特許 6227309 電池状態検出装置

(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】6227309

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】電池状態検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/36 20060101AFI20171030BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20171030BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/36 A

   H01M10/48 P

   H02J7/00 Q

【請求項の数】2

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-148278(P2013-148278)

(22)【出願日】2013年7月17日

(65)【公開番号】特開2015-21774(P2015-21774A)

(43)【公開日】2015年2月2日

【審査請求日】2016年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100060690

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 秀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100070002

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100110733

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥野 正司

(74)【代理人】

【識別番号】100173978

【弁理士】

【氏名又は名称】朴 志恩

(72)【発明者】

【氏名】高橋 信之

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１４８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４４６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４４１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８８１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０７３９９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−１８２０６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、
前記二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
前記インピーダンス検出手段によって検出された前記複数の内部複素インピーダンスにについて、当該内部複素インピーダンスの値、及び、前記複数の内部複素インピーダンスの差分値を用いて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備え、
前記複数の周波数が、前記二次電池の所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフにおける前記二次電池の複数の構成部分の状態を示す複数の部分グラフのそれぞれに対応する複数の部分周波数範囲のうち少なくとも２つ以上の前記部分周波数範囲に振り分けられており、
前記電池状態検出手段が、前記二次電池の状態の検出に用いられる前記内部複素インピーダンスの値、及び、前記複数の内部複素インピーダンスの差分値の両方に重み付けをして用いている、
ことを特徴とする電池状態検出装置。

【請求項2】

前記インピーダンス検出手段が、前記複数の内部複素インピーダンスとして、前記二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電池状態検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の状態を検出する電池状態検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。

【0003】

このような二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量（電流容量や電力容量など）が徐々に減少することが知られている。そして、二次電池を用いた電気自動車などにおいては、二次電池の劣化の度合を検出することにより蓄電可能容量を求めて、二次電池によって走行可能な距離や二次電池の寿命などを算出している。

【0004】

二次電池の劣化の度合を示す指標の一つとして、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）がある。このＳＯＨは二次電池の内部インピーダンスと相関があることが知られており、二次電池の内部インピーダンスを求めることにより当該内部インピーダンスに基づいてＳＯＨを検出することができる。

【0005】

二次電池の内部インピーダンスは、例えば、二次電池に対して、波形が一定となる交流信号を印加して、その応答に基づいて求めることができる。このような二次電池の内部インピーダンスを検出する技術の一例が、特許文献１等に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−２５１６２５号公報

【特許文献2】特開２０１２−２２０１９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、二次電池のＳＯＨは、当該二次電池の正極や負極、電解質などの各構成部分の劣化の状態が組み合わさることにより定まるものであるところ、例えば、特定の周波数（１０００Ｈｚなど）のみについて二次電池の内部インピーダンスを検出する構成では、当該周波数に比較的反応しやすい特定の部位についての状態が主に検出されるので、この検出結果は二次電池の全体の状態を精度良く表すものではなく、そのため、検出精度が低いという問題があった。

【0008】

また、二次電池について所定の周波数範囲にわたり内部複素インピーダンスを計測して複素平面上にプロットすることにより、二次電池の各構成部分の状態を示す部分グラフが連なったグラフ（「コールコールプロット」とも呼ばれる）が得られることが知られており、このグラフに基づいて、二次電池の等価回路を求めることで検出精度を高めることができる（特許文献２参照）。しかしながら、このようなグラフを描けるだけの多くの周波数に対応する内部インピーダンスの計測が必要であり、また、このグラフから二次電池の等価回路を求めることが難しく、二次電池のＳＯＨ等を容易に精度よく検出することができないという問題があった。

【0009】

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、二次電池の状態を比較的容易に精度よく検出できる電池状態検出装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、二次電池について所定の周波数範囲にわたり内部複素インピーダンスを計測して複素平面上にプロットしたグラフを鋭意検討したところ、当該グラフにおける二次電池の複数の構成部分の状態を示す複数の部分グラフについて、劣化の前後において同じ周波数であれば同じ構成部分の状態を示すことを見出し、本発明に至った。

【0011】

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、二次電池の状態を検出する電池状態検出装置であって、前記二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、前記インピーダンス検出手段によって検出された前記複数の内部複素インピーダンスにについて、当該内部複素インピーダンスの値、及び、前記複数の内部複素インピーダンスの差分値を用いて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備え、前記複数の周波数が、前記二次電池の所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフにおける前記二次電池の複数の構成部分の状態を示す複数の部分グラフのそれぞれに対応する複数の部分周波数範囲のうち少なくとも２つ以上の前記部分周波数範囲に振り分けられており、前記電池状態検出手段が、前記二次電池の状態の検出に用いられる前記内部複素インピーダンスの値、及び、前記複数の内部複素インピーダンスの差分値の両方に重み付けをして用いている、ことを特徴とする電池状態検出装置である。

【0014】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記インピーダンス検出手段が、前記複数の内部複素インピーダンスとして、前記二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出するように構成されていることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0015】

請求項１に記載された発明によれば、インピーダンス検出手段が、二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出し、電池状態検出手段が、インピーダンス検出手段によって検出された複数の内部複素インピーダンスに基づいて、二次電池の状態を検出する。そして、複数の周波数が、二次電池の所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフにおける二次電池の複数の構成部分の状態を示す複数の部分グラフのそれぞれに対応する複数の部分周波数範囲のうち少なくとも２つ以上の前記部分周波数範囲に振り分けられている。このようにしたことから、インピーダンス検出手段によって検出される複数の内部複素インピーダンスは、少なくとも２つ以上の部分周波数範囲に対応し、即ち、二次電池の少なくとも２つ以上の構成部分の状態を示し、そのため、これら複数の内部複素インピーダンスを用いることにより、二次電池の所定の周波数範囲にわたって内部複素インピーダンスを検出することなく、比較的少ない離散した複数の内部複素インピーダンスのみを用いて二次電池の複数の構成部分の状態を検出することができる。したがって、二次電池の状態を比較的容易に精度よく検出できる。

【0016】

また、電池状態検出手段が、複数の内部複素インピーダンスについて、当該内部複素インピーダンスの値、及び、複数の内部複素インピーダンスの差分値を用いて、二次電池の状態を検出するように構成されている。このようにしたことから、内部複素インピーダンスの値は、複素平面上での原点（０）からの距離を表し、複数の内部複素インピーダンスの差分値は互いの距離又はそれに準ずる値を表しているので、これらを用いることで二次電池の状態をより容易に検出できる。

【0017】

また、電池状態検出手段が、二次電池の状態の検出に用いられる内部複素インピーダンスの値、及び、複数の内部複素インピーダンスの差分値に重み付けをして用いている。このようにしたことから、二次電池の状態について影響の大きいものについては重みを大きくし、影響の小さいものについては重みを小さくすることで、二次電池の状態をより精度よく検出できる。

【0018】

請求項２に記載された発明によれば、インピーダンス検出手段が、複数の内部複素インピーダンスとして、二次電池における離散した複数の周波数に対応する複数の内部複素インピーダンスを検出するように構成されている。このようにしたことから、内部複素インピーダンスは、例えば、内部インピーダンスの大きさ（即ち、複素平面上における原点（０）からの距離）に比べて上記グラフの部分グラフの形状（即ち、二次電池の構成部分の状態）をより正確に示しているので、内部インピーダンスの大きさを用いた構成に比べて二次電池の状態を精度よく検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。

【図2】二次電池の所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフを模式的に示す図である。

【図3】図１の電池状態検出装置の充電部から出力される第２充電電流の波形の一例を模式的に示す図である。

【図4】図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行されるインピーダンス検出処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】市販の二次電池における所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを実測して複素平面上にプロットしたグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の電池状態検出装置について、図１〜図６を参照して説明する。

【0021】

図１は、本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図２は、二次電池の所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフを模式的に示す図である。図３は、図１の電池状態検出装置の充電部から出力される第２充電電流の波形の一例を模式的に示す図である。

【0022】

電池状態検出装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池の電極間に接続されて、当該二次電池の状態として初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を検出するものである。勿論、これ以外にも、電気自動車に搭載せずに車両給電施設等に設置してもよく、または、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。

【0023】

図１に示すように、本実施形態の電池状態検出装置（図中、符号１で示す）は、図示しない電気自動車に搭載された二次電池ＢのＳＯＨの検出を行う。

【0024】

二次電池Ｂは、電圧を生じる起電力部ｅと内部インピーダンスＺとを有している。この内部インピーダンスＺは二次電池ＢのＳＯＨと相関があり、二次電池Ｂの内部インピーダンスＺを求めることにより当該内部インピーダンスＺに基づいてＳＯＨを検出することができる。

【0025】

二次電池Ｂに所定の周波数範囲にわたる交流信号を与えることにより当該周波数範囲における内部複素インピーダンスが得られ、この内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットすると、図２に一例を模式的に示すコールコールプロットと呼ばれるグラフＫが得られる。このグラフＫは、二次電池の正極や負極、電解質などの各構成部分の状態を示す円弧となる部分グラフＫ１及び部分グラフＫ２が連なって構成されており、図２に示す例では、グラフＫにおいて部分グラフＫ１及び部分グラフＫ２がそれぞれ負極の状態及び正極の状態を示している。

【0026】

そして、二次電池の劣化の度合いが変化すると、各部分グラフＫ１、Ｋ２が概ね相似形状（即ち、円弧形状）を保ったまま大きさが変化して部分グラフＫ１’、Ｋ２’となり、例えば、円弧の曲率が変化したり、複素平面の原点（０）からの距離が変化したりする。劣化が進むと、曲率が小さくなり、また、原点（０）からの距離が大きくなる傾向がある。このとき、部分グラフＫ１を構成する内部複素インピーダンスのそれぞれに対応する複数の周波数を含む部分周波数範囲は、部分グラフＫ１’を構成する内部複素インピーダンスのそれぞれに対応する複数の周波数を含む部分周波数範囲と一致する。部分グラフＫ２と部分グラフＫ２’についても同様である。即ち、負極の状態を示す部分グラフＫ１及び部分グラフＫ１’は、同じ部分周波数範囲に含まれる内部複素インピーダンスのプロットで構成されており、正極の状態を示す部分グラフＫ２及び部分グラフＫ２’も、同じ部分周波数範囲に含まれる内部複素インピーダンスのプロットで構成されている。

【0027】

このことから、部分グラフＫ１に対応する部分周波数範囲に含まれる周波数に対応する内部複素インピーダンスに基づいて二次電池Ｂの負極の状態を検出することができ、部分グラフＫ２に対応する部分周波数範囲に含まれる周波数に対応する内部複素インピーダンスに基づいて二次電池Ｂの正極の状態を検出することができ、これらを用いて二次電池Ｂの複数の構成部分についての状態を検出することで、二次電池Ｂの状態を容易に精度良く検出することができる。

【0028】

そして、本実施形態の電池状態検出装置は、上述した方法を応用して二次電池ＢのＳＯＨを検出する。

【0029】

図１に示すように、本実施形態の電池状態検出装置（図中、符号１で示す）は、増幅器１１と、基準電圧発生部１２と、充電部１５と、アナログ−デジタル変換器２１と、マイクロコンピュータ４０（以下、「μＣＯＭ４０」という）と、を有している。

【0030】

増幅器１１は、例えば、オペアンプなどで構成されており、２つの入力端子（第１入力端子Ｉｎ１及び第２入力端子Ｉｎ２）と１つの出力端子（出力端子Ｏｕｔ）を備え、これら２つの入力端子に入力された電圧の差分値を所定の増幅率Ｇで増幅した増幅電圧Ｖｍを出力端子から出力する。第１入力端子Ｉｎ１には、二次電池Ｂの正極Ｂｐが接続されている。第２入力端子Ｉｎ２には、後述する基準電圧発生部１２の出力が接続されている。即ち、増幅器１１は、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂと基準電圧発生部１２の基準電圧Ｖｒｅｆとの差分値に増幅率Ｇを乗じた電圧を増幅電圧Ｖｍとして出力する。この増幅率Ｇは、電池状態検出装置１の構成や二次電池Ｂの種類などに応じて、例えば、数十倍〜数万倍程度の範囲で設定される。または、増幅の必要が無ければ、増幅率Ｇを１（増幅なし）に設定してもよい。

【0031】

基準電圧発生部１２は、例えば、電池状態検出装置１の電源電圧を分圧する複数の抵抗器からなる分圧回路、又は、ツェナーダイオードなどで構成されており、一定の基準電圧Ｖｒｅｆを増幅器１１に出力している。

【0032】

充電部１５は、二次電池Ｂの正極Ｂｐと基準電位Ｇ（即ち、二次電池Ｂの負極Ｂｎ）との間に接続されており、二次電池Ｂの充電に際して、当該二次電池Ｂに任意の充電電流を流すことができるように設けられている。充電部１５は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、μＣＯＭ４０からの制御信号に応じて、二次電池Ｂに充電電流を流して充電する。充電部１５は、充電手段に相当する。

【0033】

アナログ−デジタル変換器２１（以下、「ＡＤＣ２１」という）は、増幅器１１から出力された増幅電圧Ｖｍを量子化して、当該増幅電圧Ｖｍに対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、ＡＤＣ２１は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述するμＣＯＭ４０に内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いてもよい。本実施形態において、ＡＤＣ２１の入力許容電圧範囲は、０Ｖ〜５Ｖである。勿論、これ以外の入力許容電圧範囲となるものを用いてもよい。

【0034】

温度センサユニット２５は、例えば、サーミスタ等の温度検知素子を備えており、温度検知素子による検知温度に応じたデジタル信号を出力するように構成されている。温度センサユニット２５は、二次電池Ｂの周囲の雰囲気温度を検知可能なように、二次電池Ｂに近接して配置されている。温度センサユニット２５は、後述するμＣＯＭ４０に接続されており、二次電池Ｂの周囲の雰囲気温度を示す信号をμＣＯＭ４０に出力する。

【0035】

μＣＯＭ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵して構成されており、電池状態検出装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵをインピーダンス検出手段、電池状態検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。ＲＯＭには、後述する第１充電電流Ｉ１、第２充電電流Ｉ２、増幅器１１の増幅率Ｇ、ＳＯＨ検出温度範囲Ｗ、切替判定値Ｈをそれぞれ示す情報が記憶されており、これら情報は、二次電池ＢのＳＯＨの検出に用いられる。本実施形態において、ＳＯＨ検出温度範囲Ｗは、２０℃±１℃、切替判定値Ｈは、ＡＤＣ２１の入力許容電圧範囲の中央値（２．５Ｖ）に設定されている。また、二次電池Ｂに第１充電電流Ｉ１が流れている状態において当該二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂが、二次電池Ｂの電圧範囲の中央値（例えば、二次電池Ｂにリチウムイオン電池を用いた場合、その電圧範囲が３．０Ｖ〜４．２Ｖとするとその中央値は３．６Ｖとなり、この電圧値は二次電池Ｂの現在の蓄電可能容量に対して５０％の蓄電状態（充電状態）に対応する）になったときに、増幅器１１から出力される増幅電圧Ｖｍが２．５Ｖとなるように、基準電圧Ｖｒｅｆ及び増幅率Ｇが設定されている。勿論、これら値は一例であって、電池状態検出装置や二次電池の構成などに応じて適宜設定される。

【0036】

また、μＣＯＭ４０のＲＯＭには、後述する第２充電電流Ｉ２に含まれる交流成分ｉａの周波数として設定される離散した複数の検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を示す情報が記憶されている。ここで、「離散した」とは、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスの検出に用いる所定の周波数範囲内で連続しているとみなせる程度に互いに近い周波数でないことを意味する。これら複数の検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、次のように設定される。

【0037】

二次電池Ｂの初期状態において所定の周波数範囲にわたる交流信号を与えることにより当該周波数範囲における内部複素インピーダンスを得、これら内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしてグラフ（二次電池Ｂについてのコールコールプロット）を得る。そして、このグラフから、二次電池Ｂの複数の構成部分に対応する複数の部分グラフを特定して、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が、複数の部分グラフのそれぞれに対応する複数の部分周波数範囲に振り分けられるように設定する。一般的に、上述したグラフにおいて、複数のグラフ部分の境界は目視により区別可能な特徴のある点（特徴点）として現れる。この特徴点は、例えば、虚数平面の実軸との交点や、曲率が大きくなる点（尖っている点）などである。本実施形態では、二次電池Ｂについての図２に示すグラフＫを、例えば予備計測やシミュレーションなどを用いて予め取得すると共に、このグラフＫに基づいて、検出周波数ｆ１として、複素平面の実軸との交点である特徴点Ａに対応する周波数を設定し、検出周波数ｆ２として、部分グラフＫ１と部分グラフＫ２の境界である特徴点Ｂに対応する周波数を設定し、検出周波数ｆ３として、部分グラフＫ２における部分グラフＫ１と反対側の境界である特徴点Ｃに対応する周波数を設定している。勿論、これに限定されるものではなく、例えば、検出周波数ｆ３として、部分グラフＫ２における中間点Ｄに対応する周波数を設定するなど、本発明の目的に反しない限り、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が少なくとも２つ以上の部分周波数範囲に振り分けられていれば、それら値は任意である。なお、初期状態でない二次電池Ｂを用いた場合でも、上記特徴点Ａ、Ｂ、Ｃはグラフ上の同一周波数に現れるので、初期状態でない二次電池Ｂを用いて検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を設定してもよい。また、二次電池の構成が同じであれば上記グラフＫの形状も同様になるものと考えられるので、例えば、１つの製造ロットに含まれる複数の二次電池のうちの１つについて検出周波数を求めれば、当該製造ロットの他の二次電池Ｂについても同一の検出周波数を用いることができる。

【0038】

また、μＣＯＭ４０のＲＯＭには、複数の検出周波数についての複数の内部複素インピーダンスを当てはめることにより二次電池のＳＯＨが得られる算出式又は情報テーブルの情報が記憶されている。

【0039】

μＣＯＭ４０は、充電部１５に接続された出力ポートＰＯを備えている。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に制御信号を送信して、充電部１５から二次電池Ｂに所定の直流成分ｉｄのみからなる第１充電電流Ｉ１（Ｉ１＝ｉｄ）及びこの直流成分ｉｄ及び当該直流成分ｉｄの電流値以下の振幅αとなる正弦波の交流成分ｉａを含む第２充電電流Ｉ２（Ｉ２＝ｉｄ＋ｉａ（ｉａ＝αｃｏｓ（２πｆｔ）、但し、α≦ｉｄ））が流れるように充電部１５を制御する。第２充電電流Ｉ２において、交流成分ｉａの振幅を直流成分ｉｄの電流値以下としているので、交流成分ｉａが最小値に振れたときでも、第１充電電流Ｉ１及び第２充電電流Ｉ２が負の値（即ち、二次電池Ｂから放電される方向）になることはない。即ち、第２充電電流Ｉ２は、図３に模式的に示すように、充電方向のみに流れ、放電方向には流れない。

【0040】

μＣＯＭ４０は、ＡＤＣ２１から出力された信号が入力される入力ポートＰＩ１、及び、温度センサユニット２５から出力された信号が入力される入力ポートＰＩ２を有している。入力ポートＰＩ１に入力された信号は、μＣＯＭ４０のＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、当該情報に基づいて、増幅電圧Ｖｍに含まれる交流成分ｖａを検出する。また、ＣＰＵは、増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａ、及び、第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａに基づいて検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についての二次電池Ｂの内部複素インピーダンスを検出し、これら複数の内部複素インピーダンスに基づいて、二次電池ＢのＳＯＨを検出する。また、入力ポートＰＩ２に入力された信号は、μＣＯＭ４０のＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。μＣＯＭのＣＰＵは、二次電池ＢのＳＯＨの検出に先立ち、当該情報に基づいて、二次電池Ｂの周囲の雰囲気温度を検出して、ＳＯＨの検出に適した温度であるか否かを判定する。

【0041】

μＣＯＭ４０は、図示しない通信ポートを有している。この通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。μＣＯＭ４０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、検出したＳＯＨを示す信号を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき二次電池ＢのＳＯＨを表示する。または、μＣＯＭ４０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、検出したＳＯＨを示す信号を車両に搭載されたコンビネーションメータなどの表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき二次電池ＢのＳＯＨを表示するようにしてもよい。

【0042】

次に、上述した電池状態検出装置１が備えるμＣＯＭ４０における充電処理の一例について、図４、図５のフローチャートを参照して説明する。

【0043】

図４は、図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行されるインピーダンス検出処理の一例を示すフローチャートである。

【0044】

μＣＯＭ４０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は、例えば、車両に搭載された電子制御装置から通信ポートを通じて二次電池Ｂの充電開始命令を受信すると、図４に示す充電処理に進む。

【0045】

充電処理において、始めに、二次電池Ｂの周囲の雰囲気温度がＳＯＨの検出に適した温度か否かを判定する（Ｓ１１０）。具体的には、ＣＰＵは、入力ポートＰＩ２に入力された信号から得られた情報に基づいて、二次電池Ｂの周囲の雰囲気温度を検出し、この雰囲気温度が、ＳＯＨの検出に適したＳＯＨ検出温度範囲Ｗに含まれるか否かを判定する。

【0046】

そして、雰囲気温度がＳＯＨ検出温度範囲Ｗに含まれていないと判定したとき（Ｓ１１０でＮ）、二次電池Ｂに第１充電電流Ｉ１を流す（Ｓ１７０）。具体的には、ＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に対し第１充電電流Ｉ１で充電を行うための制御信号を送信する。充電部１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂに上記第１充電電流Ｉ１を流す。これにより、二次電池Ｂの充電が開始され、その後、二次電池Ｂの充電が完了すると、充電処理を終了する。

【0047】

または、雰囲気温度がＳＯＨ検出温度範囲Ｗに含まれていると判定したとき（Ｓ１１０でＹ）、二次電池Ｂに第１充電電流Ｉ１を流す（Ｓ１２０）。具体的には、ＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に対し第１充電電流Ｉ１で充電を行うための制御信号を送信する。充電部１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂに予め定められた直流成分ｉｄのみを含む第１充電電流Ｉ１を流す。これにより、二次電池Ｂの充電が開始される。

【0048】

次に、増幅器１１から出力される増幅電圧Ｖｍが切替判定値Ｈになるまで待つ（Ｓ１３０）。即ち、二次電池Ｂがその容量の半分（５０％）まで充電された状態となるまで待つ。具体的には、ＣＰＵは、入力ポートＰＩ１に入力された信号から得られた情報に基づいて増幅器１１から出力される増幅電圧Ｖｍを周期的（例えば、１秒毎）に検出して、切替判定値Ｈ（２．５Ｖ）になったか否かを判定する。

【0049】

増幅電圧Ｖｍが切替判定値Ｈになると、次に、図５に示すインピーダンス検出処理を複数回実行して、二次電池Ｂにおける検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についての複数の内部複素インピーダンスを検出する（Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０）。

【0050】

図５に示すインピーダンス検出処理では、まず、指定された検出周波数となる交流成分ｉａを含む第２充電電流Ｉ２を二次電池Ｂに流す（Ｔ１１０）。具体的には、ＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に対し第２充電電流Ｉ２で充電を行うための制御信号を送信する。充電部１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂに直流成分ｉｄ及び交流成分ｉａを含む第２充電電流Ｉ２を流す。ここで交流成分ｉａの周波数は、指定された検出周波数に設定されている。

【0051】

次に、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂが安定するまで待つ（Ｔ１２０）。具体的には、二次電池Ｂに流れる充電電流を切り替えると、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂが過渡状態となってその値が変動しながら一定の波形に収束するところ、ＣＰＵは、この収束のための予め設定された電圧安定待ち時間（例えば、１〜３秒程度）が経過するのを待ち、この電圧安定待ち時間を経過したとき二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂが一定の波形に収束して安定する。本実施形態において、二次電池Ｂに第２充電電流Ｉ２が流れても、二次電池Ｂが充電されず、充電状態（即ち、二次電池Ｂの電圧Ｖｅ）が内部複素インピーダンスの検出に影響を与える程度の変化をしないように、当該第２充電時間Ｉ２の通電時間を十分に短く、又は、第２充電時間Ｉ２の値を十分に小さく設定してある。

【0052】

次に、増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａを検出する（Ｔ１３０）。具体的には、ＣＰＵは、二次電池Ｂの両電極間の電圧Ｖｂが安定したとき（即ち、上記電圧安定待ち時間を経過した時点）、入力ポートＰＩ１に入力された信号から得られた情報に基づいて、増幅器１１の増幅電圧Ｖｍについて、少なくとも第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａの１周期以上の期間にわたって当該１周期より十分に短い間隔（当該交流成分ｉａの波形が概ね再現可能な程度であり、例えば、１周期の２０分の１から１００分の１程度）で周期的にサンプリングして計測する。この増幅電圧Ｖｍには、第２充電電流Ｉ２の直流成分ｉｄ及び交流成分ｉａに応じて生じる直流成分ｖｄ及び交流成分ｖａが含まれる（Ｖｍ＝ｖｄ＋ｖａ（ｖａ＝βｃｏｓ（２πｆｔ−θ）、但し、θは第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａに対する位相差）。

【0053】

次に、ＣＰＵは、増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａ及び第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａに基づいて、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスを検出する（Ｔ１４０）。これら交流成分ｖａ及び交流成分ｉａを複素数で表現すると、以下の式（ｉ）、式（ｉｉ）となり、
ｖａ＝βｃｏｓ（２πｆｔ−θ）＝Ｒｅ［βｅ^j(2πft-θ)］ ・・・（ｉ）
ｉａ＝αｃｏｓ（２πｆｔ）＝Ｒｅ［αｅ^j(2πft)］ ・・・（ｉｉ）
但し、Ｒｅ［ ］は実数部を示す。
これら、（１）式、（２）式より、内部複素インピーダンスｚは、式（ｉｉｉ）で求められる。
ｚ＝（（β／Ｇ）×（ｅ^j(2πft-θ)））／（αｅ^j(2πft)）
＝（（β／Ｇ）／α）×ｅ^-jθ ・・・（ｉｉｉ）
但し、Ｇは増幅器１１の増幅率を示す。
そして、ＣＰＵは、上記（ｉｉｉ）式を用いて二次電池Ｂの内部複素インピーダンスｚを検出する。

【0054】

または、より簡易的には、第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａについては既知であるので、当該交流成分ｉａがα（即ち、ｉａの最大値であり、このとき２πｆｔ＝（π／２）×（２ｎ−１）、ｎは自然数）のときの増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａを増幅率Ｇで除した値を実数部とし、当該交流成分ｉａが０（即ち、図３における時間軸との交点であり、このとき２πｆｔ＝（π／２）×２ｎ）のときの増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａを増幅率Ｇで除した値を虚数部とする二次電池Ｂの内部複素インピーダンスとして検出してもよい。

【0055】

そして、インピーダンス検出処理を終了し、図４の充電処理に復帰する。以下、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する内部複素インピーダンスをそれぞれｚ１、ｚ２、ｚ３として示す。

【0056】

各検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についての複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を検出した後、これら複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３に基づいて、二次電池ＢのＳＯＨを検出する（Ｓ１７０）。具体的には、ＣＰＵは、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０において検出した内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を複素平面上にプロットした点Ａ、Ｂ、Ｃを用いて、原点（０）から点Ａまでの距離｜ＯＡ｜、点Ａから点Ｂまでの距離｜ＡＢ｜、及び、点Ｂから点Ｃまでの距離｜ＢＣ｜を算出し、これらをＲＯＭに記憶されたＳＯＨの算出式に当てはめることによりＳＯＨを検出する。この算出式は、距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、及び、距離｜ＢＣ｜について所定の重み付けがされている。算出式の実施例については後述する。そして、ＣＰＵは、通信ポートを通じて、検出した二次電池ＢのＳＯＨを他の装置等に送信する。

【0057】

そして、再度、二次電池Ｂに第１充電電流Ｉ１を流す（Ｓ１８０）。具体的には、ＣＰＵは、出力ポートＰＯを通じて充電部１５に対し第１充電電流Ｉ１で充電を行うための制御信号を送信する。充電部１５はこの制御信号に応じて、二次電池Ｂに上記第１充電電流Ｉ１を流す。これにより、二次電池Ｂの充電が再開され、その後、二次電池Ｂの充電が完了すると、充電処理を終了する。

【0058】

ここで、上述した充電処理のステップＳ１７０においてＳＯＨの算出に用いられる算出式の実施例（実施例１）について説明する。

【0059】

発明者は、市販されている同一の製造ロットの複数の二次電池（１８６５０形リチウムイオン電池、三元素係正極、グラファイト負極）の中から１つの二次電池Ｂを選択し、この二次電池Ｂの初期状態において所定の周波数範囲にわたる交流信号を与えることにより当該周波数範囲における内部複素インピーダンスを得、これら内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットして、図６に示すグラフ（二次電池Ｂについてのコールコールプロット）を得た。このとき、二次電池Ｂの充電状態は５０％とし、雰囲気温度は２０℃とした。そして、このグラフから、目視により特徴点Ａ（実軸との交点）、Ｂ、Ｃ（曲率の大きい点）を検出して、これら特徴点Ａ、Ｂ、Ｃに対応する周波数をそれぞれ検出周波数ｆ１（５００Ｈｚ）、ｆ２（３０Ｈｚ）、ｆ３（０．０８Ｈｚ）として設定した。

【0060】

次に、複数の二次電池のそれぞれについて、充放電を繰り返したり（サイクル劣化）、満充電状態で高温下に放置したり（高温放置劣化）するなどして、複数の二次電池の状態を劣化させた。そして、劣化後の複数の二次電池Ｂのそれぞれについて、（１）完全放電状態から満充電状態まで充電を行うことにより現在の蓄電可能容量を測定して、この現在の蓄電可能容量を初期の蓄電可能容量で除することにより実測に基づくＳＯＨを算出し、また、（２）上記検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についての内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を検出して、距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜を算出した（それぞれ単位はｍΩ）。これら結果を表１に示す。

【0061】

【表1】

【0062】

そして、表１の各値について、重回帰分析を行い、ＳＯＨと距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜との相関を表す、以下のＳＯＨの算出式である式（１）を得た。
ＳＯＨ＝１１０．４７７３５−０．９８６６７９×｜ＯＡ｜
＋０×｜ＡＢ｜
−０．２４９１６５×｜ＢＣ｜ ・・・ （１）

【0063】

式（１）において、距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜の係数が、即ち、重み付けである。そして、この式（１）に、表１に示された距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜を当てはめて算出したＳＯＨを、表２に示す。

【0064】

【表2】

【0065】

表２に示すように、式（１）を用いて算出することで、実測のＳＯＨと誤差±４％以下の精度となるＳＯＨを算出することができる。

【0066】

また、１つの周波数に対応する内部インピーダンスを用いてＳＯＨを検出することは、例えば、表１の距離｜ＯＡ｜、距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜のうちのいずれか１つを用いて内部インピーダンスを検出することに等しい。そして、例えば、距離｜ＯＡ｜に着目すると、表１において、高温放置劣化により実測したＳＯＨが９２％となった電池と、サイクル劣化により実測したＳＯＨが８５％となった電池とでは、それぞれＳＯＨが９２％と８５％とで大きく異なるにもかかわらず、距離｜ＯＡ｜が１１．５３６と１２．０７６と比較的近い値となり、距離｜ＯＡ｜のみを用いた場合、ＳＯＨの検出精度が低くなることが分かる。距離｜ＡＢ｜や距離｜ＢＣ｜についても同様のことがいえる。このことからも、本願発明は、比較的精度よくＳＯＨを検出できることが分かり、各値に重み付けをすることで、さらに精度よくＳＯＨを検出できることが分かる。

【0067】

図４のフローチャートにおけるステップＳ１４０〜Ｓ１６０（即ち、図５のインピーダンス検出処理）の処理を実行するＣＰＵが、インピーダンス検出手段として機能し、ステップＳ１７０の処理を実行するＣＰＵが、電池状態検出手段として機能する。

【0068】

以上より、本実施形態によれば、インピーダンス検出手段が、二次電池Ｂにおける離散した複数の検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を検出し、電池状態検出手段が、インピーダンス検出手段によって検出された複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３に基づいて、二次電池ＢのＳＯＨを検出する。そして、インピーダンス検出手段によって検出される複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３に対応する複数の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３が、二次電池Ｂの所定の周波数範囲にわたる内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットしたグラフＫにおける二次電池Ｂの複数の構成部分の状態を示す複数の部分グラフＫ１、Ｋ２のそれぞれに対応する２つの部分周波数範囲に振り分けられている。このようにしたことから、インピーダンス検出手段によって検出される複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２は部分グラフＫ１に対応する部分周波数範囲に含まれ、内部複素インピーダンスｚ２、ｚ３は部分グラフＫ２に対応する部分周波数範囲に含まれ、即ち、二次電池Ｂの２つの構成部分の状態を示し、そのため、これら複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を用いることにより、二次電池Ｂの所定の周波数範囲にわたって内部複素インピーダンスを検出することなく、比較的少ない離散した複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３のみを用いて二次電池Ｂの複数の構成部分の状態を検出することができる。したがって、二次電池ＢのＳＯＨを比較的容易に精度よく検出できる。また、内部複素インピーダンスは、内部インピーダンスの大きさ（即ち、複素平面上における原点（０）からの距離）に比べて上記グラフの部分グラフの形状（即ち、二次電池Ｂの構成部分の状態）をより正確に示しているので、内部インピーダンスの大きさを用いた構成に比べて二次電池ＢのＳＯＨを精度よく検出できる。

【0069】

また、電池状態検出手段が、複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３について、当該内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３の値、及び、複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３の差分値を用いて、二次電池ＢのＳＯＨを検出するように構成されている。このようにしたことから、内部複素インピーダンスの値は、即ち、複素平面上での原点（０）からの距離｜ＯＡ｜であり、複数の内部複素インピーダンスの差分値は、即ち、内部複素インピーダンス間の距離｜ＡＢ｜及び距離｜ＢＣ｜であり、これら距離を用いることで、二次電池ＢのＳＯＨをより容易に検出できる。

【0070】

また、電池状態検出手段が、二次電池の状態の検出に用いられる内部複素インピーダンスの値及び複数の内部複素インピーダンスの差分値の両方に重み付けをして用いている。このようにしたことから、二次電池Ｂの状態について影響の大きいものについては重みを大きくし、影響の小さいものについては重みを小さくすることで、二次電池ＢのＳＯＨをより精度よく検出できる。

【0071】

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態の電池状態検出装置について説明する。

【0072】

第２の実施形態の電池状態検出装置は、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスに代えて、内部インピーダンスの値（大きさ）を用いて、二次電池ＢのＳＯＨを検出するものである。具体的には、第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスを検出する処理（図５のステップＴ１４０）及び二次電池ＢのＳＯＨを検出する処理（図４のステップＳ１７０）が異なる以外は、第１の実施形態と同一である。そのため、以下では、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0073】

上述した第１の実施形態では、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する複数の内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３についての複素平面上での原点（０）からの距離｜ＯＡ｜、及び、内部複素インピーダンス間の距離｜ＡＢ｜及び距離｜ＢＣ｜を用いてＳＯＨを検出するものであった。

【0074】

そして、以下に説明する第２の実施形態では、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する複数の内部インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３を用いてＳＯＨを検出するものである。即ち、内部複素インピーダンスは、実数部及び虚数部を有し、これらが複素平面上の座標となるものであり、これに対して、内部インピーダンスの大きさは、原点（０）から内部複素インピーダンスに示される座標位置までの距離を示すものである。このことを第１の実施形態にあてはめて考えると、原点からの距離｜ＯＡ｜、距離｜ＯＢ｜、距離｜ＯＣ｜を用いてＳＯＨを検出することに等しい。そして、図２において、△ＡＯＢ及び△ＢＯＣが、∠ＯＡＢ及び∠ＯＢＣを鈍角とする鈍角三角形であれば、｜ＡＢ｜≒｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、｜ＢＣ｜≒｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜で近似できる。第２の実施形態においては、内部複素インピーダンス間の距離｜ＡＢ｜及び距離｜ＢＣ｜に代えて、これらの近似値である差分値｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜を用いてＳＯＨを検出する。

【0075】

第２の実施形態において、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスを検出する処理（図５のステップＴ１４０）は次のように行う。

【0076】

ＣＰＵは、直前の処理（ステップＴ１３０）で時系列的に計測した増幅電圧Ｖｍの値の最大値から最小値を差し引いた値の半分値を増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａの振幅βとして検出する。そして、ＣＰＵは、増幅電圧Ｖｍの交流成分ｖａの振幅βを増幅器１１の増幅率Ｇで除し、さらに第２充電電流Ｉ２の交流成分ｉａの振幅αで除することにより、二次電池Ｂの内部インピーダンスＺとして検出する（ｚ＝（β／Ｇ）／α）。

【0077】

これにより、検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する二次電池Ｂの内部インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３が検出される。

【0078】

そして、第２の実施形態において、二次電池ＢのＳＯＨを検出する処理（図４のステップＳ１７０）は次のように行う。

【0079】

上述した内部インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、即ち、複素平面上における原点（０）から上記点Ａ、Ｂ、Ｃまでの距離を示している。即ち、内部インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれ距離｜ＯＡ｜、距離｜ＯＢ｜、距離｜ＯＣ｜を示している。そして、第１の実施形態において算出式に当てはめた上記距離｜ＡＢ｜、距離｜ＢＣ｜に代えて、距離｜ＯＢ｜から距離｜ＯＡ｜を差し引いた値（｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜）、距離｜ＯＣ｜から距離｜ＯＢ｜を差し引いた値（｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜）を用いて二次電池ＢのＳＯＨを検出する。

【0080】

この構成におけるＳＯＨの算出に用いられる算出式の実施例（実施例２）について説明する。

【0081】

発明者は、上記で説明した実施例１と同様に、市販されている同一の製造ロットの複数の二次電池（１８６５０形リチウムイオン電池、三元素係正極、グラファイト負極）の中から１つの二次電池Ｂを選択し、この二次電池Ｂの初期状態において所定の周波数範囲にわたる交流信号を与えることにより当該周波数範囲における内部複素インピーダンスを得、これら内部複素インピーダンスを複素平面上にプロットして、図６に示すグラフ（二次電池Ｂについてのコールコールプロット）を得た。このとき、二次電池Ｂの充電状態は５０％とし、雰囲気温度は２０℃とした。そして、このグラフから、目視により特徴点Ａ（実軸との交点）、Ｂ、Ｃ（曲率の大きい点）を検出して、これら特徴点Ａ、Ｂ、Ｃに対応する周波数をそれぞれ検出周波数ｆ１（５００Ｈｚ）、ｆ２（３０Ｈｚ）、ｆ３（０．０８Ｈｚ）として設定した。

【0082】

図６に示されるように、特徴点Ａ、Ｂ、Ｃは、複素平面上において実軸近傍で当該実軸方向に順に並んで位置している。ここで、仮に特徴点Ａ、Ｂ、Ｃが実軸上に位置していると考えた場合、距離｜ＯＢ｜から距離｜ＯＡ｜を差し引いた値（｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜）は、距離｜ＡＢ｜に一致し、距離｜ＯＣ｜から距離｜ＯＢ｜を差し引いた値（｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜）は、距離｜ＢＣ｜に一致する。そのため、図６に示すように、特徴点Ａ、Ｂ、Ｃが複素平面上において実軸近傍で当該実軸方向に並ぶ構成（即ち、△ＡＯＢ及び△ＢＯＣが、∠ＯＡＢ及び∠ＯＢＣを鈍角とする鈍角三角形）においては、距離｜ＡＢ｜及び距離｜ＢＣ｜の近似値として、距離｜ＯＢ｜から距離｜ＯＡ｜を差し引いた値（｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜）及び距離｜ＯＣ｜から距離｜ＯＢ｜を差し引いた値（｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜）を用いることができる。

【0083】

次に、複数の二次電池のそれぞれについて、充放電を繰り返したり（サイクル劣化）、満充電状態で高温下に放置したり（高温放置劣化）するなどして、複数の二次電池の状態を劣化させた。そして、劣化後の複数の二次電池Ｂのそれぞれについて、（１）完全放電状態から満充電状態まで充電を行うことにより現在の蓄電可能容量を測定して、この現在の蓄電可能容量を初期の蓄電可能容量で除することにより実測に基づくＳＯＨを算出し、また、（２）上記検出周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についての内部複素インピーダンスｚ１、ｚ２、ｚ３を検出して、距離｜ＯＡ｜、距離｜ＯＢ｜、距離｜ＯＣ｜を算出し、さらに、これら距離の差分値である｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜を算出した（それぞれ単位はｍΩ）。これら結果を表３に示す。

【0084】

【表3】

【0085】

そして、表３の各値について、重回帰分析を行い、ＳＯＨと距離｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜との相関を表す、以下のＳＯＨの算出式である式（２）を得た。
ＳＯＨ＝１１０．４６−０．９９×｜ＯＡ｜
＋０×（｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜）
−０．２５×（｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜） ・・・ （２）

【0086】

式（２）において、距離｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜の係数が、即ち、重み付けである。そして、この式（２）に、表３に示された距離｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＢ｜−｜ＯＡ｜、差分値｜ＯＣ｜−｜ＯＢ｜を当てはめて算出したＳＯＨを、表４に示す。

【0087】

【表4】

【0088】

表４に示すように、式（２）を用いて算出することで、実測のＳＯＨと誤差±４％以下の精度となるＳＯＨを算出することができる。このことからも、本願発明は、比較的精度よくＳＯＨを検出できることが分かり、各値に重み付けをすることで、さらに精度よくＳＯＨを検出できることが分かる。

【0089】

このように、二次電池Ｂの内部複素インピーダンスに代えて、単なる内部インピーダンスを用いた第２の実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られ、さらには、単なる内部インピーダンスは、内部複素インピーダンスに比べて検出が容易であるため、より容易に二次電池ＢのＳＯＨを検出することができる。

【0090】

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の電池状態検出装置はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。

【0091】

例えば、上述した実施形態では、電池状態検出装置が１つの二次電池ＢのＳＯＨを検出する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、上述した電池状態検出装置の先にマルチプレクサを設けて、当該マルチプレクサを切り換えることにより、複数の二次電池Ｂと接続して、これら複数の二次電池ＢのそれぞれのＳＯＨを検出する構成としてもよい。

【0092】

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電池状態検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0093】

１ 電池状態検出装置
１１ 増幅器
１２ 基準電圧発生部
１５ 充電部
２１ アナログ−デジタル変換器
２５ 温度センサユニット
４０ マイクロコンピュータ（インピーダンス検出手段、電池状態検出手段）
Ｂ 二次電池
Ｂｐ 二次電池の正極
Ｂｎ 二次電池の負極
Ｖｍ 増幅電圧
Ｇ 増幅率
ｅ 起電力部
Ａ、Ｂ、Ｃ 特徴点
ｆ１、ｆ２、ｆ３ 検出周波数（離散した複数の周波数）
ｚ１、ｚ２、ｚ３ 内部複素インピーダンス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】