JP2013250071A - 満充電容量検出装置及び蓄電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】ΔＳＯＣに基づく満充電容量検出を安定的に且つ精度良く実現する。
【解決手段】電池モジュールに流れる電流の積算量（ΣＩ_i）を、電池モジュールのＳＯＣの変化量（ΔＳＯＣ_i）で除することにより、電池モジュールの満充電容量の推定値である推定容量値（ＦＣＣ_i）を求める。一方、ＳＯＣの変化量を用いて、推定容量値ごとに推定の信頼度（Ｗ_i）を求める。複数の推定容量値に対応する複数の信頼度を用いて複数の推定容量値の加重平均をとることにより、満充電容量の検出値である出力容量値（ＦＣＣ_OUT）を得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、満充電容量検出装置及び蓄電池システムに関する。

蓄電池から成る電池モジュールに流れる電流の積算量を、電池モジュールのＳＯＣ（state of charge）の変化量で除することにより、電池モジュールの満充電容量を検出する方法が知られている。この方法において、ΔＳＯＣ（ＳＯＣの変化量）が小さいとき、電池モジュールの電流測定値に含まれる誤差の影響が大きくなって、満充電容量の検出精度が低下する。例えば、図１２に示す如く、停電時に備えて一定の残容量を確保しつつ平常時には所謂ピークシフト用の充放電を行うといった使用形態も存在するが、このような使用形態では、平常時の充放電におけるΔＳＯＣが十分に大きくない可能性も高い。

満充電容量の検出精度を向上させるべく、第１従来方法では、満充電容量の検出を行う際、通常使用状態のＳＯＣ下限値を超えて放電を行った後、ＳＯＣ上限値を超えて充電を行うことで、ΔＳＯＣを拡大させている（下記特許文献１参照）。第２従来方法では、ΔＳＯＣが所定値より小さいとき、満充電容量の検出を実行しないようにしている（下記特許文献２参照）。

特開２０１２−２９４５５号公報 特開２０１１−１０６９５３号公報

第１従来方法は、ＳＯＣ下限値を超えた放電又はＳＯＣ上限値を超えた充電を許容できない使用形態（例えば、図１２に示すような使用形態）に利用できないし、ＳＯＣ下限値を超えた放電又はＳＯＣ上限値を超えた充電の実行期間中、電池モジュールの通常使用が制限される。また、第２従来方法では、ΔＳＯＣが所定値よりも小さい状態が継続すると、満充電容量検出を継続的に実行できない。図１２に示すような使用形態では、特に、ΔＳＯＣが所定値を下回る状態が継続的に又は頻繁に発生しうる。

そこで本発明は、安定的に満充電容量を精度良く検出ならしめる満充電容量検出装置及び蓄電池システムを提供することを目的とする。

本発明に係る満充電容量検出装置は、蓄電池から成る電池モジュールの、対象期間中における残容量変化量と、前記対象期間中に前記電池モジュールに流れる電流の積算量とに基づき、前記電池モジュールの満充電容量を推定することで推定容量値を生成する満充電容量推定部と、前記残容量変化量に基づき前記推定容量値の信頼度を求める信頼度導出部と、複数のタイミングで生成された複数の推定容量値と、前記複数の推定容量値に対応する複数の信頼度とに基づき、前記満充電容量の出力容量値を生成する出力処理部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る蓄電池システムは、蓄電池から成る電池モジュールと、前記電池モジュールの満充電容量を検出する上記の満充電容量検出装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、安定的に満充電容量を精度良く検出ならしめる満充電容量検出装置及び蓄電池システムを提供することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る蓄電池システムの概略全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る満充電容量検出装置の内部ブロック図である。 満充電容量の推定方法を説明するための図である。 電池モジュールの測定電流値、ＳＯＣの推定値、満充電容量の推定値及び満充電容量の出力値の波形を示す図である。 ＦＣＣ統計処理部の内部ブロック図を含む、満充電容量検出装置の一部ブロック図である。 順次求められる残容量変化量、推定容量値及び信頼度と、各時刻との対応関係を示す図である。 ＦＣＣ統計処理の動作手順を表すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係り、電池モジュールの等価回路を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る開放電圧推定方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態において利用されるパラメータを説明するための図である。 本発明の第７実施形態に係り、更新制限範囲の設定を含む出力調整処理を説明するための図である。 或る使用形態におけるＳＯＣの変動の様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池システム１の概略全体構成図である。蓄電池システム１は、電池モジュール１１、電流センサ１２、電圧センサ１３、温度センサ１４及び電池制御部１５を備える。電力ブロック２０も蓄電池システム１の構成要素に含まれている、と考えても良い。

電池モジュール１１は、１以上の蓄電池（換言すれば二次電池）から成る。電池モジュール１１を形成する蓄電池は、任意の種類の蓄電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。図１では、直列接続された複数の蓄電池にて電池モジュール１１が形成されているが、電池モジュール１１を形成する蓄電池の個数は１でも良い。電池モジュール１１に含まれる蓄電池の一部又は全部は、互いに並列接続されていても良い。以下では、電池モジュール１１を１つの蓄電池として捉えて考える。本実施形態において、放電及び充電とは、特に記述なき限り電池モジュール１１の放電及び充電を意味する。

電池モジュール１１には電力ブロック２０が接続されている。電力ブロック２０は、負荷及び電力源から成る。電池モジュール１１は、電力ブロック２０内の負荷に対して放電電力を供給することができると共に電力ブロック２０内の電力源から充電電力の供給を受けることができる。電池モジュール１１と、電力ブロック２０内の負荷及び電力源との間に、電力変換回路（不図示）が介在していても良い。

電流センサ１２は、電池モジュール１１と電力ブロック２０との間に介在し、電池モジュール１１に流れる電流の値（以下、電池電流値とも言う）を測定する。電流センサ１２によって測定された電池電流値を記号Ｉにて表す。電圧センサ１３は、電池モジュール１１の出力電圧の値（以下、電池電圧値とも言う）を測定する。電圧センサ１３によって測定された電池電圧値を記号ＣＣＶにて表す。電池電圧値ＣＣＶは、電池モジュール１１の端子電圧値、電池モジュール１１の正極及び負極間の電位差である。温度センサ１４は、電池モジュール１１の温度（以下、電池温度という）を測定する。温度センサ１４によって測定された電池温度を記号Ｔにて表す。電池温度Ｔは、例えば、電池モジュール１１内の蓄電池を包むパックの表面温度、又は、電池モジュール１１内の特定部位における温度である。

センサ１２、１３及び１４によって測定された電池電流値Ｉ、電池電圧値ＣＣＶ及び電池温度Ｔは、電池制御部１５に送られる。電池制御部１５は、電池電流値Ｉ、電池電圧値ＣＣＶ及び電池温度Ｔを含む電池状態データを用いて電池モジュール１１の充電及び放電を制御する。

電池制御部１５は、満充電容量検出装置３０を有している。満充電容量検出装置３０は、電池電流値Ｉ、電池電圧値ＣＣＶ及び電池温度Ｔに基づいて電池モジュール１１の満充電容量を検出する。満充電容量検出装置３０による満充電容量の検出値を記号ＦＣＣ_OUTにて表す。

図２に、満充電容量検出装置３０の内部ブロック図を示す。尚、以下では、センサ１２、１３及び１４によって測定された電池電流値Ｉ、電池電圧値ＣＣＶ及び電池温度Ｔを、測定電流値Ｉ、測定電圧値ＣＣＶ及び測定温度Ｔと呼ぶこともあるし、測定値Ｉ、ＣＣＶ及びＴと呼ぶこともある。

満充電容量検出装置３０は、測定値Ｉ、ＣＣＶ及びＴの全部又は一部を用いて電池モジュール１１の開放電圧ＯＣＶを推定するＯＣＶ推定部３１と、ＯＣＶ推定部３１による開放電圧ＯＣＶの推定値に基づき電池モジュール１１の残容量指標であるＳＯＣ（state of charge）を推定するＳＯＣ推定部３２と、測定値Ｉを積算することで電流積算量ΣＩを算出する電流積算部３３と、ＦＣＣ推定部３５によるＦＣＣ推定処理の実行／不実行を制御するためのＦＣＣ推定実行フラグＦＬＧを保持及び記憶するフラグ記憶部３４と、フラグＦＬＧに“ＯＮ”が設定されている時にＳＯＣ推定部３２の推定結果と電流積算部３３の電流積算結果を用いて電池モジュール１１の満充電容量ＦＣＣを推定するＦＣＣ推定部３５と、統計処理用データを参照しつつＦＣＣ推定部３５の推定結果を用いて満充電容量の検出値ＦＣＣ_OUTを算出及び出力するＦＣＣ統計処理部３６と、統計処理用データを保持及び記憶する統計処理用データ記憶部３７と、を備える。以下、図２に示される各部位の動作、機能及び構成を詳細に説明する。以下の説明における開放電圧、満充電容量、残容量及びＳＯＣは、特に記述無き限り、電池モジュール１１のそれらを指す。

ＯＣＶ推定部３１は、電池モジュール１１の充電及び放電が停止している時の測定電圧値ＣＣＶに基づき開放電圧ＯＣＶを推定し、開放電圧ＯＣＶを推定した際、ＦＣＣ推定実行フラグＦＬＧに“ＯＮ”を設定する。より具体的には例えば、充放電実行状態から充放電停止状態への切り替わり時点より所定の一定時間（例えば１時間）が経過した時点において、ＯＣＶ推定部３１は、測定電圧値ＣＣＶを電圧センサ１３から取得し、取得した測定電圧値ＣＣＶを開放電圧ＯＣＶの値として推定及び導出すると共にフラグＦＬＧに“ＯＮ”を設定する。ＯＣＶ推定部３１は、上記の一定時間を測定温度Ｔに応じて変化させても良い。充放電実行状態とは、電池モジュール１１の充電又は放電が行われている状態を指し、例えば、測定電流値Ｉの絶対値が所定値Ｉ_THより大きい状態に相当する。充放電停止状態とは、電池モジュール１１の充電及び放電が停止している状態を指し、例えば、測定電流値Ｉの絶対値が所定値Ｉ_TH以下の状態に相当する。所定値Ｉ_THは、ゼロであっても良いし、微小な正の値であっても良い。ＯＣＶ推定部３１は、測定電流値Ｉに基づき、或いは、充放電実行状態及び充放電停止状態間を切り替えるスイッチング素子の状態に基づき、開放電圧ＯＣＶの推定タイミングを決定することができる。

電池モジュール１１のＳＯＣは、電池モジュール１１の満充電容量に対する電池モジュール１１の残容量の比であって、電池モジュール１１の開放電圧ＯＣＶに依存する。ＳＯＣ推定部３２は、電池モジュール１１の開放電圧ＯＣＶと残容量指標ＳＯＣとの関係を規定するテーブルデータ又は演算式を保持している。ＳＯＣ推定部３２は、そのテーブルデータ又は演算式を用いてＯＣＶ推定部３１による開放電圧ＯＣＶの推定値を電池モジュール１１の残容量指標ＳＯＣに変換する。

電流積算部３３は、任意の期間中における測定電流値Ｉを積算し、その積算値を電流積算量ΣＩとして算出及び出力する。この積算が成される期間を、対象期間と呼ぶ。尚、電池モジュール１１の放電時における電池電流値Ｉの極性が負であり、電池モジュール１１の充電時における電池電流値Ｉの極性が正であるとする。

フラグ記憶部３４は、半導体メモリ等にて形成され、フラグＦＬＧを含む任意のフラグの状態を記憶及び保持する。フラグＦＬＧには“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”が設定される。

ＦＣＣ推定部３５は、フラグＦＬＧに“ＯＮ”が設定されているときに、電池モジュール１１の満充電容量ＦＣＣを推定するＦＣＣ推定処理を実行する。フラグＦＬＧに“ＯＮ”が設定されている場合、ＦＣＣ統計処理部３６により後続のＦＣＣ統計処理も実行される。フラグＦＬＧに“ＯＦＦ”が設定されている時には、ＦＣＣ推定処理及びＦＣＣ統計処理は実行されない。ＯＣＶ推定部３１によってフラグＦＬＧに“ＯＮ”が設定された後、１回分のＦＣＣ推定処理及びＦＣＣ統計処理が完了すると、ＯＣＶ推定部３１、ＦＣＣ推定部３５又はＦＣＣ統計処理部３６によりフラグＦＬＧに“ＯＦＦ”が設定される。

図３を参照して、ＦＣＣ推定処理を説明する。今、時刻ｔ_i-1及びｔ_i間において電池モジュール１１の充電又は放電が行われたことを想定し、時刻ｔ_i-1及びｔ_iにおいてＳＯＣ推定部３２にて推定されたＳＯＣを夫々ＳＯＣ_i-1及びＳＯＣ_iにて表す。ＦＣＣ推定処理は、フラグＦＬＧに“ＯＮ”が設定される度に実行される。時刻ｔ_i-1は第（ｉ−１）回目のＦＣＣ推定処理の実行タイミングに相当し、時刻ｔ_iは第ｉ回目のＦＣＣ推定処理の実行タイミングに相当すると（ｉは整数）。電流積算部３３は、ＦＣＣ推定処理の実行タイミングに同期して積算処理を行うことができる。図３の例では、電流積算部３３は、時刻ｔ_i-1及びｔ_i間の期間を対象期間に設定し、対象期間中の測定電流値Ｉを積算することで電流積算量ΣＩを算出する。時刻ｔ_i-1及びｔ_i間の電流積算量ΣＩを記号ΣＩ_iにて表す。時刻ｔ_i-1及びｔ_i間におけるＳＯＣの変化量をΔＳＯＣ_iにて表す（下記式（Ａ１）参照）。ＳＯＣは、電池モジュール１１の残容量を比にて表したものであるため、ΔＳＯＣ_iは残容量変化量の一種である。

ＦＣＣ推定部３５による満充電容量ＦＣＣの推定値を、便宜上、推定容量値とも呼ぶ。ＦＣＣ推定部３５は、下記式（Ａ１）及び（Ａ２）に従って、時刻ｔ_iにおける満充電容量ＦＣＣの推定値である推定容量値ＦＣＣ_iを算出する。推定容量値ＦＣＣ_iの算出後、電流積算部３３は、電流積算量ΣＩをリセットし、ΣＩ＝０である状態を起点として時刻ｔ_i以降の測定電流値Ｉの積算を開始する。
ΔＳＯＣ_i＝ＳＯＣ_i−ＳＯＣ_i-1 ・・・（Ａ１）
ＦＣＣ_i＝ΣＩ_i／ΔＳＯＣ_i ・・・（Ａ２）

ＦＣＣ統計処理部３６は、複数の推定容量値を用いたＦＣＣ統計処理により、電池モジュール１１の満充電容量の検出値である出力容量値ＦＣＣ_OUTを算出する。図４に、出力容量値ＦＣＣ_OUTの生成概念図を示す。図４において、波形３１１、３１２、３１３及び３１４は、夫々、測定電流値Ｉ、ＳＯＣの推定値、ＦＣＣ推定値（推定容量値ＦＣＣ_i）及びＦＣＣ出力値（出力容量値ＦＣＣ_OUT）の波形を表している。波形３１３ａは、波形３１４を示すグラフに波形３１３を点線にて重畳したものである。満充電容量検出装置３０では、推定容量値ＦＣＣ_iをそのまま出力容量値ＦＣＣ_OUTとして出力するのではなく、各推定容量値ＦＣＣ_iの信頼度を考慮して出力容量値ＦＣＣ_OUTを決定する。

電流センサ１２による測定電流値Ｉには誤差（オフセット誤差及び非直線性誤差など）が含まれており、満充電容量ＦＣＣの推定に用いるΔＳＯＣが小さいと、ΔＳＯＣに対する測定電流値Ｉの誤差の比率が大きくなり、結果、推定容量値ＦＣＣ_iに対する測定電流値Ｉの誤差の影響が大きくなる。即ち、満充電容量ＦＣＣの推定に用いるΔＳＯＣが小さいと、推定容量値ＦＣＣ_iに含まれる誤差が増大しがちになり、推定容量値ＦＣＣ_iの信頼度は低くなる。ＦＣＣ統計処理では、比較的低い信頼度に対応する推定容量値が出力容量値ＦＣＣ_OUTにあまり反映されず、比較的高い信頼度に対応する推定容量値が出力容量値ＦＣＣ_OUTに大きく反映されるように、複数の推定容量値の統計値を出力容量値ＦＣＣ_OUTとして求める。図４では、例えば、ΔＳＯＣ₂が小さいことに対応して推定容量値ＦＣＣ₂に対する信頼度が低く設定され、結果、時刻ｔ₂における推定容量値及び出力容量値間の差が特に大きくなっている。

統計処理用データ記憶部３７と合わせて、ＦＣＣ統計処理の内容を詳細に説明する。図５は、ＦＣＣ統計処理部３６の内部ブロック図を含む、満充電容量検出装置３０の一部ブロック図である。ＦＣＣ統計処理部３６は、信頼度導出部５１、統計演算部５２及び出力調整部５３を備える。図６は、順次求められる残容量変化量ΔＳＯＣ_i、推定容量値ＦＣＣ_i及び信頼度Ｗ_iと、各時刻との対応関係を示している。任意の整数ｉについて、時刻ｔ_i+1は時刻ｔ_iよりも遅く、時刻ｔ_i及びｔ_i+1において、電池モジュール１１の放電若しくは充電、又は、充電及び放電の双方が行われたものとする。ΔＳＯＣ_iは、時刻ｔ_iにて求められた残容量変化量（時刻ｔ_i-1及びｔ_i間におけるＳＯＣの変化量）であり、ＦＣＣ_iは、時刻ｔ_iにて求められた推定容量値であり、Ｗ_iは、推定容量値ＦＣＣ_iに対応する信頼度である。

統計処理用データ記憶部３７は、半導体メモリ等にて形成され、推定容量値ＦＣＣ_i及び信頼度Ｗ_iが得られる度に、ＦＣＣ_i及びＷ_iをそれらに対応する時間情報と共に統計処理用データに含めて記憶する。今、時刻ｔ_n-1以後であって且つ時刻ｔ_nの直前において、記憶部３７は、推定容量値ＦＣＣ₁〜ＦＣＣ_n-1及び信頼度Ｗ₁〜Ｗ_n-1を、それらに対応する時間情報と共に統計処理用データに含めて記憶しているとする。ｎは３以上の整数である。推定容量値ＦＣＣ_i及び信頼度Ｗ_iに対応する時間情報は、例えば時刻ｔ_iそのものであるが、時刻ｔ_iから現在時刻までの経過時間を求めることができる情報であれば任意である。任意の１つの時刻に対応する推定容量値、信頼度及び時間情報の組を、便宜上、組データと呼ぶ。

図７は、ＦＣＣ統計処理の動作手順を表すフローチャートである。ＦＣＣ統計処理は、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理から構成される。フラグＦＬＧが“ＯＮ”となって推定容量値ＦＣＣ_iが得られる度に、ステップＳ１１〜Ｓ１３から成るＦＣＣ統計処理を行うことができる。ここでは、時刻ｔ_nが現在時刻であるとし、時刻ｔ_nにおけるＦＣＣ統計処理を説明する。

ステップＳ１１において、ＦＣＣ統計処理部３６は、統計処理用データの更新処理を行う。統計処理用データの更新処理において、ＦＣＣ統計処理部３６は、記憶部３７に記憶されている統計処理用データの内、上記経過時間が所定のデータ保持時間を超えた組データを統計処理用データの中から除外する。ここでは、図６に示す如く、所定のデータ保持時間が、時刻ｔ₂及びｔ_n間の時間よりも長いが、時刻ｔ₁及びｔ_n間の時間よりも短いものとする。そうすると、時刻ｔ_nに実行されるステップＳ１１において、記憶部３７に記憶されている統計処理用データの中から、ＦＣＣ₁、Ｗ₁及びｔ₁から成る組データが除外される（記憶部３７の記憶内容から削除される）。

ステップＳ１１の統計処理用データの更新処理において、信頼度導出部５１は、新たな推定容量値に対応する新たな信頼度を導出する。ここでは、時刻ｔ_nにおいて推定容量値ＦＣＣ_nが新たに得られたことを想定しているため、新たな推定容量値ＦＣＣ_nに対応する新たな信頼度Ｗ_nが導出される。統計処理用データの更新処理では、ＦＣＣ_n、Ｗ_n及びｔ_nから成る組データが統計処理用データに追加されて記憶部３７に記憶される。結果、時刻ｔ_nにおける統計処理用データの更新処理の完了後、記憶部３７内の統計処理用データには、ＦＣＣ₂〜ＦＣＣ_n、Ｗ₂〜Ｗ_n及びｔ₂〜ｔ_nが含まれていることになる。信頼度導出部５１は、残容量変化量ΔＳＯＣ_iの増大に伴って信頼度Ｗ_iが増大するように信頼度Ｗ_iを求める。具体的には例えば、下記式（Ａ３）に従って信頼度Ｗ_iを求める。
Ｗ_i＝ΔＳＯＣ_i ・・・（Ａ３）

ステップＳ１１に続くステップＳ１２において、統計処理部５２は、記憶部３７に記憶されている統計処理用データから統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出する。この際、統計処理部５２は、統計処理用データに含まれる推定容量値ＦＣＣ₂〜ＦＣＣ_nの内、比較的大きな信頼度に対応する推定容量値が、比較的小さな信頼度に対応する推定容量値よりも、統計容量値ＦＣＣ_AVEに大きく寄与するように（結果、出力容量値ＦＣＣ_OUTにも大きく寄与するように）、統計容量値ＦＣＣ_AVEを求める。具体的には例えば、統計処理部５２は、信頼度Ｗ₂〜Ｗ_nを加重平均係数として用いた、推定容量値ＦＣＣ₂〜ＦＣＣ_nの加重平均演算によって時刻ｔ_nの統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出する。即ち、統計処理部５２は、下記式（Ａ４）に従って、時刻ｔ_nの統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出することができる。

ステップＳ１２に続くステップＳ１３において、出力調整部５３は、出力調整処理を介して統計容量値ＦＣＣ_AVEから出力容量値ＦＣＣ_OUTを決定する。出力調整処理において、出力調整部５３は、複数の信頼度に応じて出力容量値ＦＣＣ_OUTの更新の有無を制御することができる。つまり例えば、出力調整処理において、出力調整部５３は、原則として統計容量値ＦＣＣ_AVEをそのまま出力容量値ＦＣＣ_OUTとして出力するが、統計処理用データに含まれる信頼度の総和又は平均値（今の例において、Ｗ₂〜Ｗ_nの和又は平均値）が所定の閾値よりも小さい場合においては、出力容量値ＦＣＣ_OUTを更新しない。信頼度の総和又は平均値が低い場合、統計容量値ＦＣＣ_AVEの、満充電容量の推定値としての信頼性が低いため、出力容量値ＦＣＣ_OUTを更新しない方が妥当な容量値を出力できるからである。より具体的には、出力調整部５３は、統計処理用データに含まれる信頼度の総和又は平均値が所定の閾値以上である場合、ＦＣＣ_AVE［ｎ−１］と一致していた出力容量値ＦＣＣ_OUTを時刻ｔ_nにおいてＦＣＣ_AVE［ｎ］に更新するが、その総和又は平均値が上記閾値よりも小さい場合、出力容量値ＦＣＣ_OUTを時刻ｔ_nにおいてＦＣＣ_AVE［ｎ］に更新せずにＦＣＣ_AVE［ｎ−１］のまま維持する。ＦＣＣ_AVE［ｉ］は、時刻ｔ_iにおけるステップＳ１２で求められる統計容量値ＦＣＣ_AVEを表す。

蓄電池システム１では、例えば、停電時に備えて一定の残容量を確保しつつ平常時には所謂ピークシフト用の充放電を行うといった使用形態が想定される（図１２参照）。このような使用形態では、平常時の充放電におけるΔＳＯＣが十分に大きくない可能性も高い。本実施形態では、このような使用形態においても、ΔＳＯＣからＦＣＣ推定の信頼度を求めて信頼度に応じた統計処理を行うことで、妥当なＦＣＣ又は信頼性の高いＦＣＣを検出及び出力することが可能となる。第２従来方法と異なり、ΔＳＯＣが小さくても信頼度を考慮して安定的にＦＣＣ_OUTを得ることができる（満充電容量検出が継続的に停止するといったことが回避される）。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態及び後述の第３〜第７実施形態では、第１実施形態で述べた技術の変形技術を説明する。第２〜第７実施形態の記載事項を第１実施形態に適用することができ、矛盾なき限り、第２〜第７実施形態の内の任意の２以上の実施形態の記載事項を自由に組み合わせて第１実施形態に適用することもできる。

ＯＣＶ推定部３１は、第１実施形態で述べた方法以外の、公知の任意の開放電圧推定方法を用いて開放電圧ＯＣＶを推定しても良い。

或いは、ＯＣＶ推定部３１は、以下に示す方法を用いて開放電圧ＯＣＶを推定しても良い。図８（ａ）〜（ｃ）及び図９を参照する。図８（ａ）は、電池モジュール１１内の等価回路である。電池モジュール１１内の等価回路は、電圧ＯＣＶを出力し且つ内部抵抗がゼロの電圧源ＶＳと、抵抗成分と容量成分を含むインピーダンス回路Ｚとの直列接続回路である、と考えることができる。図８（ｂ）及び図８（ｃ）の回路Ｚ_A及びＺ_Bは、インピーダンス回路Ｚの内部回路の第１例及び第２例である。回路Ｚ_Aは、抵抗Ｒ０と、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の並列接続回路とを直列接続した回路である。回路Ｚ_Bは、抵抗Ｒ０と、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の並列接続回路と、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２の並列接続回路と、を直列接続した回路である。以下では、特に記述なき限り、回路Ｚ_Bをインピーダンス回路Ｚとみなす。

図９には、測定電圧値ＣＣＶの波形４１０_CCVと、電池モジュール１１の真の開放電圧値の波形４１０_OCVとが示されている。図９では、時刻ｔ_A及びｔ_B間の期間Ｐ０において充電及び放電が停止しており、その後、時刻ｔ_B及びｔ_C間の期間Ｐ１において放電が行われ、その後、時刻ｔ_C及びｔ_D間の期間Ｐ２において充電及び放電が停止している。時刻ｔ_C0は、時刻ｔ_C直前の時刻であって期間Ｐ１に属し、時刻ｔ_C1は、時刻ｔ_Cより後の時刻であって期間Ｐ２に属する。ＯＣＶ推定部３１は、まず、時刻ｔ_C0の測定値ＣＣＶ及びＩであるＣＣＶ_ON［ｔ_C0］及びＩ［ｔ_C0］と、既知の抵抗値Ｒ_TOTALに基づき、式（Ｂ１）に従って、時刻ｔ_C0の開放電圧ＯＣＶ_ON:EST［ｔ_c0］を推定する。抵抗値Ｒ_TOTALは、下記式（Ｂ２）に従う（数式においてＲ０、Ｒ１及びＲ２は、抵抗Ｒ０、Ｒ１及びＲ２の抵抗値を示す）。その後、時刻ｔ_C1において、ＯＣＶ推定部３１は、時刻ｔ_C1の測定値ＣＣＶであるＣＣＶ_OFF［ｔ_C1］を用い、下記式（Ｂ３）に従って初期残存電圧Ｖ_DIFFを求める。初期残存電圧Ｖ_DIFFは、時刻ｔ_C1において回路Ｚに加わる電圧（回路Ｚに残存している電圧）である。

残存電圧Ｖ_DIFFを求めた後、ＯＣＶ推定部３１は、下記式（Ｂ４）に従い、期間Ｐ２中の任意の時刻ｔにおける開放電圧ＯＣＶ_OFF:EST［ｔ］を推定することができる。ＣＣＶ_OFF［ｔ］は、期間Ｐ２中の時刻ｔにおける測定電圧値ＣＣＶである。Ｖ_TRANS［ｔ］は、期間Ｐ２中の時刻ｔにおいて回路Ｚに加わる電圧であり、回路Ｚ_Bを回路Ｚとみなした場合、式（Ｂ５）に従って求められる。但し、式（Ｂ５）の右辺における“ｔ”は時刻ｔ_C1からの経過時間を示す。Ｖ_DIIF1及びＶ_DIIF2は、初期残存電圧Ｖ_DIFFと既知の係数α₁及びα₂を用いて、下記式（Ｂ６）〜（Ｂ９）に従い定められる。時定数τ₁及びτ₂は、実験等を介して予め設定される。Ｒ_TOTAL、α₁、α₂、τ₁及びτ₂の値は、固定値でも良いが、測定温度Ｔ又は電池モジュール１１の劣化度などに応じた可変値であっても良い。

期間Ｐ１において充電が行われていた場合も同様の方法にて開放電圧の推定が可能である。本方法を用いれば、充電又は放電の停止後、電池モジュール１１の端子電圧の安定を待たずとも、精度よく開放電圧を推定することが可能となる。ＯＣＶ推定部３１は、充電又は放電の停止後、開放電圧を精度良く推定できる条件が成立したときに（例えば、時刻ｔ_Cから所定時間が経過したときに）、開放電圧ＯＣＶ_OFF:EST［ｔ］の推定を行ってフラグＦＬＧに“ＯＮ”を設定すればよい。

＜＜第３実施形態＞＞
本発明の第３実施形態を説明する。信頼度Ｗ_iを用いたＦＣＣ統計処理によって出力容量値ＦＣＣ_OUTの信頼性が担保されるわけであるが、ΔＳＯＣ_iが所定の下限値よりも小さい場合には、ΔＳＯＣ_iを用いて推定容量値ＦＣＣ_iを求める処理、及び、ＦＣＣ_iを用いて行われるべきであったＦＣＣ統計処理を実行しないようにしても良い。

＜＜第４実施形態＞＞
本発明の第４実施形態を説明する。信頼度Ｗ_iの導出式は上記の式（Ａ３）に限定されない。例えば、信頼度導出部５１は、式（Ａ３ａ）、式（Ａ３ｂ）又は式（Ａ３ｃ）に従って、信頼度Ｗ_iを導出しても良い。
Ｗ_i＝（ΔＳＯＣ_i）² ・・・（Ａ３ａ）
Ｗ_i＝ΔＳＯＣ_i×（ｄ_i-1＋ｄ_i） ・・・（Ａ３ｂ）
Ｗ_i＝（ΔＳＯＣ_i）²×（ｄ_i-1＋ｄ_i） ・・・（Ａ３ｃ）

ｄ_i-1及びｄ_iの説明に図１０を参照する。図１０の曲線４４０は、ＳＯＣ及びＯＣＶを横軸及び縦軸にとった、ＯＣＶ及びＳＯＣ間の関係を示す曲線である。図１０には、ＳＯＣ推定部３２による時刻ｔ_i-1及びｔ_iのＳＯＣの推定値ＳＯＣ_i-1及びＳＯＣ_iも示されている。ＳＯＣ_i-1及びＳＯＣ_iは、信頼度Ｗ_iに対応するＦＣＣ_iの推定に用いるΔＳＯＣ_iの算出元の残容量指標である（上記式（Ａ１）参照）。式（Ａ３ｂ）及び（Ａ３ｃ）において、ｄ_iは、ＳＯＣ＝ＳＯＣ_i-1であるときの曲線４４０の傾きであり、ｄ_i-1は、ＳＯＣ＝ＳＯＣ_iであるときの曲線４４０の傾きである。信頼度導出部５１は、曲線４４０を特定可能なテーブルデータ等を保持し、そのテーブルデータ等を用いて、ＳＯＣ_i-1及びＳＯＣ_iから傾きｄ_i-1及びｄ_iを得ることができる。傾きｄ_i-1及びｄ_iが大きい方が、ＳＯＣ推定の精度が高く、結果、ＦＣＣ推定の信頼度も高くなる。故に、式（Ａ３ｂ）及び（Ａ３ｃ）では、傾きｄ_i-1及びｄ_iの増加に伴って信頼度Ｗ_iを増加させている。

また、ＦＣＣ統計処理部３６は、時刻ｔ_iで信頼度Ｗ_iを求めた後、時刻ｔ_iから時間が経過するにつれて信頼度Ｗ_iの値を減少させても良い。例えば、ＦＣＣ統計処理部３６は、時刻ｔ_iにて求めた信頼度Ｗ_iを初期信頼度Ｗ_i［ＩＮＩＴ］として取扱い、時刻ｔ_iにてＦＣＣ統計処理を行う場合には、初期信頼度Ｗ_i［ＩＮＩＴ］を信頼度Ｗ_iとして用いて時刻ｔ_iの統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出する。その後、時刻ｔ_i+jにてＦＣＣ統計処理を行う場合には、信頼度補正量を初期信頼度Ｗ_i［ＩＮＩＴ］から減じて得た信頼度を信頼度Ｗ_iとして用いて時刻ｔ_i+jの統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出する（但し、ｊは正の整数であって、信頼度Ｗ_iの下限はゼロである）。信頼度補正量は、時刻ｔ_i及びｔ_i+j間の時間差の増大に伴って増大する。

＜＜第５実施形態＞＞
本発明の第５実施形態を説明する。上記式（Ａ４）による統計容量値ＦＣＣ_AVEの導出方法は例示に過ぎず、比較的大きな信頼度に対応する推定容量値が比較的小さな信頼度に対応する推定容量値よりも統計容量値ＦＣＣ_AVEに大きく寄与する限り、統計容量値ＦＣＣ_AVEの導出方法は様々に変形可能である。或いは、統計演算部５２は、信頼度を用いずに複数の推定容量値ＦＣＣ_iから統計容量値ＦＣＣ_AVEを求めても良い。即ち例えば、統計演算部５２は、下記式（Ａ４ａ）に従い、複数の推定容量値ＦＣＣ_iの単純平均によって、時刻ｔ_nの統計容量値ＦＣＣ_AVEを算出しても良い。

＜＜第６実施形態＞＞
本発明の第６実施形態を説明する。満充電容量は、基本的に、電池モジュール１１の使用による劣化と共に減少してゆくはずである。故に、出力調整部５３は、任意の時刻ｔ_iにて出力される出力容量値ＦＣＣ_OUTが初期の出力容量値ＦＣＣ_OUT（１番最初に求められた出力容量値ＦＣＣ_OUT）を超えないように、出力容量値ＦＣＣ_OUTに上限を課しても良い。即ち例えば、時刻ｔ_iにて求められた統計容量値ＦＣＣ_AVEが初期の出力容量値ＦＣＣ_OUTよりも大きいとき、出力調整部５３は、その初期の出力容量値ＦＣＣ_OUTを、時刻ｔ_iの出力容量値ＦＣＣ_OUTとして出力しても良い。

＜＜第７実施形態＞＞
本発明の第７実施形態を説明する。ステップＳ１３の出力調整処理（図７参照）において、出力調整部５３は、複数の信頼度Ｗ_iに応じた更新制限範囲を設定し、更新制限範囲内において出力容量値ＦＣＣ_OUTの更新を行うようにしても良い。

図１１を参照し、これを実現する方法例を説明する。図１１において、各黒四角形は、各時刻において導出された各統計容量値ＦＣＣ_AVEを表しており、各範囲５３０は、各時刻において設定された各更新制限範囲を表している。統計容量値ＦＣＣ_AVEは、第１又は第５実施形態に記載の方法に従って求められる。実線折れ線５１０は、更新制限範囲の設定を含む出力調整処理を行った場合における、出力容量値ＦＣＣ_OUTの時間変化を表している。更新制限範囲の設定を含む出力調整処理を行った場合、各時刻の出力容量値ＦＣＣ_OUTは各時刻の更新制限範囲５３０内に収められる。参考用の破線折れ線５２０は、更新制限範囲の設定を含む出力調整処理を行わなかった場合（即ち、各時刻において導出された統計容量値ＦＣＣ_AVEをそのまま出力容量値ＦＣＣ_OUTとして出力する場合）における、出力容量値ＦＣＣ_OUTの時間変化を表している。

ここでは、説明の具体化のため、第１実施形態と同様、時刻ｔ_nが現在時刻であるとし、時刻ｔ_nにおける更新制限範囲の設定を含む出力調整処理の説明を行う。時刻ｔ_nにおける出力調整処理において、出力調整部５３は、まず、統計処理用データに含まれる信頼度の総和ΣＷ_i（今の例において、Ｗ₂〜Ｗ_nの和）又は平均値に基づき、エラー幅Ｗ＿ＥＲＲを設定する。時刻ｔ_nにおける出力調整処理を行う際、第１実施形態で述べたように、統計処理用データに含まれる信頼度は信頼度Ｗ₂〜Ｗ_nであるため、総和ΣＷ_iは信頼度Ｗ₂〜Ｗ_nの合計値である。例えば、出力調整部５３は、下記式（Ｃ１）に従ってエラー幅Ｗ＿ＥＲＲを設定する。ｋは所定の係数である。ｋは、総和ΣＷ_iの元になる信頼度の個数、即ち（ｎ−１）に比例する係数であっても良く、この場合、エラー幅Ｗ＿ＥＲＲは信頼度Ｗ₂〜Ｗ_nの平均値（ΣＷ_i／（ｎ−１））に反比例する。エラー幅Ｗ＿ＥＲＲが、信頼度の総和又は平均値の増大に伴って減少する限り、エラー幅Ｗ＿ＥＲＲの算出式は式（Ｃ１）に限定されない。

出力調整部５３は、時刻ｔ_nにおける統計容量値ＦＣＣ_AVEを基準とし且つエラー幅Ｗ＿ＥＲＲを持つ更新制限範囲を設定し、出力容量値ＦＣＣ_OUTの変動がなるだけ抑制されるように（即ち、出力容量値ＦＣＣ_OUTの変動が最小化されるように）更新制限範囲内において出力容量値ＦＣＣ_OUTの更新を行う。

説明の具体化及び明確化のため、時刻ｔ_n-1及びｔ_nおける出力容量値ＦＣＣ_OUTを記号ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］及びＦＣＣ_OUT［ｎ］で表し、時刻ｔ_nおける統計容量値ＦＣＣ_AVEを記号ＦＣＣ_AVE［ｎ］で表し、信頼度Ｗ₂〜Ｗ_nに基づくエラー幅Ｗ＿ＥＲＲを記号Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］で表す。そうすると、以下の第１〜第３ケースへの場合分けを介して、ＦＣＣ_OUT［ｎ］が決定される。第１〜第３ケースは、夫々、時刻ｔ_nが図１１の時刻ｔ_X1〜ｔ_X3に相当する場合に対応している。つまり、出力調整部５３は、
第１不等式“ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］≦ＦＣＣ_AVE［ｎ］−Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］”が成立する第１ケースにおいては、式“ＦＣＣ_OUT［ｎ］＝ＦＣＣ_AVE［ｎ］−Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］”にてＦＣＣ_OUT［ｎ］を求め、
第２不等式“ＦＣＣ_AVE［ｎ］−Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］＜ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］＜ＦＣＣ_AVE［ｎ］＋Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］”が成立する第２ケースにおいては、式“ＦＣＣ_OUT［ｎ］＝ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］”にてＦＣＣ_OUT［ｎ］を求め（即ちＦＣＣ_OUTを更新せず）、
第３不等式“ＦＣＣ_AVE［ｎ］＋Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］≦ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］”が成立する第３ケースにおいては、式“ＦＣＣ_OUT［ｎ］＝ＦＣＣ_AVE［ｎ］＋Ｗ＿ＥＲＲ［ｎ］”にてＦＣＣ_OUT［ｎ］を求める。

信頼度の総和又は平均値が大きいとき、統計容量値ＦＣＣ_AVEの信頼性は高いため、統計容量値ＦＣＣ_AVEそのもの又はそれに近い値を出力容量値ＦＣＣ_OUTとして出力することに問題は少なく、また出力精度の面においても妥当である。故に、上記方法例では、信頼度の総和又は平均値が大きいときにエラー幅Ｗ＿ＥＲＲを小さくしている。これに対し、信頼度の総和又は平均値が小さく統計容量値ＦＣＣ_AVEの信頼性が低い場合には、真の満充電容量から見た統計容量値ＦＣＣ_AVEの誤差が大きい可能性が高い。他方、ユーザ又は上位システムに提供される出力容量値ＦＣＣ_OUTが大きく変動することは妥当でない又は不自然であることも多い。従って、信頼度の総和又は平均値が小さく統計容量値ＦＣＣ_AVEの信頼性が低い場合には、更新制限範囲の幅に相当するエラー幅Ｗ＿ＥＲＲを増大させて出力容量値ＦＣＣ_OUTの変動の抑制を優先する。このような方法により、ＦＣＣ推定の信頼度に応じ、ＦＣＣ出力値の精度担保及び変動抑制を両立できる。

尚、第１又は第３ケースにおいても、信頼度の総和又は平均値が所定の閾値よりも小さい場合においては、第１実施形態で述べたように、出力容量値ＦＣＣ_OUTを更新しないようにしても良い（即ち、ＦＣＣ_OUT［ｎ］＝ＦＣＣ_OUT［ｎ−１］、としても良い）。また、エラー幅Ｗ＿ＥＲＲを信頼度の総和又は平均値に依存しない固定幅にすることも可能である。

＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１及び注釈２を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。

［注釈１］
満充電容量検出装置３０を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。装置３０にて実現される機能の内、任意の特定の機能をプログラムとして記述して、該プログラムを装置３０に搭載可能なフラッシュメモリに保存しておき、該プログラムを装置３０内の演算処理装置（例えば、装置３０又は電池制御部１５に搭載可能なマイクロコンピュータ）上で実行することによって、その特定の機能を実現するようにしてもよい。

［注釈２］
例えば、以下のように考えることができる。統計演算部５２及び出力調整部５３は、複数の推定容量値ＦＣＣ_i及び複数の信頼度Ｗ_iに基づき出力容量値ＦＣＣ_OUTを生成する出力処理部を形成している。第７実施形態における出力調整部５３は、更新制限範囲を設定する更新制限範囲設定部を内包していると言える。

１ 蓄電池システム
１１ 電池モジュール
３０ 満充電容量検出装置
３１ ＯＣＶ推定部
３２ ＳＯＣ推定部
３３ 電流積算部
３４ フラグ記憶部
３５ ＦＣＣ推定部
３６ ＦＣＣ統計処理部
３７ 統計処理用データ記憶部
５１ 信頼度導出部
５２ 統計演算部
５３ 出力調整部

Claims (7)

1. 蓄電池から成る電池モジュールの、対象期間中における残容量変化量と、前記対象期間中に前記電池モジュールに流れる電流の積算量とに基づき、前記電池モジュールの満充電容量を推定することで推定容量値を生成する満充電容量推定部と、
   前記残容量変化量に基づき前記推定容量値の信頼度を求める信頼度導出部と、
   複数のタイミングで生成された複数の推定容量値と、前記複数の推定容量値に対応する複数の信頼度とに基づき、前記満充電容量の出力容量値を生成する出力処理部と、を備えた
   ことを特徴とする満充電容量検出装置。
2. 前記信頼度導出部と、前記残容量変化量の増大に伴って前記信頼度を増大させ、
   前記出力処理部は、前記複数のタイミングで生成された前記複数の推定容量値の内、比較的大きな信頼度に対応する推定容量値を、比較的小さな信頼度に対応する推定容量値よりも、前記出力容量値に大きく寄与させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の満充電容量検出装置。
3. 前記出力処理部は、前記複数の信頼度を加重平均係数として用いた前記複数の推定容量値の加重平均演算を介して、前記出力容量値を生成する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の満充電容量検出装置。
4. 前記出力処理部は、前記複数の信頼度に基づき、前記出力容量値の更新の有無を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の満充電容量検出装置。
5. 前記出力処理部は、前記複数の推定容量値に基づく統計容量値を導出する統計演算部と、前記複数の信頼度に応じた更新制限範囲を設定する更新制限範囲設定部を有し、前記更新制限範囲内において前記出力容量値を更新する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の満充電容量検出装置。
6. 前記更新制限範囲は、前記複数の信頼度の総和又は平均値に応じたエラー幅を持ち、
   前記出力処理部は、前記出力容量値の変動が抑制されるように前記更新制限範囲内において前記出力容量値を更新する
   ことを特徴とする請求項５に記載の満充電容量検出装置。
7. 蓄電池から成る電池モジュールと、
   前記電池モジュールの満充電容量を検出する満充電容量検出装置と、を備え、
   前記満充電容量検出装置として、請求項１〜請求項６の何れかに記載の満充電容量検出装置を用いた
   ことを特徴とする蓄電池システム。

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