例では、電池システム１がスタータ１２と発電機１１とを備える構成としたが、例えば、スタータ１２および発電機１１の代わりに、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を備えてもよい。
【0018】
なお、上記したエンジンＥは、アイドリングストップ機能を有していてもよい。スタータ１２は、エンジンＥのアイドリングストップ機能により、エンジンＥが自動停止状態となった後、エンジンＥを再始動させることができる。
【0019】
鉛バッテリ１３は、電極に鉛を用いた二次電池である。なお、鉛バッテリ１３は、例えば車両に搭載される電気機器の主要な電源となる。
【0020】
電池パック１０のＬＩＢ１４は、充電または放電を行う二次電池であって、例えば鉛バッテリ１３の補助電源となる。なお、ＬＩＢ１４としては、鉄系のＬＩＢを用いることができるが、これに限定されるものではない。また、ＬＩＢ１４は、車両用の電池の一例である。
【0021】
第１スイッチ１６および第２スイッチ１７は、回路の短絡と開放を制御する開閉器（リレー）である。第１スイッチ１６は、鉛バッテリ１３と発電機１１（またはスタータ１２）との間に接続される。第２スイッチ１７は、ＬＩＢ１４と発電機１１（またはスタータ１２）との間に接続される。そして、第１スイッチ１６および第２スイッチ１７の開閉は、上記した上位ＥＣＵ１００によって制御される。
【0022】
上位ＥＣＵ１００は、電池パック１０の上位ＥＣＵであり、車両状況等を随時取得し、かかる車両状況等に応じて電池パック１０を制御する。例えば、上位ＥＣＵ１００は、車両状況、ＬＩＢ１４の状態に関する情報や鉛バッテリ１３の状態に関する情報などを取得する。なお、ＬＩＢ１４の状態に関する情報は、例えば電池制御装置２０によって推定されるＬＩＢ１４の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）や後述する基準充電率の情報を含む。上記したＳＯＣは、例えばＬＩＢ１４の充電率（充電量）である。
【0023】
そして、上位ＥＣＵ１００は、車両状況、ＬＩＢ１４の状態（例えばＳＯＣ）や鉛バッテリ１３の状態などに基づいて第１スイッチ１６や第２スイッチ１７を開閉動作させ、鉛バッテリ１３およびＬＩＢ１４の充電や放電を制御する。また、上位ＥＣＵ１００は、車両状況等に応じ、発電機１１やスタータ１２、図示しない補機など各種の電気機器の動作を制御する。
【0024】
電池制御装置２０は、上記したように、ＬＩＢ１４のＳＯＣを推定する処理を実行し、推定されたＳＯＣの情報を上位ＥＣＵ１００へ通知する。
【0025】
また、電池制御装置２０もＬＩＢ１４の充放電制御を行うことができる。ここで、電池制御装置２０による充放電制御を含む電池制御方法について図１Ｂおよび図１Ｃを参照して詳しく説明する。図１Ｂおよび図１Ｃは、実施形態に係る電池制御装置２０が実行する電池制御方法の概要を示す図である。
【0026】
先ず図１Ｂに示すように、電池制御装置２０は、基準充電率に基づいて充放電制御を行う。例えば、電池制御装置２０は、ＬＩＢ１４のＳＯＣを基準充電率に一致させるように、ＬＩＢ１４の充放電を制御することができる。
【0027】
基準充電率は、ＬＩＢ１４の充放電制御の基準となる充電率であり、予め設定される。基準充電率は、例えば、スタータ１２によるエンジンＥの再始動や、エンジンＥの自動停止中にその他の補機が動作可能となるような所期の電力をＬＩＢ１４が出力できる値に設定される。なお、基準充電率は、充放電制御における制御中心であり、ＳＯＣの目標充電率であるともいえる。
【0028】
従って、例えばＳＯＣが低下し、基準充電率（以下「基準ＳＯＣ」と記載する場合がある）より低くなると、所期の電力の出力を確保するため、電池制御装置２０は、エンジンＥを回転させて発電機１１（図１Ａ参照）を発電動作させる指示などを、エンジンＥや発電機１１へ出力する。かかる指示により、発電機１１では発電が行われ、その電力がＬＩＢ１４に充電され、よってＳＯＣは増加して基準ＳＯＣに一致あるいは超える値となり、ＬＩＢ１４において所期の電力の出力を確保することが可能になる。
【0029】
なお、図１Ｂの例では、基準ＳＯＣが３０％に設定される。また、ＬＩＢ１４のＳＯＣ１００％時の容量が「１０Ａｈ」であるとした場合、ＳＯＣが基準ＳＯＣの３０％のとき、ＬＩＢ１４の残電荷量は「３Ａｈ」である。また、図１Ｂでは、ＬＩＢ１４の劣化率が０％、すなわち、ＬＩＢ１４が劣化していない状態のときの充電状態を示している。
【0030】
なお、理解の便宜のため、基準ＳＯＣやＬＩＢ１４の容量、劣化率など具体的な数値を挙げて説明するが、これらの数値はあくまでも例示であって限定されるものではない。
【0031】
ところで、ＬＩＢ１４は、劣化に伴って容量が減少する。そのため、ＬＩＢ１４の劣化の度合いによっては、ＳＯＣが基準ＳＯＣとなっていても、ＬＩＢ１４が所期の電力を出力できないおそれがあった。
【0032】
図１Ｃを参照しつつ具体的に説明する。図１Ｃの例では、ＬＩＢ１４の劣化率が２０％のときの充電状態を示している。劣化率が２０％の場合、言い換えると、ＬＩＢ１４の性能が劣化により８０％になった場合、ＬＩＢ１４は、ＳＯＣ１００％であっても、容量が「８Ａｈ」になってしまう。
【0033】
そのため、ＳＯＣが基準ＳＯＣの３０％を維持するように、ＬＩＢ１４の充放電制御が行われても、ＳＯＣが３０％のときのＬＩＢ１４の残電荷量は「３Ａｈ」から「２．４Ａｈ」に減少し、ＬＩＢ１４が所期の電力を出力できないおそれがあった。
【0034】
そこで、本実施形態に係る電池制御装置２０にあっては、ＬＩＢ１４の劣化に応じて基準ＳＯＣを変更するようにした。これにより、電池制御装置２０は、ＬＩＢ１４が劣化した場合であっても所期の電力を出力することができる。
【0035】
詳しくは、電池制御装置２０は、ＬＩＢ１４の劣化状態を検出する。ここでは、ＬＩＢ１４の劣化状態としてＬＩＢ１４の劣化率を検出する。かかるＬＩＢ１４の劣化率の検出については、後述する。
【0036】
そして、電池制御装置２０は、検出されたＬＩＢ１４の劣化状態（ＬＩＢ１４の劣化率）に基づいて、ＬＩＢ１４の残電荷量が一定になるように、基準ＳＯＣを変更する。具体的には、基準ＳＯＣを「３０％」から「３７．５％」に変更するようにした。すなわち、ＬＩＢ１４の容量が８０％に減少（劣化）したことから、変更前の基準ＳＯＣ３０％を０．８で除算し、基準ＳＯＣを３７．５％に変更するようにした。
【0037】
これにより、電池制御装置２０は、ＳＯＣが変更後の基準ＳＯＣである「３７．５％」となるように充放電制御を行えば、ＬＩＢ１４の残電荷量を、劣化前と同じ「３Ａｈ」にすることができ、ＬＩＢ１４は所期の電力を出力することが可能になる。
【0038】
このように、電池制御装置２０は、ＬＩＢ１４の劣化率に基づいて、ＬＩＢ１４の残電荷量が劣化前の電荷量と一定になるように、基準ＳＯＣを変更する。これにより、本実施形態にあっては、ＬＩＢ１４が劣化した場合であっても所期の電力を出力することができる。
【0039】
次に、図２を参照して、実施形態に係る電池制御装置２０を含む電池システム１の構成について詳しく説明する。図２は、実施形態に係る電池制御装置２０を含む電池システム１の構成を示すブロック図である。なお、図２では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【0040】
換言すれば、図２に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。
【0041】
図２に示すように、電池システム１は、上記したＬＩＢ１４と、電池制御装置２０と、上位ＥＣＵ１００と、電流センサ６１と、電圧センサ６２と、温度センサ６３と、各種電気機器７０と、第１、第２スイッチ１６，１７とを備える。
【0042】
なお、図２では、図示の簡略化のため、上記した発電機１１やスタータ１２、例えばナビゲーション装置やオーディオ、エアーコンディショナなど車両に搭載される補機（負荷）を各種電気機器７０として１つのブロックで示した。また、図２では、第１スイッチ１６および第２スイッチ１７を１つのブロックで示している。
【0043】
電流センサ６１は、ＬＩＢ１４の充放電電流を計測するセンサである。電圧センサ６２は、ＬＩＢ１４の電池電圧を計測するセンサである。温度センサ６３は、ＬＩＢ１４の電池温度を測定するセンサである。電流センサ６１、電圧センサ６２および温度センサ６３は、それぞれ計測結果を示す信号を電池制御装置２０へ出力する。
【0044】
電池制御装置２０は、制御部３０と、記憶部４０とを備える。制御部３０は、検出部３１と、推定部３２と、充放電制御部３３と、劣化検出部３４と、基準充電率変更部３５と、推定可能領域変更部３６と、禁止部３７とを備える。
【0045】
制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
【0046】
コンピュータのＣＰＵは、例えば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部３０の検出部３１、推定部３２、充放電制御部３３、劣化検出部３４、基準充電率変更部３５、推定可能領域変更部３６および禁止部３７として機能する。
【0047】
また、制御部３０の検出部３１、推定部３２、充放電制御部３３、劣化検出部３４、基準充電率変更部３５、推定可能領域変更部３６および禁止部３７の少なくともいずれか一部または全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。
【0048】
また、記憶部４０は、例えば、データフラッシュや不揮発性メモリ、レジスタといった記憶デバイスである。記憶部４０は、ＯＣＶ－ＳＯＣマップ情報４１と、変更情報４２とを記憶する。
【0049】
ＯＣＶ－ＳＯＣマップ情報４１は、ＬＩＢ１４の開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係を示す充電特性に関する情報を含み、具体的には、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線に関する情報を含む。なお、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線は、開回路電圧（ＯＣＶ）とＳＯＣとの関係を示す充電特性の一例である。また、後述の推定部３２は、かかるＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線により、ＬＩＢ１４のＯＣＶからＳＯＣを推定することも可能である。
【0050】
図３は、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線の一例を示す図である。図３に示すように、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線は、ＬＩＢ１４を充放電させたときのＳＯＣとＯＣＶの観測値に対して例えば、最小二乗法等によって導出された関数である。
【0051】
ここで、鉄系のＬＩＢ１４のＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線について詳説する。図３に示すように、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線においては、ＳＯＣが比較的低い領域Ｅ１（例えば０％と所定値Ａａとの間）で変化するとき、ＯＣＶも領域Ｄ１（所定値Ｖａと所定値Ｖｂとの間）で比較的大きく変化する特性を示す。同様に、ＳＯＣが比較的高い領域Ｅ３（所定値Ａｂと１００％との間）で変化するとき、ＯＣＶも領域Ｄ３（所定値Ｖｃと所定値Ｖｄとの間）で比較的大きく変化する特性を示す。そのため、例えば仮に、領域Ｄ１や領域Ｄ３にあるＯＣＶに僅かな検出誤差があった場合でも、推定するＳＯＣに対する影響は少なく、ＳＯＣを比較的精度良く推定することができる。
【0052】
他方、ＳＯＣが領域Ｅ１と領域Ｅ３の中間の領域Ｅ２（所定値Ａａと所定値Ａｂとの間）で変化するとき、ＯＣＶは領域Ｄ１と領域Ｄ３の中間の領域Ｄ２（所定値Ｖｂと所定値Ｖｃとの間）で比較的小さく変化する特性を示す。このように、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線には、ＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化が緩やかでフラットな領域Ｄ２が存在する。そのため、例えば仮に、領域Ｄ２にあるＯＣＶに僅かな検出誤差があった場合、ＳＯＣが大きく変化するため、ＳＯＣを精度良く推定することが難しい。
【0053】
すなわち、鉄系のＬＩＢ１４のＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線においては、ＯＣＶが領域Ｄ１や領域Ｄ３にある場合、ＳＯＣを推定することが可能であり、ＯＣＶが領域Ｄ２にある場合、精度の点でＳＯＣを推定することが難しい。
【0054】
従って、後述する推定部３２では、例えば起動時のＬＩＢ１４のＯＣＶが領域Ｄ１や領域Ｄ３などの所定領域にある場合に、ＬＩＢ１４の状態が、ＯＣＶを用いてＳＯＣを推定可能な状態であると判定する。また、以下では、領域Ｄ１や領域Ｄ３などの所定領域を、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線によりＳＯＣを推定可能な領域（推定可能領域）と記載する場合がある。
【0055】
また、ＬＩＢ１４の劣化状態により、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線も変化する場合がある。そこで、本実施形態にあっては、ＬＩＢ１４の劣化によるＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線の変化に応じ、ＳＯＣを推定可能な領域を変更するようにした。なお、本実施形態にあっては、理解の便宜のため、推定可能領域Ｄ１のみをＬＩＢ１４の劣化状態によって変更する場合を例に挙げるものとする。例えば、推定可能領域Ｄ１の上限（ここでは所定値Ｖｂ）が、ＬＩＢ１４の劣化に伴って減少していくものとする。そのため、本実施形態においても、劣化による推定可能領域Ｄ１の上限の減少に伴って、推定可能領域Ｄ１の上限に対応する充電率（ＳＯＣ。ここでは所定値Ａａ）を減少させるように変更するようにした。
【0056】
また、以下では、理解を容易にするため、所定値Ａａを４０％とし、所定値Ａｂを８５％とするなど、具体的な数値を入れて説明する場合がある。
【0057】
【0058】
【0059】
変更情報４２の「基準ＳＯＣ」は、上記したように、ＬＩＢ１４の劣化によって変更する基準ＳＯＣに関する情報である。例えば、変更情報４２の「基準ＳＯＣ」には、ＬＩＢ１４の劣化状態が進むにつれて基準ＳＯＣを増加させるように変更することを示す情報が含まれる。具体的には、「基準ＳＯＣ」には、ＬＩＢ１４の劣化率が増加すると、基準ＳＯＣを増加させるように変更することを示す情報が含まれる。
【0060】
変更情報４２の「推定可能領域Ｄ１の上限に対応するＳＯＣ」は、上記したように、ＬＩＢ１４の劣化によるＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線の変化に応じて変更する、推定可能領域Ｄ１に関する情報である。例えば、変更情報４２の「推定可能領域Ｄ１の上限に対応するＳＯＣ」には、ＬＩＢ１４の劣化状態が進むにつれて、すなわちＬＩＢ１４の劣化率が増加するにつれて、推定可能領域Ｄ１の上限に対応するＳＯＣ（図３の所定値Ａａ参照。以下「推定可能領域対応ＳＯＣ」と記載する場合がある）を減少させるように変更することを示す情報が含まれる。
【0061】
変更情報４２の「再始動可能ＳＯＣ」は、スタータ１２によってエンジンＥの再始動を行う際に必要な電力を供給可能なＳＯＣの情報である。すなわち、ＬＩＢ１４のＳＯＣが「再始動可能ＳＯＣ」以上の場合、スタータ１２はＬＩＢ１４から電力が供給されてエンジンＥを再始動することができる。逆に言えば、ＬＩＢ１４のＳＯＣが「再始動可能ＳＯＣ」未満の場合、スタータ１２はＬＩＢ１４からの電力が不足してエンジンＥを再始動することができない。
【0062】
変更情報４２の「再始動可能ＳＯＣ」は、このような再始動可能ＳＯＣを変更させる情報である。例えば、変更情報４２の「再始動可能ＳＯＣ」には、ＬＩＢ１４の劣化状態が進むにつれて再始動可能ＳＯＣを増加させるように変更することを示す情報が含まれる。具体的には、「再始動可能ＳＯＣ」には、ＬＩＢ１４の劣化率が増加すると、再始動可能ＳＯＣを増加させるように変更することを示す情報が含まれる。
【0063】
なお、再始動可能ＳＯＣは、所定の電力を出力可能な充電率の一例である。また、エンジンＥの再始動が可能な電力は、所定の電力の一例である。
【0064】
ここで、上記した基準ＳＯＣ、推定可能領域対応ＳＯＣ、再始動可能ＳＯＣについて図５Ａを参照してさらに詳しく説明する。図５Ａは、劣化率が０％のときのＬＩＢ１４の状態を示す図である。なお、図５Ａおよび後述する図５Ｂ，図５Ｃでは、理解の便宜のため、ＬＩＢ１４の状態を、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線に重ねて示している。
【0065】
図５Ａおよび図４に示すように、劣化率が０％のとき、基準ＳＯＣ（符号Ａ１で示す）は「３０％」、推定可能領域対応ＳＯＣ（符号Ｂ１で示す）は「４０％」、再始動可能ＳＯＣ（符号Ｃ１で示す）は「２０％」に設定される。
【0066】
なお、図５Ａの例では、劣化率が０％のとき、ＬＩＢ１４のＳＯＣ１００％時の容量が「１０Ａｈ」であるため、基準ＳＯＣの３０％に相当するＬＩＢ１４の残電荷量は「３Ａｈ」、再始動可能ＳＯＣの２０％に相当するＬＩＢ１４の残電荷量は「２Ａｈ」である。
【0067】
図２の説明に戻ると、制御部３０の検出部３１は、電流センサ６１から入力される信号に基づいてＬＩＢ１４の電流（電流値）を検出する。また、検出部３１は、電圧センサ６２から入力される信号に基づいてＬＩＢ１４の電圧（電圧値）を検出する。なお、検出部３１は、ＬＩＢ１４の電圧として、上記したＯＣＶを検出することができる。検出部３１は、温度センサ６３から入力される信号に基づいてＬＩＢ１４の電池温度を検出する。検出部３１は、検出された電流や電圧、電池温度を示す信号を推定部３２や充放電制御部３３、劣化検出部３４などへ出力する。
【0068】
推定部３２は、電流積算方式によりＳＯＣを推定する。例えば、推定部３２は、起動時のＬＩＢ１４のＯＣＶと、ＯＣＶ－ＳＯＣマップ情報４１のＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線（図３参照）とに基づいて、初期ＳＯＣを算出する。
【0069】
そして、推定部３２は、算出された初期ＳＯＣを初期値として、ＳＯＣを推定する。なお、電流積算方式の演算式としては、例えば「ＳＯＣ（ｋ＋１）＝ＳＯＣ（ｋ）＋電流積分／ＦＣＣ」を用いることができる。ここで、ｋは、離散化した時間のインデックスであり、換言すれば、ステップ数である。また、ＦＣＣは、満充電容量と呼ばれる定数である。
【0070】
また、推定部３２は、電流積算方式により推定されたＳＯＣを、ＯＣＶおよびＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線（図３参照）に基づいて推定されるＳＯＣに更新（補正）することができる。
【0071】
すなわち、上記した電流積算方式によるＳＯＣの推定においては、電流センサ６１の測定誤差が蓄積され、かかる測定誤差の蓄積によってＳＯＣの推定にも誤差が生じるなど、ＳＯＣの推定精度が低下していくおそれがある。そのため、推定部３２は、電流積算方式により推定されたＳＯＣを、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線により推定されるＳＯＣに更新してもよい。
【0072】
例えば、推定部３２は、起動時のＬＩＢ１４のＯＣＶが、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線を用いてＳＯＣを推定可能な領域であるか否かを判定する。推定部３２は、ＯＣＶがＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線を用いてＳＯＣを推定可能と判定された場合、電流積算方式により推定されたＳＯＣを、ＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線により推定されるＳＯＣに更新してもよい。推定部３２は、推定あるいは更新されたＳＯＣを示す信号を充放電制御部３３などへ出力する。
【0073】
このように、推定部３２は、電流積算方式により推定されたＳＯＣを、ＯＣＶを用いて推定されるＳＯＣに更新（補正）することで、ＳＯＣの推定精度が電流センサ６１の測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。
【0074】
充放電制御部３３は、ＳＯＣおよび基準ＳＯＣに基づいて充放電制御を行う。例えば、充放電制御部３３は、ＳＯＣを基準ＳＯＣに一致させるように、ＬＩＢ１４の充放電を制御することができる。
【0075】
例えば、充放電制御部３３は、ＳＯＣが基準ＳＯＣより低くなると、エンジンＥを回転させて発電機１１で発電させたりして、ＬＩＢ１４の充電を行う。また、充放電制御部３３は、ＳＯＣが基準ＳＯＣより高くなると、ＬＩＢ１４から各種電気機器７０へ電力を供給させて、ＬＩＢ１４の放電を行う。このように、充放電制御部３３は、ＬＩＢ１４のＳＯＣを基準ＳＯＣに一致させるような充放電制御を行う。
【0076】
劣化検出部３４は、ＬＩＢ１４の劣化状態を検出する。具体的には、劣化検出部３４は、ＬＩＢ１４の劣化率を検出する。例えば、劣化検出部３４は、ＬＩＢ１４の内部抵抗に基づいてＬＩＢ１４の劣化率を検出することができる。すなわち、ＬＩＢ１４の内部抵抗は、ＬＩＢの劣化に伴って大きくなる。そのため、劣化検出部３４は、検出されたＬＩＢ１４の電流および電圧に基づいて内部抵抗値を算出し、算出された内部抵抗値が大きくなるにつれて増加する劣化率を検出する。劣化検出部３４は、検出された劣化率を示す信号を基準充電率変更部３５や推定可能領域変更部３６へ出力する。
【0077】
なお、上記では、劣化検出部３４は、内部抵抗に基づいて劣化率を検出するようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、劣化検出部３４は、ＬＩＢ１４の各種の使用環境条件（例えば使用時間、平均電池温度など）に基づいて劣化率を検出するなど、その他の手法で検出してもよい。
【0078】
基準充電率変更部３５は、ＬＩＢ１４の劣化率（ＬＩＢ１４の劣化状態）に基づいて、ＬＩＢ１４の残電荷量が一定になるように、基準ＳＯＣを変更する。例えば、基準充電率変更部３５は、劣化検出部３４で検出された劣化率と、記憶部４０の変更情報４２（図４参照）とに基づいて、基準ＳＯＣを変更する。
【0079】
ここで、図５Ｂおよび図５Ｃを参照して、基準充電率変更部３５により基準ＳＯＣを変更する処理について説明する。図５Ｂは、劣化率が２０％のときのＬＩＢ１４の状態を示す図であり、図５Ｃは、劣化率が５０％のときのＬＩＢ１４の状態を示す図である。
【0080】
図５Ｂに示すように、劣化率が２０％の場合、ＬＩＢ１４のＳＯＣ１００％時の容量が「８Ａｈ」に減少する。そこで、基準充電率変更部３５は、ＬＩＢ１４の残電荷量が一定になるように、基準ＳＯＣ（符号Ａ２で示す）を「３０％」から「３７．５％」に変更するようにした。
【0081】
これにより、上記した充放電制御部３３は、ＳＯＣが変更後の基準ＳＯＣである「３７．５％」となるように充放電制御を行えば、ＬＩＢ１４の残電荷量を、劣化前と同じ「３Ａｈ」にすることができ、ＬＩＢ１４は所期の電力を出力することが可能になる。
【0082】
また、図５Ｃに示すように、劣化率が５０％の場合、ＬＩＢ１４のＳＯＣ１００％時の容量が「５Ａｈ」に減少する。そこで、基準充電率変更部３５は、ＬＩＢ１４の残電荷量が一定になるように、基準ＳＯＣ（符号Ａ３で示す）を「３０％」から「６０％」に変更するようにした。
【0083】
これにより、上記した充放電制御部３３は、ＳＯＣが変更後の基準ＳＯＣである「６０％」となるように充放電制御を行えば、ＬＩＢ１４の残電荷量を、劣化前と同じ「３Ａｈ」にすることができ、ＬＩＢ１４は所期の電力を出力することが可能になる。
【0084】
なお、基準充電率変更部３５は、基準ＳＯＣの変更に加え、再始動可能ＳＯＣを劣化率に基づいて変更してもよい。例えば、基準充電率変更部３５は、劣化率と変更情報４２（図４参照）とに基づいて、再始動可能ＳＯＣを変更する。
【0085】
図５Ｂに示すように、劣化率が２０％の場合、基準充電率変更部３５は、再始動可能ＳＯＣ（符号Ｃ２で示す）を「２０％」から「２５％」に変更するようにした。また、図５Ｃに示すように、劣化率が５０％の場合、基準充電率変更部３５は、再始動可能ＳＯＣ（符号Ｃ３で示す）を「２０％」から「４０％」に変更するようにした。
【0086】
これにより、上記した充放電制御部３３は、ＳＯＣが変更後の再始動可能ＳＯＣに相当するＬＩＢ１４の残電荷量を、劣化前と同じ「２Ａｈ」にすることができる。
【0087】
図２の説明に戻ると、推定可能領域変更部３６は、ＬＩＢ１４の劣化状態に基づいて、ＳＯＣを推定可能な領域Ｄ１（図３参照）を変更する。これにより、本実施形態にあっては、推定可能な領域Ｄ１を、ＬＩＢ１４の劣化状態により変化するＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線に即した領域に変更することができる。
【0088】
例えば、推定可能領域変更部３６は、ＬＩＢ１４の劣化率と、記憶部４０の変更情報４２（図４参照）とに基づいて、推定可能領域Ｄ１を変更する、詳しくは、推定可能領域Ｄ１の上限（所定値Ｖｂ）に対応するＳＯＣ（推定可能領域対応ＳＯＣ）を変更する。具体的には、推定可能領域変更部３６は、ＬＩＢ１４の劣化率が増加するにつれて、推定可能領域対応ＳＯＣを減少させるように変更する。
【0089】
これについて図５Ｂおよび図５Ｃを参照して説明すると、先ず図５Ｂに示すように、劣化率が２０％の場合、推定可能領域変更部３６は、推定可能領域対応ＳＯＣ（符号Ｂ２で示す）を「４０％」から「３２％」に変更するようにした。なお、ここでの推定可能領域Ｄ１の上限は、所定値Ｖｂより低い所定値Ｖｂ２である。また、図５Ｃに示すように、劣化率が５０％の場合、推定可能領域変更部３６は、推定可能領域対応ＳＯＣ（符号Ｂ３で示す）を「４０％」から「２０％」に変更するようにした。なお、ここでの推定可能領域Ｄ１の上限は、所定値Ｖｂ２より低い所定値Ｖｂ３である。
【0090】
これにより、本実施形態にあっては、推定可能領域Ｄ１の上限に対応するＳＯＣ（推定可能領域対応ＳＯＣ）を、ＬＩＢ１４の劣化状態に即した値にすることができる。
【0091】
ここで、上記したように、鉄系のＬＩＢ１４のＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線においては、ＳＯＣの変化に対するＯＣＶの変化が緩やかでフラットな領域Ｄ２が存在し、ＯＣＶが領域Ｄ２にある場合、精度の点でＳＯＣを推定することが難しい。なお、図５Ｂなどでは、領域Ｄ２に対応するＳＯＣの領域にドットを付している。
【0092】
また、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、ＬＩＢ１４の劣化により、基準ＳＯＣが変更されたとき、変更後の基準ＳＯＣが領域Ｄ２に対応するＳＯＣ領域に入る場合がある。かる場合、ＬＩＢ１４は、ＳＯＣを変更後の基準ＳＯＣに一致させるように充放電制御されるため、ＯＣＶが推定可能領域Ｄ１になりにくく、ＳＯＣが更新（補正）されないことがある。
【0093】
そこで、本実施形態に係る基準充電率変更部３５は、所定のタイミングで、ＯＣＶがＯＣＶ－ＳＯＣ特性曲線によりＳＯＣを推定可能な領域Ｄ１になるように、基準ＳＯＣを変更するようにした。
【0094】
なお、上記した所定のタイミングは、例えば、電流積算方式によりＳＯＣを推定した期間を示す推定期間が所定期間経過したときや、ＬＩＢ１４の起動時などであるが、これに限定されるものではない。また、所定期間は、例えば電流センサ６１の測定誤差の蓄積などによってＳＯＣの推定精度が低下する可能性のある値に設定されるが、これに限られない。
【0095】
例えば、図５Ｂにあっては、基準充電率変更部３５は、基準ＳＯＣ（符号Ａ２ａで示す）が推定可能領域対応ＳＯＣ：Ｂ２以下になるように変更する。これにより、ＬＩＢ１４は、ＳＯＣを変更後の基準ＳＯＣ：Ａ２ａに一致させるように充放電制御されるため、ＯＣＶが推定可能領域Ｄ１になる。そのとき、推定部３２は、電流積算方式により推定されたＳＯＣを、ＯＣＶを用いて推定されるＳＯＣに更新（補正）する。これにより、本実施形態にあっては、ＳＯＣの推定精度が電流センサ６１の測定誤差の蓄積などに起因して低下していくことを抑制することができる。
【0096】
また、基準充電率変更部３５は、基準ＳＯＣを推定可能領域Ｄ１に変更する際、推定可能領域対応ＳＯＣ：Ｂ２以下で、かつ、再始動可能ＳＯＣ：Ｃ２以上にしてもよい。これにより、ＬＩＢ１４は、ＳＯＣを変更後の基準ＳＯＣに一致させるように充放電制御される場合であっても、ＳＯＣが「再始動可能ＳＯＣ」未満になり難く、エンジンＥの再始動を行うことができる。
【0097】
但し、図５Ｃに示すように、ＬＩＢ１４の劣化状態によっては、基準充電率変更部３５が、基準ＳＯＣ：Ａ３ａを、推定可能領域対応ＳＯＣ：Ｂ３以下の、推定可能領域Ｄ１に変更すると、変更後の基準ＳＯＣ：Ａ３ａが再始動可能ＳＯＣ：Ｃ３未満になる場合がある。
【0098】
かかる場合、ＬＩＢ１４のＳＯＣが再始動可能ＳＯＣ未満になって、スタータ１２はＬＩＢ１４からの電力が不足してエンジンＥを再始動することができないおそれがある。
【0099】
そこで、図２に示す禁止部３７は、変更後の基準ＳＯＣ：Ａ３ａが再始動可能ＳＯＣ：Ｃ３未満になる場合、ＬＩＢ１４からの電力を利用する所定制御の実行を禁止するようにした。例えば、禁止部３７は、車両に搭載されたエンジンＥを自動停止および自動再始動させるアイドリングストップ制御の実行を禁止するようにした。
【0100】
詳しくは、禁止部３７は、アイドリングストップ制御におけるエンジンＥの自動停止を禁止する禁止信号を上位ＥＣＵ１００へ出力する。上位ＥＣＵ１００は、禁止信号が入力されると、エンジンＥの自動停止を行わない。
【0101】
これにより、本実施形態にあっては、変更後の基準ＳＯＣ：Ａ３ａが再始動可能ＳＯＣ：Ｃ３未満になる場合であっても、エンジンＥの自動停止が行われないため、エンジンＥの再始動ができなくなることもない。
【0102】
なお、上記では、所定制御の例として、アイドリングストップ制御としたが、これに限られず、補機を含む各種電気機器７０への通電制御など、その他の制御であってもよい。
【0103】
そして、基準充電率変更部３５は、ＯＣＶが推定可能領域Ｄ１になるように基準ＳＯＣ変更し、ＳＯＣの更新（補正）が行われた後は、変更した基準ＳＯＣを、変更前の位置に戻す。
【0104】
【0105】
図６に示すように、電池制御装置２０の制御部３０は先ず、ＬＩＢ１４の充電率を検出する（ステップＳ１０）。次いで、制御部３０は、劣化率に基づいて、基準ＳＯＣ、推定可能領域Ｄ１（正確には、推定可能領域Ｄ１の上限に対応するＳＯＣ）および再始動可能ＳＯＣを変更する（ステップＳ１１）。
【0106】
次いで、制御部３０は、電流積算方式によりＳＯＣを推定する（ステップＳ１２）。次いで、制御部３０は、ＳＯＣの更新タイミングか否かを判定する（ステップＳ１３）。かかる更新タイミングは、ＬＩＢ１４の起動時や、電流積算方式によりＳＯＣを推定した推定期間が所定期間経過した場合などであるが、これらに限定されるものではない。
【0107】
制御部３０は、ＳＯＣの更新タイミングではないと判定された場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、以降の処理をスキップする。一方、制御部３０は、ＳＯＣの更新タイミングであると判定された場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、ＯＣＶを用いてＳＯＣを推定可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ１４）、言い換えると、例えばＯＣＶが領域Ｄ１や領域Ｄ３など推定可能領域であるか否かを判定する。
【0108】
制御部３０は、ＯＣＶを用いてＳＯＣを推定可能な状態ではないと判定された場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ＯＣＶが推定可能領域Ｄ１になるように、基準ＳＯＣを変更する（ステップＳ１５）。
【0109】
次いで、制御部３０は、変更後の基準ＳＯＣが再始動可能ＳＯＣ未満か否かを判定する（ステップＳ１６）。制御部３０は、変更後の基準ＳＯＣが再始動可能ＳＯＣ未満であると判定された場合（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、アイドリングストップ制御の実行を禁止する（ステップＳ１７）。制御部３０は、変更後の基準ＳＯＣが再始動可能ＳＯＣ未満ではないと判定された場合（ステップＳ１６，Ｎｏ）、ステップＳ１７の処理をスキップする。
【0110】
次いで、制御部３０は、電流積算方式により推定されたＳＯＣを更新する更新処理を実行する（ステップＳ１８）。また、制御部３０は、ＯＣＶを用いてＳＯＣを推定可能な状態であると判定された場合も（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、ステップＳ１８に進み、ＳＯＣの更新処理を実行する。
【0111】
なお、ステップＳ１８では、例えばステップＳ１５でＯＣＶが推定可能領域Ｄ１になるように、基準ＳＯＣを変更していた場合、ＳＯＣの更新後、基準ＳＯＣを変更前の位置に戻す処理も実行する。
【0112】
上述してきたように、実施形態に係る電池制御装置２０は、劣化検出部３４と、基準充電率変更部３５とを備える。劣化検出部３４は、ＬＩＢ１４（電池の一例）の劣化状態を検出する。基準充電率変更部３５は、劣化検出部３４によって検出されたＬＩＢ１４の劣化状態に基づいて、ＬＩＢ１４の残電荷量が一定になるように、ＬＩＢ１４の充放電制御の基準となる基準充電率（基準ＳＯＣ）を変更する。これにより、ＬＩＢ１４が劣化した場合であっても所期の電力を出力することができる。
【0113】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0114】
１ 電池システム
１４ ＬＩＢ
２０ 電池制御装置
３４ 劣化検出部
３５ 基準充電率変更部
３６ 推定可能領域変更部
３７ 禁止部
１４ ＬＩＢ
２０ 電池制御装置
３４ 劣化検出部
３５ 基準充電率変更部
３６ 推定可能領域変更部
３７ 禁止部
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】