特許 7663023 推定装置、蓄電装置、推定方法

(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】2025-04-08

(45)【発行日】2025-04-16

(54)【発明の名称】推定装置、蓄電装置、推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/3828 20190101AFI20250409BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20250409BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20250409BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250409BHJP

【ＦＩ】

G01R31/3828

G01R31/387

H01M10/48 P

H02J7/00 M

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021090029

(22)【出願日】2021-05-28

(65)【公開番号】P2022182460

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2024-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今中 佑樹

【審査官】青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１８１４８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０８３８５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２６１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７８３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５７５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５８３９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０１７６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する推定装置であって、
前記蓄電セル又は前記組電池の電流の積算値に基づき残存電気量を推定する第１処理と、
前記電流の計測誤差の積算値に基づいて、残存電気量の累積誤差を推定する第２処理と、
前記第１処理とは異なる方法で残存電気量を推定する第３処理と、
前記第１処理で推定した残存電気量と、前記第３処理で推定した残存電気量との差である残存電気量差を算出する第４処理と、
前記累積誤差と、前記残存電気量差との差分及び電流積算時間に基づいて、前記計測誤差の補正値を算出する第５処理と、
前記第５処理で算出した前記補正値に基づいて、前記計測誤差を補正する第６処理と、を実行し、
前記第６処理の実行後、補正後の前記計測誤差を用いて、前記第２処理を実行する、推定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の推定装置であって、
前記累積誤差と、前記残存電気量差との差が閾値を超えている場合に、前記第６処理を実行して、前記計測誤差を補正する、推定装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の推定装置であって、
前記第３処理において、前記蓄電セル又は前記組電池を満充電まで充電する満充電検出法により、前記蓄電セル又は前記組電池の残存電気量を推定する、推定装置。

【請求項4】

蓄電装置であって、
前記蓄電セル又は前記組電池と、
前記蓄電セル又は前記組電池の電流を計測する電流計測部と、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の推定装置と、を含む、蓄電装置。

【請求項5】

蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する推定方法であって、
前記蓄電セル又は前記組電池の電流の積算値に基づき残存電気量を推定する第１ステップと、
前記電流の計測誤差の積算値に基づいて、残存電気量の累積誤差を推定する第２ステップと、
前記第１ステップとは異なる方法で残存電気量を推定する第３ステップと、
前記第１ステップで求めた残存電気量と、前記第３ステップで求めた残存電気量との差である残存電気量差を算出する第４ステップと、
前記累積誤差と、前記残存電気量差との差分及び電流積算時間に基づいて、前記計測誤差の補正値を算出する第５ステップと、
前記第５ステップで算出した前記補正値に基づいて、前記計測誤差を補正する第６ステップと、を実行し、
前記第６ステップの実行後、補正後の前記計測誤差を用いて、前記第２ステップを実行する、推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流の計測誤差を補正して、蓄電セル又は組電池の残存電気量の推定精度を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電セル又は組電池の電流や電圧を計測して、これらの計測結果から蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する技術が知られている（例えば、下記特許文献１）。

【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】

蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する方法の一つに、電流積算法がある。電流積算法では、電流計測値に含まれる計測誤差に起因する誤差が、推定結果に累積される（以下、残存電気量の推定結果に累積されるこのような誤差を、「累積誤差」と称する）。

【0005】

本発明は、電流の計測誤差の補正値を求め、累積誤差の推定精度を向上させる技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する推定装置は、前記蓄電セル又は前記組電池の電流の積算値に基づき残存電気量を推定する第１処理と、前記電流の計測誤差の積算値に基づいて、残存電気量の累積誤差を推定する第２処理と、前記第１処理とは異なる方法で残存電気量を推定する第３処理と、前記第１処理で推定した残存電気量と、前記第３処理で推定した残存電気量との差である残存電気量差を算出する第４処理と、前記累積誤差と、前記残存電気量差とに基づいて、前記計測誤差の補正値を算出する第５処理と、を実行する。

【0007】

「残存電気量」として、蓄電セル又は組電池の残存容量［Ａｈ］、ＳＯＣ（State of Charge)［％］、などを例示することができる。

【0008】

この発明は、蓄電装置に適用することができ、蓄電装置の残存電気量推定方法、及び残存電気量推定プログラムにも適用することができる。

【発明の効果】

【0009】

この構成によると、蓄電セル又は組電池に流れる電流の計測誤差の補正値を求めることができる。補正値に基づき計測誤差を補正して、累積誤差の推定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】自動車の側面図

【図2】バッテリの分解斜視図

【図3】二次電池セルの平面図

【図4】図３のＡ－Ａ線断面図

【図5】自動車の電気的構成を示すブロック図

【図6】バッテリの電気的構成を示すブロック図

【図7】満充電付近の電流波形

【図8】ＳＯＣ推移と電流積算時間との関係を示す図

【図9】ＳＯＣ推定処理のフローチャート

【図10】ＳＯＣ推定範囲を示す図

【図11】二次電池セルのＳＯＣ－ＯＣＶ相関特性

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜推定装置の概要＞
（１）蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する推定装置は、前記蓄電セル又は前記組電池の電流の積算値に基づき残存電気量を推定する第１処理と、前記電流の計測誤差の積算値に基づいて、残存電気量の累積誤差を推定する第２処理と、前記第１処理とは異なる方法で残存電気量を推定する第３処理と、前記第１処理で推定した残存電気量と、前記第３処理で推定した残存電気量との差である残存電気量差を算出する第４処理と、前記累積誤差と、前記残存電気量差とに基づいて、前記計測誤差の補正値を算出する第５処理と、を実行する。

【0012】

この構成では、蓄電セル又は組電池の電流の積算値に基づき、残存電気量を推定し（第１処理）、電流の計測誤差の積算値に基づいて、残存電気量の累積誤差を推定する（第２処理）。計測誤差とは、直接計測することが困難である誤差の真値に代えて、統計値又は実験値に基づいて設定した任意の値である。

【0013】

第１処理とは異なる方法で蓄電セル又は組電池の残存電気量を推定する（第３処理）。第１処理で推定した残存電気量と第３処理で推定した残存電気量との差である残存電気量差を算出する（第４処理）。第３処理で推定した残存電気量は、電流の積算値に基づくものではないため、電流に起因する誤差は含まれない。したがって、第４処理で算出される残存電気量差は、電流に起因する誤差を累積した値を反映している。

【0014】

電流に起因する誤差としては、ゲイン誤差とオフセット誤差がある。ゲイン誤差は充電及び放電を繰り返すことで相殺されるため、残存電気量の推定精度向上のためには、オフセット誤差の影響を小さくすることが求められる。第４処理で算出される残存電気量差には、オフセット誤差の累積値が含まれる。

【0015】

こうして得られた累積誤差と残存電気量差とに基づいて、計測誤差の補正値を算出する（第５処理）。計測誤差の補正値を求めることで、第２処理において用いた計測誤差の値が妥当であるか否かを判断することができる。例えば、算出した補正値が無視できるほど小さい値であれば、第２処理で用いた計測誤差の値は妥当であり、計測誤差に基づき推定した累積誤差の精度は十分に高いと判断できる。算出した補正値が非常に大きい値であれば、第２処理で用いた計測誤差の値が不当であり、補正を要するものであるか、又は、電流計測回路等に異常が発生している可能性があると判断できる。

【0016】

（２）前記第５処理で算出した前記補正値に基づいて、前記計測誤差を補正し（第６処理）、第６処理の実行後、補正後の前記計測誤差を用いて、前記第２処理を実行してもよい。この構成によれば、補正により計測誤差の値を真値に近付けて、累積誤差の推定精度を向上させることができる。累積誤差の推定精度が向上すると、電流の積算値に基づく蓄電セル又は組電池の残存電気量の推定精度が向上する。これにより、蓄電セル又は組電池の残存電気量を高精度に推定することができるため、蓄電セル又は組電池の電池性能を最大限に活用できる。

【0017】

（３）推定装置は、前記累積誤差と、前記残存電気量差との差が閾値を超えている場合に、前記第６処理を実行して、前記計測誤差を補正してもよい。累積誤差と残存電気量差との差が大きい場合には、計測誤差の累積値である累積誤差が大きいことが想定される。具体的には、計測誤差を真値よりも大きな値に設定した結果、累積誤差が大きくなっている場合である。第６処理を実行し、計測誤差の補正を行うことにより、計測誤差を真値に近付けることができる。これにより、電流の積算値に基づく蓄電セル又は組電池の残存電気量の推定精度が向上して、蓄電セル又は組電池の電池性能を最大限に活用できる。

【0018】

（４）前記第３処理では、前記蓄電セル又は前記組電池を満充電まで充電する満充電検出法により、前記蓄電セル又は前記組電池の残存電気量を推定してもよい。

【0019】

満充電検出法により推定した残存電気量には、電流の計測誤差が累積されていないため、電流の積算値に基づき推定した残存電気量と比べて推定精度が高い。満充電検出法により推定した残存電気量に基づき、第４処理において、第１処理で推定した残存電気量を高精度に補正することができる。その結果、第５処理において、精度の高い補正値を得ることができる。

【0020】

（５）蓄電装置は、蓄電セル又は組電池と、前記蓄電セル又は前記組電池の電流を計測する電流計測部と、上記の推定装置と、を含む。推定装置によって蓄電セル又は組電池の残存電気量の推定精度が向上するため、蓄電セル又は組電池の性能を最大限に活用できる。

【0021】

＜実施形態１＞
１．バッテリの説明
図１は自動車１０の側面図、図２はバッテリ５０の分解斜視図である。自動車１０は、エンジン駆動車であり、バッテリ５０を備えている。自動車１０は、エンジン（内燃機関）に代えて、車両駆動装置としての蓄電装置や燃料電池を備えていてもよい。図１では、自動車１０、エンジン２０、バッテリ５０のみ示し、自動車１０を構成する他の部品は図示を省略している。自動車１０は「車両」の一例、バッテリ５０は「蓄電装置」の一例である。

【0022】

図２に示すように、バッテリ５０は、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。

【0023】

収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。

【0024】

収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。図２に示す形態では、組電池６０は１２個の二次電池セル６２を有する。二次電池セル６２は、「蓄電セル」の一例である。１２個の二次電池セル６２は、３並列で４直列に接続されている。回路基板ユニット６５は、組電池６０の上部に配置されている。後述する図６のブロック図では、並列に接続された３つの二次電池セル６２が１つの電池記号で表される。

【0025】

図２に示す蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部（図２における左手前側）のうち、一方の隅部に正極の外部端子５２が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５１が固定されている。

【0026】

図３及び図４に示すように、二次電池セル６２は、直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。本実施形態における二次電池セル６２は、リチウムイオン二次電池である。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。

【0027】

二次電池セル６２は、図３及び図４に示したプリズマティックセルに限定されず、円筒型セルであってもよいし、ラミネートフィルムケースを有するパウチセルであってもよい。

【0028】

電極体８３は、例えば銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

【0029】

電極体８３は、巻回タイプのものに代えて、積層タイプのものであってもよい。

【0030】

正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている（図４参照）。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。

【0031】

正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。

【0032】

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、図３に示すように、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

【0033】

図５は自動車１０の電気的構成を示すブロック図、図６はバッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。

【0034】

自動車１０は、図５に示すように、駆動装置であるエンジン２０、エンジン制御部２１、エンジン始動装置２３、車両発電機であるオルタネータ２５、電気負荷２７、車両ＥＣＵ（電子制御装置：Electronic Control Unit）３０、バッテリ５０を備えている。

【0035】

バッテリ５０は、電力線３７に接続されている。バッテリ５０には、電力線３７を介して、エンジン始動装置２３、オルタネータ２５、電気負荷２７が接続されている。

【0036】

エンジン始動装置２３は、スターターモータを含む。イグニッションスイッチ２４をオンにすると、バッテリ５０からクランキング電流が流れ、エンジン始動装置２３が駆動する。エンジン始動装置２３の駆動により、クランクシャフトが回転し、エンジン２０を始動することがきる。

【0037】

電気負荷２７は、エンジン始動装置２３以外の、自動車１０に搭載された電気負荷である。電気負荷２７は、定格１２Ｖであり、エアコン、オーディオシステム、カーナビゲーション、補機類などである。

【0038】

オルタネータ２５は、エンジン２０の動力により発電する車両発電機である。オルタネータ２５の発電量が自動車１０の電気負荷による電力消費量を上回っている場合、オルタネータ２５によりバッテリ５０は充電される。オルタネータ２５の発電量が自動車１０の電気負荷による電力消費量よりも小さい場合、バッテリ５０は放電し、発電量の不足を補う。

【0039】

車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｍ１を介してバッテリ５０と通信可能に接続されており、通信線Ｍ２を介してオルタネータ２５と通信可能に接続されている。車両ＥＣＵ３０は、バッテリ５０からＳＯＣの情報を受け、オルタネータ２５の発電量を制御することで、バッテリ５０のＳＯＣをコントロールする。

【0040】

車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｍ３を介してエンジン制御部２１と通信可能に接続されている。エンジン制御部２１は、自動車１０に搭載されており、エンジン２０の動作状態を監視する。

【0041】

エンジン制御部２１は、速度計測器などの計器類の計測値から、自動車１０の走行状態を監視する。車両ＥＣＵ３０は、エンジン制御部２１から、イグニッションスイッチ２４の入り切りの情報、エンジン２０の動作状態の情報及び自動車１０の走行状態（走行中、走行停止、アイドリングストップなど）の情報を得る。

【0042】

バッテリ５０は、図６に示すように、電流遮断装置５３と、組電池６０と、電流計測部５４と、温度センサ５８と、管理装置１００と、を備える。バッテリ５０は、定格１２Ｖのバッテリである。

【0043】

電流遮断装置５３、組電池６０及び電流計測部５４は、パワーライン５５Ｐ、５５Ｎを介して、直列に接続されている。パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子５２と組電池６０の正極とを接続する。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子５１と組電池６０の負極とを接続する。

【0044】

電流遮断装置５３は正極のパワーライン５５Ｐに設けられている。電流計測部５４は、負極のパワーライン５５Ｎに設けられている。

【0045】

電流遮断装置５３として、リレーなどの有接点スイッチ（機械式）や、ＦＥＴなどの半導体スイッチを用いることができる。電流遮断装置５３は、常時、ＣＬＯＳＥに制御される。バッテリ５０に異常がある場合、電流遮断装置５３をＯＰＥＮして、電流を遮断することで、バッテリ５０を保護する。

【0046】

電流計測部５４は、組電池６０の電流Ｉ［Ａ］を計測して、電流計測値Ｉｍを制御部１２０に出力する。電流計測部５４は、電流検出抵抗や磁気センサを用いることができる。

【0047】

温度センサ５８は、組電池６０の側面に取り付けられており、組電池６０の温度を計測して、制御部１２０に出力する。

【0048】

管理装置１００は、回路基板ユニット６５（図２参照）に設けられている。管理装置１００は、電圧計測部１１０と制御部１２０とを備える。制御部１２０は、「推定装置」の一例である。

【0049】

電圧計測部１１０は、信号線によって各二次電池セル６２の両端にそれぞれ接続され、各二次電池セル６２のセル電圧Ｖを計測する。電圧計測部１１０は、各二次電池セル６２のセル電圧Ｖと、それら全ての電圧Ｖを合計して得られる組電池６０の端子間電圧ＶＢを、制御部１２０に出力する。

【0050】

制御部１２０は、演算機能を有するＣＰＵ１２１と、記憶部であるメモリ１２３と、通信部１２５を含む。通信部１２５は車両ＥＣＵ３０との通信用である。

【0051】

制御部１２０は、組電池６０の計測電流Ｉｍ、総電圧ＶＢ、温度の情報をモニタして、バッテリ５０の状態を監視する。また、各二次電池セル６２のセル電圧Ｖも監視する。

【0052】

メモリ１２３は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体である。メモリ１２３には、組電池６０の状態を監視するプログラム、ＳＯＣの推定プログラム（図９に示すフローの実行プログラム）、及び各プログラムの実行に必要なデータが記憶されている。

【0053】

２．組電池の残存電気量の推定方法について
本実施形態における二次電池セル６２は、正極活物質にリン酸鉄リチウム（LiFePO₄）、負極活物質にグラファイトを用いたＬＦＰ／Ｇｒ系（リン酸鉄系）のリチウムイオン二次電池セルである。図２に示した１２個の二次電池セル６２を、３並列で４直列に接続することに代えて、４個の二次電池セル６２を直列に接続して１つの組電池６０を構成してもよい。

【0054】

組電池６０を構成する各二次電池セル６２には同じ大きさの電流Ｉが流れ、組電池６０の電圧ＶＢは４直列された各二次電池セル６２の電圧Ｖを合計した値である。以下に説明する残存電気量の推定では、組電池６０の残存電気量を推定している。

【0055】

組電池６０の残存電気量を表す物理量として、ＳＯＣを用いて説明する。ＳＯＣは、組電池６０の満充電容量Ｃｏ［Ａｈ］に対する残存容量Ｃｒ［Ａｈ］の比率［％］であり、以下の（１）式により表される。満充電容量Ｃｏは、完全充電された組電池６０から放電可能な電気量である。

【0056】

ＳＯＣ＝（Ｃｒ／Ｃｏ）×１００・・・・・（１）

【0057】

電流の積算値に基づくＳＯＣの推定方法として、電流積算法がある。電流積算法は、下記（２）式に示すように、電流Ｉの時間積分値に基づいてＳＯＣを推定する方法である。電流Ｉの符号を、充電時はプラス、放電時はマイナスとする。

【0058】

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ＋１００×（∫Ｉｄｔ）／Ｃｏ・・・・・（２）
ＳＯＣｏは、ＳＯＣの初期値、Ｉは電流、ｔは積算時間である。

【0059】

下記（３）式に示すように、電流計測部５４の電流計測値Ｉｍは計測誤差εを含む。
Ｉｍ＝Ｉｃ＋ε・・・・・（３）
Ｉｍは電流計測値、Ｉｃは電流の真値、εは計測誤差である。

【0060】

以下の説明において、電流積算法により推定したＳＯＣを第１ＳＯＣとする。第１ＳＯＣの推定では、通電にともなう計測誤差εの累積により、ＳＯＣの誤差（後述するＳＯＣ推定誤差Ｓｅ）が増大する。計測誤差εに含まれる誤差として、ゲイン誤差とオフセット誤差（無電流の状態でも検出される誤差）が知られている。ゲイン誤差は充放電により相殺されるため、オフセット誤差が支配的と考えられる。

【0061】

ＳＯＣ推定誤差Ｓｅは、計測誤差εを用いて、以下の（４）式で表すことができる。ＳＯＣ推定誤差Ｓｅは、「累積誤差」の一例である。

【0062】

Ｓｅ＝（∫εｄｔ）／Ｃｏ×１００・・・・・（４）

【0063】

電流積算法では、計測誤差εが累積されるため、時間の経過とともにＳＯＣ推定誤差Ｓｅが増大するという課題がある。電流積算法により推定した第１ＳＯＣを、電流積算法とは異なる別の方法で推定したＳＯＣに基づいて補正することで、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを抑えることが可能であり、第１ＳＯＣの推定精度を向上させることができる。

【0064】

蓄電セルの電圧に基づくＳＯＣの推定方法の一つに、満充電検出法がある。満充電検出法は、組電池６０が満充電に相当する電圧まで充電されたことを制御部１２０が検出すると、そのときのＳＯＣを、１００％又はそれに近い所定の設定値と推定する方法である。以下の説明において、満充電検出法で推定したＳＯＣを第２ＳＯＣとし、満充電に相当する電圧まで充電されたときの第２ＳＯＣを、１００％とする。

【0065】

組電池６０が満充電に相当する電圧まで充電されたか否かの判断は、所定の満充電完了条件を満たしたか否かにより判断することができる。例えば、定電圧充電の場合、組電池６０の電圧ＶＢが所定の目標電圧に到達した以降の充電時間Ｔｓや、垂下する電流値を閾値電流Ｉｓと比較することより行うことができる（図７参照）。満充電に到達したか否かの判断は、組電池６０の総電圧ＶＢが所定値以上、電流計測値Ｉｍが所定値以下であるかにより判断してもよい。

【0066】

この実施形態では、電流積算法で推定した第１ＳＯＣを、満充電検出法により推定した第２ＳＯＣに基づいて補正し、その後は、補正後の第１ＳＯＣを初期値として、電流積算法で第１ＳＯＣを推定する。

【0067】

例えば、満充電容量が６０［Ａｈ］、満充電検出の直前に電流積算法で推定した残存容量が５９．５２８［Ａｈ］の場合、満充電検出後に残存容量を５９．５２８［Ａｈ］から６０［Ａｈ］に補正する。補正後は、残存容量６０［Ａｈ］を初期値として、電流積算法で第１ＳＯＣを推定する。つまり、初期値を１００［％］として、第１ＳＯＣを推定する。

【0068】

下記の（５）式に示すＳＯＣ差Ｓｘは、満充電検出法で推定した第２ＳＯＣから、電流積算法で推定した第１ＳＯＣを減じたＳＯＣ差である。Ｓｘは、電流積算法によるＳＯＣ推定誤差Ｓｅの真値又は真値に近い値を示す。ＳＯＣ差Ｓｘは、「残存電気量差」の一例である。

【0069】

Ｓｘ＝（第２ＳＯＣ－第１ＳＯＣ）・・・・・（５）

【0070】

例えば、満充電を検出する直前に電流積算法で推定した残存容量が５９．５２８［Ａｈ］の場合、第１ＳＯＣに換算すると、９９．２１［％］であることから、ＳＯＣ差Ｓｘは、１００［％］－９９．２１［％］＝０．７９［％］である。

【0071】

（４）式で算出したＳＯＣ推定誤差Ｓｅと（５）式で算出したＳＯＣ差Ｓｘとに基づいて、電流計測値Ｉｍに含まれる計測誤差εの補正値Δεを算出する（下記（６）式）。

【0072】

Δε＝ｋ×（Ｓｅ－Ｓｘ）／Ｔ・・・・・（６）
Ｔは電流積算時間、ｋは所定の係数である。

【0073】

電流積算時間Ｔとは、電流積算法により第１ＳＯＣを推定するにあたり、電流計測値Ｉｍを積算する時間である。具体的には、第１ＳＯＣの推定開始から、満充電を検出する直前までの時間になる。

【0074】

図８は、第１ＳＯＣの推定値Ｌ０の時間変化をプロットしたグラフの一例である。図８では、ｔ１、ｔ２、ｔ３にて、第１ＳＯＣを１００％に補正している。１サイクル目の場合、ｔ０～ｔ１が電流積算時間Ｔである。２サイクル目の場合、ｔ１～ｔ２、３サイクル目の場合、ｔ２～ｔ３がそれぞれ電流積算時間Ｔである。第１ＳＯＣの推定値Ｌ０を挟み込む点線は、推定値Ｌ０を中心とした、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの範囲を示している。

【0075】

（６）式で求めた補正値Δεを用いて、下記（７）式で示すように、電流計測値Ｉｍの計測誤差εを補正することができる。

【0076】

ε１＝ε－Δε・・・・・（７）
ε１は補正後の計測誤差、εは補正前の計測誤差である。

【0077】

計測誤差εの補正により、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度が向上する。ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度向上により、真値よりも計測誤差εを大きく見積もっていた場合に比べて、ＳＯＣの推定範囲を狭くすることができる。

【0078】

３．ＳＯＣ推定処理の制御フロー
図９は、ＳＯＣ推定処理のフローチャートである。ＳＯＣ推定処理は、Ｓ１０～Ｓ１３０のステップから構成されており、制御部１２０の起動後、所定の演算周期で実行される。メモリ１２３には第１ＳＯＣの初期値ＳＯＣｏと、計測誤差εの初期値が予め記憶されているものとする。計測誤差εの初期値は、統計値又は実験値を用いる。以下の例において、計測誤差εの初期値は４．８［ｍＡ］とする。

【0079】

制御部１２０は、ＳＯＣ推定処理を開始すると、組電池６０の電圧ＶＢに基づいて、組電池６０が満充電であるか否かを判断する（Ｓ１０）。ＳＯＣが上述した満充電完了条件を満たしていなければ、組電池６０が満充電ではないと判断する。

【0080】

組電池６０が満充電でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、制御部１２０は、電流積算法により組電池６０の第１ＳＯＣを推定する（Ｓ２０）。具体的には、制御部１２０は、（２）式に示すように、電流計測部５４により計測した電流計測値Ｉｍを積算し、ＳＯＣの初期値ＳＯＣｏに加減算することで第１ＳＯＣを推定して、その結果をメモリ１２３に記憶する。

【0081】

例えば、満充電容量＝６０［Ａｈ］、電流計測値Ｉｍ＝１［Ａ］、演算周期０．１［ｓ］、残存容量の前回値＝５９．５［Ａｈ］、第１ＳＯＣ＝９９．１７［％］の場合、１０００周期経過時の充電量＝１［Ａ］×０．１［ｓ］×１０００／３６００≒０．０２８［Ａｈ］となる。そのため、残存容量の更新値は５９．５＋０．０２８＝５９．５２８［Ａｈ］、第１ＳＯＣの更新値は９９．２１［％］である。Ｓ２０は、「第１処理」及び「第１ステップ」の一例である。

【0082】

次に、制御部１２０は、メモリ１２３に記憶された計測誤差εを用いて、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを算出する（Ｓ３０）。制御部１２０は、（４）式に基づいて、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを算出し、その結果を、メモリ１２３に記憶する。

【0083】

例えば、計測誤差ε＝４．８［ｍＡ］、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの前回値を容量に換算した値が８００［ｍＡｈ］の場合、１０００周期経過時に累積されている誤差累積量Ｃｘは、８００［ｍＡｈ］＋４．８［ｍＡ］×０．１×１０００［ｓ］／３６００≒８００．１３［ｍＡｈ］である。このとき、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの更新値は、８００．１３［ｍＡｈ］／６０［Ａｈ］×１００≒１．３３［％］となる。Ｓ３０は、「第２処理」及び「第２ステップ」の一例である。

【0084】

次に、制御部１２０は、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを判定する（Ｓ４０）。具体的には、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの絶対値を閾値ＴＨ１と比較する。閾値ＴＨ１は、第１ＳＯＣに要求される推定精度に応じて設定する任意の値である。ＳＯＣ推定誤差Ｓｅが閾値ＴＨ１より小さい場合（Ｓ４０：ＮＯ）、制御部１２０は、第１ＳＯＣを補正する必要はないと判断する。この場合、Ｓ２０に移行し、電流積算法による第１ＳＯＣの推定を継続する。

【0085】

ＳＯＣ推定誤差Ｓｅは、積算時間ｔが長くなるほど計測誤差εが累積して大きくなるため、やがて閾値ＴＨ１以上になる。

【0086】

ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの絶対値が閾値ＴＨ１以上になると、制御部１２０は、ＳＯＣ推定精度Ｓｅが大きく、計測誤差εを補正する必要が有ると判断し（Ｓ４０：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ３０に対して組電池６０の充電を指示する（Ｓ５０）。

【0087】

組電池６０の充電中も、制御部１２０は、組電池６０が満充電完了条件を満たすまで、電流積算法による第１ＳＯＣの推定を継続し、その結果を逐一メモリ１２３に記憶する。満充電完了条件を満たすと、制御部１２０は、組電池６０が満充電であると判断する（Ｓ１０：ＹＥＳ）。

【0088】

その後、制御部１２０は、満充電検出法により、第２ＳＯＣを推定する（Ｓ６０）。具体的には、制御部１２０は、第２ＳＯＣを１００％と推定する。Ｓ６０は、電流積算法とは異なる方法（満充電検出法）でＳＯＣを推定する処理であり、「第３処理」及び「第３ステップ」の一例である。

【0089】

次に、制御部１２０は、（５）式に基づいて、ＳＯＣ差Ｓｘを算出する（Ｓ７０）。

【0090】

満充電検出直前の第１ＳＯＣが９９．２１［％］の場合、ＳＯＣ差Ｓｘは、０．７９［％］である。満充電検出直前における、電流積算法による残存容量の推定値が５９．５２８［Ａｈ］の場合、ＳＯＣ差Ｓｘに相当する容量は０．４７２［Ａｈ］である。Ｓ７０は、「第４処理」及び「第４ステップ」の一例である。

【0091】

次に、制御部１２０は、電流積算法で推定した第１ＳＯＣを、満充電検出法により推定した第２ＳＯＣに基づいて補正する（Ｓ８０）。

【0092】

例えば、満充電容量が６０［Ａｈ］、電流積算法による満充電検出直前の残存容量推定値が５９．５２８［Ａｈ］の場合、残存容量推定値を６０［Ａｈ］に補正し、第１ＳＯＣを１００［％］に補正する。

【0093】

補正後、制御部１２０は、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを、ゼロにリセットする（Ｓ９０）。上記の例では、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅ＝１．３３［％］をリセットする。ＳＯＣ推定誤差Ｓｅのリセットにより、誤差累積量Ｃｘ＝８００．１３［ｍＡｈ］もリセットさせる。

【0094】

次に、制御部１２０は、Ｓ３０で算出した満充電検出直前のＳＯＣ推定誤差Ｓｅから、Ｓ７０で算出したＳＯＣ差Ｓｘを減算する（Ｓ１００）。

【0095】

上記の例では、ＳＯＣ差Ｓｘは０．７９［％］、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅは１．３３［％］であることから、（Ｓｅ－Ｓｘ）は０．５４［％］である。容量では、８００．１３［ｍＡｈ］－０．４７２［Ａｈ］≒３２８［ｍＡｈ］である。Ｓ１００は、「第５処理」及び「第５ステップ」の一例である。

【0096】

その後、制御部１２０は、（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値の大きさを判定する。具体的には、（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値を閾値ＴＨ２と比較する（Ｓ１１０）。閾値ＴＨ２は、計測誤差εに要求される精度に応じて設定する任意の値である。

【0097】

（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値が閾値ＴＨ２より小さい場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御部１２０は、計測誤差εを補正する必要はないと判断する。

【0098】

この場合、計測誤差εを補正せずにＳ２０に移行する。制御部１２０は、メモリ１２３に記憶されている計測誤差εをそのまま用いて、電流積算法による第１ＳＯＣの推定を行う。つまり、Ｓ８０で補正した第１ＳＯＣを初期値として、（２）式に基づいて、第１ＳＯＣを推定する。

【0099】

（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値が、閾値ＴＨ２以上の場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部１２０は、計測誤差εを補正する必要が有ると判断する。この場合、制御部１２０は、Ｓ１００で算出した（Ｓｅ－Ｓｘ）の値に基づいて、（６）式より、計測誤差εの補正値Δεを算出する（Ｓ１２０）。

【0100】

次に、制御部１２０は、Ｓ１２０で算出した補正値Δεを用いて、（７）式により計測誤差εを補正し（Ｓ１３０）、補正後の計測誤差ε１をメモリ１２３に記憶する。Ｓ１３０は、「第６処理」の一例である。

【0101】

その後、Ｓ２０に移行し、制御部１２０は、補正後の計測誤差ε１を使用して、電流積算法による第１ＳＯＣの推定を行う。このようにすることで、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度を向上させることができる。

【0102】

＜Ｓ１１０における判定の例＞
Ｓ１１０では、（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値を閾値ＴＨ２と比較し、（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値が閾値ＴＨ２以上の場合、制御部１２０は、計測誤差εを補正する必要が有ると判断する。閾値ＴＨ２は、固定値でもよいし、電流積算時間Ｔに応じて変更してもよい。

【0103】

計測誤差εは、誤差の真値である誤差真値ε０と、誤差量εｘとの和として、下記（８）式で表すことができる。
ε＝ε０＋εｘ・・・・・（８）

【0104】

以下、計測誤差εに含まれる誤差量εｘを０．５［ｍＡ］未満に抑制したいときに、電流積算時間Ｔが３１日の場合と７日の場合とで、それぞれどのように判断されるかについて説明する。

【0105】

誤差量εｘが０．５［ｍＡｈ］の場合、積算時間に伴い累積する誤差（Ｓｅ－Ｓｘ）の絶対値を容量に換算すると、１日あたり、０．５［ｍＡ］×２４［ｈ］＝１２［ｍＡｈ］である。したがって、Ｓ１１０において、１日あたりの誤差が１２［ｍＡｈ］未満であれば補正を行わず、１２［ｍＡｈ］以上であれば補正を行う。なお、このときの閾値ＴＨ２は、１日あたりのＳＯＣに換算すると、１２［ｍＡｈ］／（６０［Ａｈ］×１０００）×１００＝０．０２［％］である。

【0106】

例えば、誤差（Ｓｅ－Ｓｘ）の容量換算値が３２８［ｍＡｈ］であり、このときの電流積算時間Ｔが３１日の場合、１日あたりの誤差は、３２８［ｍＡｈ］／３１［日］≒１０．６［ｍＡｈ］である。これは１２［ｍＡｈ］より小さいため、制御部１２０は補正を行わない（Ｓ１１０：ＮＯ）。

【0107】

同じ３２８［ｍＡｈ］の誤差が累積するのに要した電流積算時間Ｔが７日である場合、１日あたりの誤差は４６．９［ｍＡｈ］となり、１２［ｍＡｈ］以上である。この場合、制御部１２０は補正が必要と判断し（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０、Ｓ１３０を実行する。

【0108】

＜Ｓ１３０の補正例＞
Ｓ１１０で補正が必要と判断した場合、計測誤差εを補正する。計測誤差εの補正値Δεには、Ｓ１００において式（６）で算出した値を用いる。係数ｋは、１以下の正の値である。ｋ＝１とすれば、大きな補正値Δεで計測誤差εを補正できる。係数ｋを１未満の正の値として、小さな補正値Δεによる補正を繰り返してもよい。

【0109】

上記例のように、７日間で３２８［ｍＡｈ］、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅを多く推定していた場合を考える。この場合、電流が一定であるとして容量を電流に換算すると、３２８［ｍＡｈ］／１６８［ｈ］＝１．９５［ｍＡ］となる。これが、計測誤差εに含まれる誤差量εｘである。

【0110】

計測誤差εの前回値が４．８［ｍＡ］の場合、係数ｋ＝１のときは、誤差量εｘがそのまま補正値Δεとなる。（６）式及び（７）式より、補正後の計測誤差ε１＝４．８［ｍＡ］－１．９５［ｍＡ］＝２．８５［ｍＡ］となる。

【0111】

従って、Ｓ１３０にて、電流計測値Ｉｍの計測誤差εを、前回値４．８［ｍＡ］から補正後の２．８５［ｍＡ］に置き換えることで、電流積算法におけるＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度を向上させることができる。

【0112】

係数ｋとして１未満の正の値を用いると、以下のようになる。

【0113】

例えば係数ｋ＝０．５に設定した場合、４．８［ｍＡ］－１．９５［ｍＡ］×０．５＝３．８２５［ｍＡ］であるため、補正後の計測誤差ε１を３．８２５［ｍＡ］とする。係数ｋ＝１の場合と比べると補正値Δεが小さい。今後満充電検出法を実施する際に補正を行い、補正を繰り返して最終的に電流の計測誤差εを誤差真値ε０に徐々に近づける。

【0114】

５．効果説明
この構成では、電流計測値Ｉｍに含まれる計測誤差εの補正により、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度が向上する。これにより、ＳＯＣ推定範囲Ｙを狭くすることができる。補正前の計測誤差εを真値よりも小さく見積もっていた場合には、計測誤差εの補正により、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの推定精度が向上し、ＳＯＣ推定範囲Ｙの信頼性が向上する。

【0115】

図１０は、ＳＯＣ推定範囲を示すグラフである。Ｌ０はＳＯＣの推定値、Ｙ１は非補正時のＳＯＣ推定範囲、Ｙ２は補正実行時のＳＯＣ推定範囲である。計測誤差εの補正により、推定誤差Ｓｅを抑えることができるため、非補正時に比べて、ＳＯＣ推定範囲Ｙを狭く絞り込むことができる。

【0116】

ＳＯＣ推定範囲Ｙの絞り込みにより、電池性能を維持することが可能となる。例えば、組電池６０の充電制御では、電池性能の低下を防ぐために、ＳＯＣ推定範囲Ｙの上限値に応じて充電電流が決められている場合がある。この構成では、ＳＯＣ推定範囲Ｙの上限値に応じた適切な充電電流で組電池６０を充電することができるため、電池性能を維持できる。

【0117】

ＳＯＣの使用範囲（例えばＳＯＣ５０％～８０％）が決められている場合は、ＳＯＣ推定範囲Ｙの上限値が使用範囲の上限値になるまで、組電池６０を充電することができる。この構成では、ＳＯＣ推定範囲Ｙが絞り込まれており、Ｌ０を使用範囲の上限値に近付けることができるため、組電池６０の性能を活用できる。

【0118】

計測誤差εの補正により、計測誤差εの累積であるＳＯＣ推定誤差Ｓｅが、閾値ＴＨ１に到達するまでの時間を長くすることができる。満充電検出法によるＳＯＣの補正の頻度を抑えることができる。

【0119】

ＳＯＣの補正の頻度を減らすことで、ＳＯＣ補正のための充電頻度を減らすことができる。満充電への充電中は回生を受け入れることができないので、ＳＯＣ補正のための充電頻度を減らすことで、回生受入が制限される期間を短くすることが可能となり、車両の燃費向上に寄与する。

【0120】

＜実施形態２＞
実施形態１では、満充電検出法で推定した第２ＳＯＣを用いて計測誤差εを補正した。

【0121】

実施形態２では、ＯＣＶ法で推定した第２ＳＯＣを用いて、計測誤差εを補正する。

【0122】

図１１は、正極にリン酸鉄リチウム、負極にグラファイトを使用したＬＦＰ／Ｇｒ系のリチウムイオン二次電池セル６２のＳＯＣ－ＯＣＶの相関特性である。横軸はＳＯＣ、縦軸はＯＣＶである。ＯＣＶは開放電圧（Open Circuit Voltage）である。ＯＣＶは無電流又は無電流とみなせる場合（電流値が所定値以下の場合）のセル６２の端子電圧でもよい。

【0123】

リチウムイオン二次電池セルは、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が相対的に低い低変化領域Ｌと、相対的に高い高変化領域Ｈを含む複数の充電領域を有している。

【0124】

具体的には、２つの低変化領域Ｌ１、Ｌ２と、３つの高変化領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を有している。

【0125】

低変化領域Ｌ１はＳＯＣの値で３５［％］～６２［％］の範囲であり、低変化領域Ｌ２はＳＯＣの値で６８［％］～９６［％］の範囲である。

【0126】

低変化領域Ｌ１、Ｌ２は、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が非常に小さくＯＣＶが略一定のプラトー領域である。プラトー領域とは、ＳＯＣの変化量に対するＯＣＶの変化量が所定値以下の領域である。所定値は、一例として２［ｍＶ／％］である。

【0127】

第１高変化領域Ｈ１は、ＳＯＣの値で６２［％］よりも大きく６８［％］未満の範囲である。第２高変化領域Ｈ２は、ＳＯＣの値で３５［％］未満の範囲、第３高変化領域Ｈ３は、ＳＯＣの値で９６［％］より大きい範囲である。

【0128】

ＯＣＶ法は、ＯＣＶを、ＳＯＣ－ＯＣＶの相関特性（図１１のグラフ）に参照することで、ＳＯＣを推定する。例えば、ＯＣＶがＯＣＶｘの場合のＳＯＣは、ＳＯＣｘと推定することができる。このようにして、ＯＣＶ法により第２ＳＯＣを推定できる。

【0129】

組電池６０の使用範囲Ｆは、５０％～８０％など、上限値が１００％未満に設定される場合がある。使用範囲Ｆの上限値を１００％未満として、満充電に対して余裕を持った設定とすることで、回生の受け入れが可能となる。

【0130】

この例では、第１高変化領域Ｈ１は、使用範囲Ｆに含まれている。したがって、使用範囲Ｆ内においても、ＯＣＶ法を実行して、第２ＳＯＣを推定できる。

【0131】

ＯＣＶ法の実行は、使用範囲Ｆ内に限らず、第３高変化領域Ｈ３まで組電池６０を充電して行ってもよいし、第２高変化領域Ｈ２まで組電池６０を放電して行ってもよい。

【0132】

＜他の実施形態＞
本発明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、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

【0133】

（１）上記実施形態では、二次電池セル６２の一例として、リチウムイオン二次電池セルを示した。二次電池セル６２は、リチウムイオン二次電池セルに限らず、他の非水電解質二次電池セルでもよい。鉛蓄電池セルでもよい。二次電池セルに代えてキャパシタを使用してもよい。二次電池セル６２、キャパシタは、「蓄電セル」の一例である。

【0134】

（２）組電池６０は、複数の二次電池セル６２を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。

【0135】

（３）上記実施形態では、バッテリ５０を自動車用としたが、自動二輪用でもよい。船舶、ＡＧＶ、航空機など他の移動体にバッテリ５０を使用してもよい。

【0136】

（４）上記実施形態では、制御部１２０をバッテリ５０の内部に設けた。制御部１２０はバッテリ５０の外部に設けてもよい。つまり、バッテリ５０の外に設けた制御部１２０で、計測誤差εの補正、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの算出、ＳＯＣ推定を行ってもよい。この場合、制御部１２０は、バッテリ５０の内部に設けた電流計測部５４と電圧計測部１１０とから、電流計測値Ｉｍ及び総電圧ＶＢの情報を通信により取得して、計測誤差εの補正、ＳＯＣ推定誤差Ｓｅの算出、ＳＯＣ推定を行ってもよい。

【0137】

（５）上記実施形態では、電流の積算値に基づく推定とは異なる残存電気量の推定方法として、満充電検出法とＯＣＶ法を例示した。電流の積算値を用いることなく残存電気量の推定ができれば、満充電検出法、ＯＣＶ法以外のどのような方法を用いてもよい。

【符号の説明】

【0138】

１０ 自動車（車両の一例）
５０ バッテリ（蓄電装置の一例）
５４ 電流計測部
６０ 組電池
６２ 二次電池セル（蓄電セルの一例）
１１０ 電圧計測部
１２０ 制御部（推定装置の一例）
ε 計測誤差
Δε 補正値
Ｉｍ 電流計測値
Ｓｅ ＳＯＣ誤差（累積誤差の一例）
Ｓｘ ＳＯＣ差（残存電気量差の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】