特許 6479650 二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法

(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】6479650

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月6日

(54)【発明の名称】二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/36 20190101AFI20190225BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20190225BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20190225BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20190225BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/36 A

   H01M10/48 P

   H01M10/42 P

   H02J7/00 Q

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-504241(P2015-504241)

(86)(22)【出願日】2014年2月23日

(86)【国際出願番号】JP2014054242

(87)【国際公開番号】WO2014136593

(87)【国際公開日】20140912

【審査請求日】2016年10月13日

(31)【優先権主張番号】特願2013-46031(P2013-46031)

(32)【優先日】2013年3月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130247

【弁理士】

【氏名又は名称】江村 美彦

(72)【発明者】

【氏名】光山 泰司

(72)【発明者】

【氏名】岩根 典靖

(72)【発明者】

【氏名】横山 浩一

(72)【発明者】

【氏名】高嶋 直也

(72)【発明者】

【氏名】コヴァチュ アンタル

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャルフィ タマーシュ

(72)【発明者】

【氏名】ロムバリ ローランド

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１２７８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４４１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３２６８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２

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二次電池状態検出装置において、
前記二次電池をパルス放電させる放電手段と、
前記放電手段を制御して前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。

【請求項2】

二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、
前記二次電池をパルス放電させる放電手段と、
前記放電手段を制御して前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける放電開始前の電圧値を１回測定し、前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記パルス放電の一つにおける放電開始前の電圧値と前記パルス放電中の複数の前記電圧値のそれぞれとの差分値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする二次電池状態検出装置。

【請求項3】

前記算出手段は、前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値または複数の前記差分値を、前記電圧値または前記差分値が測定された時点の電流値でそれぞれ除算して得られた値を用いて、前記所定の関数のパラメータを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項4】

前記所定の関数は時間を変数とする一次関数であり、
前記検出手段は、前記一次関数の傾きに基づいて、前記二次電池の状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項5】

前記所定の関数は時間を変数とする指数関数であり、
前記検出手段は、前記指数関数の係数に基づいて、前記二次電池の状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項6】

前記検出手段は、前記指数関数の係数から、前記二次電池の反応抵抗の抵抗値を算出し、この抵抗値に基づいて前記二次電池の状態を検出することを特徴とする請求項５に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項7】

前記検出手段は、前記指数関数の係数から、前記二次電池の電気二重層容量の容量値および／またはオーミック抵抗の抵抗値を算出し、この容量値および／または抵抗値を用いて前記二次電池の状態を検出することを特徴とする請求項５または６に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項8】

前記算出手段は、最小自乗演算またはカルマンフィルタ演算に基づいて、時間を変数とする前記所定の関数によってフィッティングすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項9】

前記検出手段は、前記算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記二次電池の初期容量、劣化度および放電能力の内、少なくとも一つを算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の二次電池状態検出装置。

【請求項10】

二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、
前記二次電池をパルス放電させる放電ステップと、
前記放電ステップにおいて前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出ステップと、
を有することを特徴とする二次電池状態検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、１００Ｈｚ以上の周波数で、二次電池を一定の電流でパルス放電させ、パルス放電の開始前と、終了直後の二次電池の電圧差を求め、この電圧差から二次電池の放電能力または劣化度を検出する技術が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、実車に搭載された二次電池の電圧および電流のデータを取得し、これをフーリエ変換によって周波数領域に変換し、インピーダンススペクトルを求める。そして、求めたインピーダンススペクトルに基づいて、二次電池の等価回路モデルの定数フィッティングを実行し、二次電池の抵抗成分および二重層容量成分を求め、これらに基づいて二次電池の状態を検出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２４４１８０号公報

【特許文献2】特開２００５−２２１４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に開示された技術では、一定回数以上の多数回のパルス放電を実行する必要があることから、二次電池の容量低下を招来するという問題点がある。

【0006】

また、特許文献２に開示された技術では、フーリエ変換の処理の演算負荷が大きいため、処理能力が高いプロセッサが必要になり、コストが高くつくという問題点がある。

【0007】

そこで、本発明は、二次電池の容量低下を少なくするとともに、演算コストが低い二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池をパルス放電させる放電手段と、前記放電手段を制御して前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の容量低下を少なくするとともに、演算コストを低くすることができる。
また、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出装置において、前記二次電池をパルス放電させる放電手段と、前記放電手段を制御して前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける放電開始前の電圧値を１回測定し、前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記パルス放電の一つにおける放電開始前の電圧値と前記パルス放電中の複数の前記電圧値のそれぞれとの差分値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の容量低下を少なくするとともに、演算コストを低くすることができる。

【0009】

また、本発明は、前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値または複数の前記差分値を、前記電圧値または前記差分値が測定された時点の電流値でそれぞれ除算して得られた値を用いて、前記所定の関数のパラメータを算出することを特徴とする。
このような構成によれば、電流の変動の影響を小さくし、二次電池の状態を正確に検出することができる。

【0010】

また、本発明の一側面は、前記所定の関数は時間を変数とする一次関数であり、前記検出手段は、前記一次関数の傾きに基づいて、前記二次電池の状態を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、パラメータの少ない一次関数を用いることで計算の負荷を軽減することができる。

【0011】

また、本発明の一側面は、前記所定の関数は時間を変数とする指数関数であり、前記検出手段は、前記指数関数の係数に基づいて、前記二次電池の状態を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、一次関数に比較して、より正確に二次電池の状態を検出することができる。

【0012】

また、本発明の一側面は、前記検出手段は、前記指数関数の係数から、前記二次電池の反応抵抗の抵抗値を算出し、この抵抗値に基づいて前記二次電池の状態を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、劣化による変化が大きい反応抵抗に基づいて、二次電池の状態を正確に検出することができる。

【0013】

また、本発明の一側面は、前記検出手段は、前記指数関数の係数から、前記二次電池の電気二重層容量の容量値および／またはオーミック抵抗の抵抗値を算出し、この容量値および／または抵抗値を用いて前記二次電池の状態を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、反応抵抗のみを使用する場合に比較して、より正確に二次電池の状態を検出することができる。

【0014】

また、本発明の一側面は、前記算出手段は、最小自乗演算またはカルマンフィルタ演算に基づいて、時間を変数とする前記所定の関数によってフィッティングすることを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、フーリエ変換を実行する場合に比較して、処理負荷を軽減することができる。

【0015】

また、本発明の一側面は、前記検出手段は、前記算出手段によって算出されたパラメータに基づいて、前記二次電池の劣化度および放電能力の少なくとも一方を算出することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池の劣化度および放電能力の少なくとも一方に基づいて、二次電池の状態を正確に判断することができる。

【0016】

また、本発明は、二次電池の状態を検出する二次電池状態検出方法において、前記二次電池をパルス放電させる放電ステップと、前記放電ステップにおいて前記二次電池を少なくとも１回パルス放電させ、前記パルス放電の一つにおける前記パルス放電中の電圧値を複数回測定し、電圧値の時間的変化を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得された前記パルス放電の一つにおける複数の前記電圧値の時間的変化を、時間を変数とする所定の関数によってフィッティングすることで前記所定の関数のパラメータを算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記所定の関数のパラメータに基づいて、前記二次電池の状態を検出する検出ステップと、を有することを特徴とする。
このような方法によれば、二次電池の容量低下を少なくするとともに、演算コストを低くすることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、二次電池の容量低下を少なくするとともに、演算コストを低くすることが可能な二次電池状態検出装置および二次電池状態検出方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る二次電池状態検出装置の構成例を示す図である。

【図2】図１の制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態の動作を説明するための図である。

【図4】一次関数でフィッティングした例を示す図である。

【図5】一次関数の傾きとＳＯＨとの関係を示す図である。

【図6】第１実施形態で実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図7】第２実施形態で使用する二次電池の等価回路の一例を示す図である。

【図8】指数関数でフィッティングした例を示す図である。

【図9】指数関数で求めた反応抵抗とＳＯＨとの関係を示す図である。

【図10】第２実施形態で実行される処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

次に、本発明の実施形態について説明する。

【0020】

（Ａ）第１実施形態の構成の説明
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池状態検出装置を有する車両の電源系統を示す図である。この図において、二次電池状態検出装置１は、制御部１０、電圧センサ１１、電流センサ１２、温度センサ１３、および、放電回路１５を主要な構成要素としており、二次電池１４の状態を検出する。ここで、制御部１０は、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３からの出力を参照し、二次電池１４の状態を検出する。電圧センサ１１は、二次電池１４の端子電圧を検出し、制御部１０に通知する。電流センサ１２は、二次電池１４に流れる電流を検出し、制御部１０に通知する。温度センサ１３は、二次電池１４自体または周囲の環境温度を検出し、制御部１０に通知する。放電回路１５は、例えば、直列接続された半導体スイッチと抵抗素子等によって構成され、制御部１０によって半導体スイッチがオン／オフ制御されることにより二次電池１４をパルス放電させる。なお、抵抗素子を介して放電するのではなく、例えば、定電流回路を介して放電することで、放電電流が一定になるようにしてもよい。

【0021】

二次電池１４は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、オルタネータ１６によって充電され、スタータモータ１８を駆動してエンジンを始動するとともに、負荷１９に電力を供給する。オルタネータ１６は、エンジン１７によって駆動され、交流電力を発生して整流回路によって直流電力に変換し、二次電池１４を充電する。

【0022】

エンジン１７は、例えば、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン等のレシプロエンジンまたはロータリーエンジン等によって構成され、スタータモータ１８によって始動され、トランスミッションを介して駆動輪を駆動し車両に推進力を与えるとともに、オルタネータ１６を駆動して電力を発生させる。スタータモータ１８は、例えば、直流電動機によって構成され、二次電池１４から供給される電力によって回転力を発生し、エンジン１７を始動する。負荷１９は、例えば、電動ステアリングモータ、デフォッガ、イグニッションコイル、カーオーディオ、および、カーナビゲーション等によって構成され、二次電池１４からの電力によって動作する。

【0023】

図２は、図１に示す制御部１０の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｃ、通信部１０ｄ、Ｉ／Ｆ（Interface）１０ｅを有している。ここで、ＣＰＵ１０ａは、ＲＯＭ１０ｂに格納されているプログラム１０ｂａに基づいて各部を制御する。ＲＯＭ１０ｂは、半導体メモリ等によって構成され、プログラム１０ｂａ等を格納している。ＲＡＭ１０ｃは、半導体メモリ等によって構成され、プログラムｂａを実行する際に生成されるデータや、後述する数式等のパラメータ１０ｃａを格納する。通信部１０ｄは、上位の装置であるＥＣＵ（Electric Control Unit）等との間で通信を行い、検出した情報を上位装置に通知する。Ｉ／Ｆ１０ｅは、電圧センサ１１、電流センサ１２、および、温度センサ１３から供給される信号をデジタル信号に変換して取り込むとともに、放電回路１５に駆動電流を供給してこれを制御する。

【0024】

（Ｂ）第１実施形態の動作の説明
つぎに、図を参照して、第１実施形態の動作について説明する。以下では、第１実施形態の動作の原理について説明した後、フローチャートを参照して、詳細な動作を説明する。

【0025】

制御部１０のＣＰＵ１０ａは、二次電池１４の状態を検出する場合、放電回路１５を制御して、二次電池１４をパルス放電させ、そのときの電圧および電流の時間的変化を測定する。図３は、パルス放電時における電圧と電流の時間的変化を示す図である。この図３において横軸は時間を示し、縦軸は電流または電圧を示している。まず、ＣＰＵ１０ａは、放電開始前電圧Ｖｂと放電開始前電流Ｉｂを測定する。つぎに、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御して、二次電池１４をパルス放電させる。このとき、ＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１および電流センサ１２の出力を所定の周期でサンプリングする。図３の例では、タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔＮでサンプリングが実行され、二次電池１４の電圧値と電流値が取得される。

【0026】

つぎに、ＣＰＵ１０ａは、タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔＮでサンプリングされた時系列の電圧値Ｖ（ｔｎ）を、同じタイミングでサンプリングされた時系列の電流値Ｉ（ｔｎ）によってそれぞれ除算し、時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を得る。なお、電圧値をそのまま使用するのではなく、放電開始前電圧Ｖｂからのドロップ電圧ΔＶ（ｔｎ）を求めて、このドロップ電圧ΔＶ（ｔｎ）を、電流値Ｉ（ｔｎ）によってそれぞれ除算し、時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を得るようにしてもよい。

【0027】

つぎに、ＣＰＵ１０ａは、時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を、以下の式（１）に示す一次関数ｆ（ｔｎ）によってフィッティングし、係数ａ，ｂを求める。具体的には、最小自乗演算またはカルマンフィルタ演算によって、フィッティングを行うことで、係数ａ，ｂを求める。

【0028】

ｆ（ｔｎ）＝ａ・ｔｎ＋ｂ ・・・（１）

【0029】

図４は、複数の種類の二次電池１４に対する実測値を示している。この図４において、ｂａｔｔ１，２、ｂａｔｔ３，４、および、ｂａｔｔ５，６はそれぞれ同じ初期容量（または公称容量）の二次電池を示しており、ｂａｔｔ１，２は中程度の初期容量の二次電池を示し、ｂａｔｔ３，４、および、ｂａｔｔ５，６はｂａｔｔ１，２よりも大きい初期容量の二次電池を示している。これらの図に示すように、二次電池の容量によって抵抗値は異なるが、容量が同じであれば、種類が異なっても傾きは殆ど変化しない。なお、グラフの傾きに対応する係数ａの値は、二次電池１４の反応抵抗値との相関が高い。この反応抵抗は、二次電池１４の劣化に応じて値が大きくなることから、式（１）に示す一次関数ｆ（ｔｎ）の係数ａを求めることで、二次電池１４の状態を、その種類に拘わらず正確に求めることができる。

【0030】

図５は、一次関数の傾きと、二次電池１４の初期容量の関係を示す図である。この図５の横軸は一次関数の傾きａを示し、縦軸はＳＯＨ（State of Health）を示している。また、図中の菱形（ＳＯＨ＿ｉｎｉ）は実測された初期容量を示し、矩形（ＳＯＨ＿ｎｏｍ）は公称容量を示している。この図５に示すように、公称容量と傾きとは０．７９１５程度の決定係数を有している。また、実測された初期容量と傾きとは０．７９７１程度の決定係数を有している。このように、二次電池１４の公称値または実測値と、傾きとは高い相関を有しているということができる。このため、ＳＯＨと傾きの間にも高い相関が存在すると推定することができる。

【0031】

つぎに、図６を参照して、図１に示す制御部１０において実行される処理の一例について説明する。図６に示すフローチャートは、二次電池１４の状態を検出する場合に実行され、ＲＯＭ１０ｂに格納されているプログラム１０ｂａが読み出されてＣＰＵ１０ａに実行されることで実現される。なお、実行されるタイミングとしては、例えば、エンジン１７が停止されてから所定の時間（例えば、数時間）が経過した場合がある。もちろん、これ以外のタイミングでもよい。このフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

【0032】

ステップＳ１０では、ＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１の出力を参照し、図３に示す放電開始前電圧Ｖｂを検出する。

【0033】

ステップＳ１１では、ＣＰＵ１０ａは、電流センサ１２の出力を参照し、図３に示す放電開始前電流Ｉｂを検出する。

【0034】

ステップＳ１２では、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御し、二次電池１４のパルス放電を開始する。なお、パルス放電の方法としては、例えば、抵抗素子を介して放電する方法や、定電流回路を介して放電する方法がある。なお、後者の方法では、一定の電流が流れることから、後述する抵抗値を算出する処理が簡易化することができる。また、電流値を制限することにより、二次電池１４の負荷を軽減することができる。

【0035】

ステップＳ１３では、ＣＰＵ１０ａは、二次電池１４の電圧を測定する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、電圧センサ１１の出力を参照し、二次電池１４のタイミングｔｎにおける電圧Ｖ（ｔｎ）を測定し、ＲＡＭ１０ｃにパラメータ１０ｃａとして格納する。

【0036】

ステップＳ１４では、ＣＰＵ１０ａは、二次電池１４の電流を測定する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、電流センサ１２の出力を参照し、二次電池１４のタイミングｔｎにおける電流Ｉ（ｔｎ）を測定し、ＲＡＭ１０ｃにパラメータ１０ｃａとして格納する。

【0037】

ステップＳ１５では、ＣＰＵ１０ａは、パルス放電の開始から所定の時間が経過したか否かを判定し、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）にはステップＳ１３に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。例えば、図３に示すように、Ｎ回のサンプリングが終了した場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ１６に進む。

【0038】

ステップＳ１６では、ＣＰＵ１０ａは、パルス放電を終了する。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、放電回路１５を制御して、パルス放電を終了する。

【0039】

ステップＳ１７では、ＣＰＵ１０ａは、時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を求める。より詳細には、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１３で測定した時系列の電圧値Ｖ（ｔｎ）を、時系列の電流値Ｉ（ｔｎ）によってそれぞれ除算することで、時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を求める。得られた時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）はパラメータ１０ｃａとしてＲＡＭ１０ｃに格納する。

【0040】

ステップＳ１８では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１７で求めた時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を前述した式（１）に示す一次関数ｆ（ｔｎ）によってフィッティングし、係数ａ，ｂを求める。より具体的には、例えば、最小自乗演算またはカルマンフィルタ演算を用いることで、一次関数のフィッティングを行い、係数ａ，ｂを得ることができる。

【0041】

ステップＳ１９では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１８で求めた一次関数の傾きである係数ａを取得する。

【0042】

ステップＳ２０では、ステップＳ１９で取得した係数ａに基づいて、二次電池１４の状態を検出する。より詳細には、二次電池１４の劣化が進行すると、係数ａの値が大きくなるので、係数ａの値の大小に基づいて、二次電池１４の劣化状態を検出することができる。

【0043】

なお、以上の処理では、ステップＳ１３で測定した電圧値を、ステップＳ１４で測定した電流値で直接除算することで抵抗値を得るようにしたが、例えば、測定された電圧値から放電開始前電圧Ｖｂを減算して得られる差分の電圧ΔＶ（ｔｎ）を、電流値Ｉ（ｔｎ）で除算することで、抵抗値Ｒ（ｔｎ）を求めるようにしてもよい。

【0044】

また、二次電池１４の温度による抵抗値の変化をテーブルとしてＲＯＭ１０ｂに格納しておき、温度センサ１３の出力を参照して、二次電池１４の温度を検出し、検出した温度に基づいて、ステップＳ１７で求めた抵抗値を温度補正するようにしてもよい。そのような方法によれば、温度による誤差の発生を防ぐことができる。

【0045】

（Ｃ）第２実施形態の説明
つぎに、第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の構成は、図１および図２の場合と同様であるので、その説明は省略する。第２実施形態では、一次関数ではなく、指数関数を用いてフィッティングを行う点が、第１実施形態とは異なっている。以下では、第２実施形態の動作の原理について説明した後、フローチャートを参照して、詳細な動作を説明する。

【0046】

図７は、第２実施形態において使用する二次電池１４の等価回路である。図７に示すように、第２実施形態では、オーミックな抵抗Ｒｏｈｍと、反応抵抗Ｒｃｔと、電気二重層容量Ｃによって二次電池１４を近似する。ここで、抵抗Ｒｏｈｍは、例えば、二次電池１４の液抵抗を示している。また、反応抵抗Ｒｃｔ（Charge Transfer Resistance）は、電荷が移動する際の抵抗である。また、電気二重層容量Ｃは、電場に応じて荷電粒子が移動した結果、界面に正負の荷電粒子が対を形成して層状に並ぶことによって形成される容量の値を示す。

【0047】

また、第２実施形態では、例えば、以下の式（２）に示す指数関数によって、フィッティングを行う。なお、これ以外の式であってもよい。

【0048】

ｆ（ｔｎ）＝Ａ×（１−ｅｘｐ（−ｔｎ／τ））＋Ｂ ・・・（２）

【0049】

ここで、Ａ＝Ｒｃｔであり、Ｂ＝Ｒｏｈｍであり、また、τ＝Ｃ×Ｒｃｔ（Ｃは電気二重層容量）である。

【0050】

図８は、式（２）によるフィッティングの結果を示す図である。図８では、「ｍｅａｓ」は測定結果を示し、「ｆｉｔｔｅｄ」はフィッティング結果を示す。この図に示すように、測定結果とフィッティング結果はよく一致している。

【0051】

図９は、式（２）によって求めた反応抵抗と２７個の二次電池の初期容量の実測値との関係を示す図である。図９において、横軸は反応抵抗Ｒｃｔを示し、縦軸はＳＯＨを示している。この図に示すように、反応抵抗Ｒｃｔと、ＳＯＨとは０．８７７７程度の高い決定係数を有している。これより、式（２）に示す指数関数を用いても二次電池１４の状態を検出することができる。

【0052】

以上に示すように、第２実施形態では、二次電池１４に対してパルス放電を行わせるとともに、そのときの電圧値を電流値によって除算して時系列データとして記録し、記録された抵抗値の時系列データを、式（２）に示す指数関数を用いてフィッティングを行い、係数Ａ（＝Ｒｃｔ）を用いて二次電池１４の状態を検出するようにした。このため、複数回の放電を実行しないことから、二次電池１４の消耗を防ぐことができる。また、複雑な計算を必要としないことから、ＣＰＵ１０ａとして処理能力が高くない安価なものを使用することができる。

【0053】

つぎに、図１０を参照して、第２実施形態におい実行される処理について説明する。なお、図１０において、図６と対応する処理については同じ符号を付してあるので、その説明は省略する。図１０では、図６と比較すると、ステップＳ１８〜Ｓ２０がステップＳ５０〜Ｓ５２に置換されている。これ以外の処理は図６と同様であるので、以下では、ステップＳ５０〜Ｓ５２を中心に説明する。

【0054】

ステップＳ５０では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ１７で求めた時系列の抵抗値Ｒ（ｔｎ）を前述した式（２）に示す指数関数ｆ（ｔｎ）によってフィッティングし、係数Ａ，Ｂ，τを求める。より具体的には、例えば、最小自乗演算またはカルマンフィルタ演算を用いることで、指数関数のフィッティングを行い、これらの係数の値を得ることができる。

【0055】

ステップＳ５１では、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ５０で求めた指数関数の係数Ａを取得する。

【0056】

ステップＳ５２では、ステップＳ５１で取得した係数Ａに基づいて、二次電池１４の状態を検出する。より詳細には、二次電池１４の劣化が進行すると、係数Ａの値が大きくなるので、係数Ａの値の大小に基づいて、二次電池１４の劣化状態を検出することができる。

【0057】

なお、以上の処理では、ステップＳ１３で測定した電圧値を、ステップＳ１４で測定した電流値で直接除算することで抵抗値を得るようにしたが、例えば、測定された電圧値から放電開始前電圧Ｖｂを減算して得られる差分の電圧ΔＶ（ｔｎ）を、電流値Ｉ（ｔｎ）で除算することで、抵抗値Ｒ（ｔｎ）を求めるようにしてもよい。

【0058】

また、二次電池１４の温度による抵抗値の変化をテーブルとしてＲＯＭ１０ｂに格納しておき、温度センサ１３の出力を参照して、二次電池１４の温度を検出し、検出した温度に基づいて、ステップＳ１７で求めた抵抗値を温度補正するようにしてもよい。そのような方法によれば、温度による誤差の発生を防ぐことができる。

【0059】

（Ｄ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の各実施形態で、使用した式（１）および式（２）は一例であってこれ以外の式を用いるようにしてもよい。例えば、式（２）の例では、自然対数の底数ｅを用いるようにしたが、これ以外の底数を用いるようにしてもよい。また、「１−ｅｘｐ（−ｔｎ／τ）」はこれ以外の式であったり、これ以外の項を含んでいたりしてもよい。

【0060】

また、以上の各実施形態では、１回の放電に基づいて二次電池１４の状態を検出するようにしたが、もちろん、複数回の放電に基づいて状態を検出するようにしてもよい。その場合、例えば、数分から数時間程度時間を空けて２回目以降の放電を実行するようにし、得られた結果の平均値から二次電池１４の状態を判断するようにしてもよい。

【0061】

また、以上の各実施形態では、電圧と電流の双方を検出するようにしたが、例えば、電流の変動が少ない場合や定電流回路で放電する場合には、電圧だけを検出するようにしてもよい。

【0062】

また、以上の第２実施形態では、反応抵抗Ｒｃｔに対応する係数Ａのみを用いて二次電池１４の状態を検出するようにしたが、オーミック抵抗Ｒｏｈｍおよび電気二重層容量Ｃの少なくとも一方を用いて判定するようにしてもよい。例えば、反応抵抗Ｒｃｔとオーミック抵抗Ｒｏｈｍまたは反応抵抗Ｒｃｔと電気二重層容量Ｃを用いて検出を行ったり、あるいは、反応抵抗Ｒｃｔとオーミック抵抗Ｒｏｈｍと電気二重層容量Ｃの全てを用いて状態を検出したりすることも可能である。なお、これらを用いて判定を行う場合には、ＳＯＨまたはＳＯＦ（State of Function（放電能力））と、これらの係数との関係を導く関数を求め、この関数に基づいてＳＯＨまたはＳＯＦを求めることができる。

【0063】

また、図６および図１０に示すフローチャートは一例であって、これ以外の順序で処理を実行するようにしたり、あるいは、これ以外の処理を実行するようにしたりしてもよい。

【0064】

また、以上の各実施形態では、反応抵抗の値およびＳＯＨを求めるようにしたが、例えば、求めた反応抵抗に基づいて、例えば、エンジン１７のアイドリングを停止する、いわゆる、アイドリングストップの実行を制御するようにしてもよい。具体的には、反応抵抗の値が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、アイドリングストップを実行し、所定の閾値よりも高いと判定された場合には、アイドリングストップを実行しないようにしてもよい。あるいは、反応抵抗Ｒｃｔと、スタータモータ１８に流れる電流から、電圧降下を求めて、この電圧降下が所定の電圧以上になった場合には、エンジンを停止しないようにすることができる。また、ＳＯＨが前述した閾値に近づいている場合には、例えば、負荷１９の動作を停止させ、二次電池１４のさらなる消耗を防ぐようにしてもよい。さらに、ＳＯＨが所定の値よりも小さい場合には、二次電池１４を交換するように指示するメッセージを表示するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 二次電池状態検出装置
１０ 制御部（制御手段、算出手段、検出手段）
１０ａ ＣＰＵ
１０ｂ ＲＯＭ
１０ｃ ＲＡＭ
１０ｄ 表示部
１０ｅ Ｉ／Ｆ
１１ 電圧センサ
１２ 電流センサ
１３ 温度センサ
１４ 二次電池
１５ 放電回路（放電手段）
１６ オルタネータ
１７ エンジン
１８ スタータモータ
１９ 負荷

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】