特許 6842212 電池性能評価方法および電池性能評価装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6842212

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】電池性能評価方法および電池性能評価装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/42 20060101AFI20210308BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20210308BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210308BHJP

   G01R 31/389 20190101ALI20210308BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20210308BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20210308BHJP

   G01R 31/371 20190101ALI20210308BHJP

   G01R 31/374 20190101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/42 P

   H01M10/48 P

   H01M10/48 301

   H02J7/00 Y

   G01R31/389

   G01R31/392

   G01R31/367

   G01R31/371

   G01R31/374

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-237234(P2019-237234)

(22)【出願日】2019年12月26日

【審査請求日】2020年10月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595098011

【氏名又は名称】東洋システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宗像 一郎

(72)【発明者】

【氏名】猪狩 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】庄司 秀樹

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１９／１８７２６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２２０１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８５０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８７５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１３５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３７２０５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ３１／３６−３１／３９６

Ｈ０１Ｍ１０／４２−１０／４８

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果を認識する第１認識要素と、
前記第１認識要素により認識された前記第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果に基づき、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により前記第１二次電池の内部抵抗のインピーダンスが表現されている二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１計算要素と、
初期状態において前記第１二次電池と同一性能の二次電池として設計された第２二次電池に対して、インパルス電流が入力された際に当該第２二次電池から出力される電圧の変化態様の計測結果としての実測出力電圧を認識する第２認識要素と、
前記第１計算要素により前記パラメータの値が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を計算する第２計算要素と、
前記第２認識要素により認識された前記実測出力電圧および前記第２計算要素により計算された前記モデル出力電圧の対比結果に基づき、前記第２二次電池の性能を評価する電池性能評価要素と、を含んでいることを特徴とする電池性能評価装置。

【請求項2】

請求項１記載の電池性能評価装置において、
前記第１認識要素が、前記第１二次電池の異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果を認識し、
前記第１計算要素が、前記第１認識要素により認識された前記二次電池の前記異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値の温度依存性を特定し、
前記第２認識要素が、前記第２二次電池の前記出力電圧に加えて当該第２二次電池の温度の計測結果を認識し、
前記第２計算要素が、前記第１計算要素により前記パラメータの値が同定され、かつ、当該パラメータの値の温度依存性が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流に加えて前記第２認識要素により認識された前記二次電池の温度の計測結果が入力された際の前記モデル出力電圧を計算することを特徴とする電池性能評価装置。

【請求項3】

請求項１または２記載の電池性能評価装置において、
前記第１認識要素が、前記第１二次電池が電源として搭載されている第１対象機器との相互通信に基づき、前記第１対象機器に搭載されている測定機器によって交流インピーダンス法にしたがって測定された前記第１二次電池の複素インピーダンスを認識することを特徴とする電池性能評価装置。

【請求項4】

請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電池性能評価装置において、
前記第２認識要素が、前記第２二次電池が電源として搭載されている第２対象機器との相互通信に基づき、前記第２対象機器に搭載されているインパルス電流発生器により発生されたインパルス電流が、前記第２対象機器に搭載されているセンサにより測定された前記第２二次電池の電圧応答特性を認識することを特徴とする電池性能評価装置。

【請求項5】

第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果を認識する第１認識工程と、
前記第１認識工程において認識された前記第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果に基づき、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により前記第１二次電池の内部抵抗のインピーダンスが表現されている二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１計算工程と、
初期状態において前記第１二次電池と同一性能の二次電池として設計された第２二次電池に対して、インパルス電流が入力された際に当該第２二次電池から出力される電圧の変化態様の計測結果としての実測出力電圧を認識する第２認識工程と、
前記第１計算工程において前記パラメータの値が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を計算する第２計算工程と、
前記第２認識工程において認識された前記実測出力電圧および前記第２計算工程において計算された前記モデル出力電圧の対比結果に基づき、前記第２二次電池の性能を評価する電池性能評価工程と、を含んでいることを特徴とする電池性能評価方法。

【請求項6】

請求項５記載の電池性能評価方法において、
前記第１認識工程において、前記第１二次電池の異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果を認識し、
前記第１計算工程において、前記第１認識工程において認識された前記二次電池の前記異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値の温度依存性を特定し、
前記第２認識工程において、前記第２二次電池の前記出力電圧に加えて当該第２二次電池の温度の計測結果を認識し、
前記第２計算工程において、前記第１計算工程において前記パラメータの値が同定され、かつ、当該パラメータの値の温度依存性が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流に加えて前記第２認識工程において認識された前記二次電池の温度の計測結果が入力された際の前記モデル出力電圧を計算することを特徴とする電池性能評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオンバッテリ等の二次電池の性能を評価する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池の内部抵抗を抵抗ＲとキャパシタＣの並列回路を多段に接続して等価回路を構成し、電流−電圧の挙動波形の変化を論じている。しかしながら電圧の数秒以上の過渡応答波形を説明するには時定数要素としてのキャパシタ容量値が数１００Ｆから数１０００Ｆの値を用いざるを得ない。このような値は、電池のＡＣ特性の評価方法であるＡＣインピーダンスとその等価回路モデルとは対応できない数値であり、電池の性状を再現しているとは言いがたい。

【0003】

二次電池の特性項目として内部抵抗がある。たとえばリチウムイオン二次電池（以下ＬＩＢ二次電池）においては、電池内部における電極反応、ＳＥＩ反応、イオンの拡散反応等複雑な化学反応が絡み合って生じているため、電池電圧の挙動も内部抵抗を単なる直流抵抗と見なしてオームの法則を適用できる類いではない。

【0004】

電池の内部抵抗を強化する方法としては、従来より周波数応答解析法（ＦＲＡ： Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）に基づくＡＣインピーダンス解析法がよく知られており、様々な内部反応を等価回路のモデルを適用して、いくつかの時定数要素に分解して解釈する方法が確立している。電池の秒のオーダーの挙動はワールブルグ（Ｗａｒｂｕｒｇ）抵抗としての拡散現象が支配的影響を占めており、このワールブルグ抵抗を如何に動作モデルとして組み込めるかが、モデルとしての性能を決定している。ＡＣインピーダンス測定を行うには周波数応答アナライザ（ＦＲＡ）のような専用装置が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第第５９２４６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、実用時には二次電池は負荷と接続されており、充電および放電の繰り返しが行われており、その場合には二次電池の状態を知るための基礎情報としては電圧、電流および温度のみが測定される。このような状況下において、電池の出力電圧は内部抵抗に影響され、また内部抵抗自体も温度条件または電池の劣化度によって変化しており、実動作状態の電池の特性を詳しく解析する手段が必要とされていた。

【0007】

そこで、本発明は、二次電池の電池性能評価の精度向上を図りうる装置等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】

【0008】

本発明に係る電池性能評価装置は、
第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果を認識する第１認識要素と、
前記第１認識要素により認識された前記第１二次電池の複素インピーダンスの測定結果に基づき、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により前記第１二次電池の内部抵抗のインピーダンスが表現されている二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１計算要素と、
初期状態において前記第１二次電池と同一性能の二次電池として設計された第２二次電池に対して、インパルス電流が入力された際に当該第２二次電池から出力される電圧の変化態様の計測結果としての実測出力電圧を認識する第２認識要素と、
前記第１計算要素により前記パラメータの値が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を計算する第２計算要素と、
前記第２認識要素により認識された前記実測出力電圧および前記第２計算要素により計算された前記モデル出力電圧の対比結果に基づき、前記第２二次電池の性能を評価する電池性能評価要素と、
を含んでいることを特徴とする。

【0009】

本発明の電池性能評価装置において、前記第１認識要素が、前記第１二次電池の異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果を認識し、前記第１計算要素が、前記第１認識要素により認識された前記二次電池の前記異なる温度のそれぞれにおける複素インピーダンスの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値の温度依存性を特定し、前記第２認識要素が、前記第２二次電池の前記実測出力電圧に加えて当該第２二次電池の温度の計測結果を認識し、前記第２計算要素が、前記第１計算要素により前記パラメータの値が同定され、かつ、当該パラメータの値の温度依存性が同定された前記二次電池モデルに対して、前記インパルス電流に加えて前記第２認識要素により認識された前記二次電池の温度の計測結果が入力された際の前記モデル出力電圧を計算することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態としての電池性能評価装置の構成に関する説明図。

【図2】二次電池の電池性能評価方法の手順を示すフローチャート。

【図3】二次電池の複素インピーダンスの測定システムに関する説明図。

【図4】二次電池のナイキストプロットに関する説明図。

【図5A】二次電池の内部抵抗の等価回路の第１例示説明図。

【図5B】二次電池の内部抵抗の等価回路の第２例示説明図。

【図6A】ＩＩＲシステムの伝達関数を表わすダイヤグラム。

【図6B】ＦＩＲシステムの伝達関数を表わすダイヤグラム。

【図7A】インパルス電流に関する説明図。

【図7B】二次電池および二次電池モデルの電圧応答特性に関する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（電池性能評価装置の構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としての電池性能評価装置１００は、データベース１０および対象機器２００のそれぞれとネットワークを介して通信可能な一または複数のサーバにより構成されている。電池性能評価装置１００は、対象機器２００に電源として搭載されている二次電池２２０の性能を評価する。

【0012】

電池性能評価装置１００は、第１認識要素１１１と、第２認識要素１１２と、第１計算要素１２１と、第２計算要素１２２と、電池性能評価要素１３０と、情報提供要素１３２と、を備えている。第１認識要素１１１、第２認識要素１１２、第１計算要素１２１、第２計算要素１２２、電池性能評価要素１３０および情報提供要素１３２のそれぞれは、プロセッサ（演算処理装置）、メモリ（記憶装置）およびＩ／Ｏ回路等により構成されている。メモリまたはこれとは別個の記憶装置には、インパルス電流に対する二次電池２２０の電圧応答特性の測定結果などの様々なデータのほか、プログラム（ソフトウェア）が記憶保持されている。例えば、二次電池２２０またはこれが搭載されている対象機器２００の種類（規格および諸元により特定される。）を識別するための複数の識別子のそれぞれと、複数の二次電池モデルのそれぞれとが対応付けられてメモリに記憶保持されている。プロセッサがメモリから必要なプログラムおよびデータを読み取り、当該データに基づき、当該プログラムにしたがった演算処理を実行することにより、各要素１１１、１１２、１２１、１２２、１３０および１３２に割り当てられた後述する演算処理またはタスクが実行される。

【0013】

対象機器２００は、入力インターフェース２０２と、出力インターフェース２０４と、制御装置２１０と、二次電池２２０と、センサ群２３０と、を備えている。対象機器２００は、パソコン、携帯電話（スマートフォン）、家電製品または電動自転車等の移動体など、二次電池２２０を電源とするあらゆる機器を含んでいる。

【0014】

制御装置２１０は、プロセッサ（演算処理装置）、メモリ（記憶装置）およびＩ／Ｏ回路等により構成されている。当該メモリまたはこれとは別個の記憶装置には、二次電池２２０の電圧応答特性の計測結果などの様々なデータが記憶保持される。制御装置２１０は、二次電池２２０から供給電力に応じて作動し、通電状態において対象機器２００の動作を制御する。対象機器２００の動作には、当該対象機器２００を構成するアクチュエータ（電動式アクチュエータなど）の動作が含まれる。制御装置２１０を構成するプロセッサがメモリから必要なプログラムおよびデータを読み取り、当該データに基づき、当該プログラムにしたがって割り当てられた演算処理を実行する。

【0015】

二次電池２２０は、例えばリチウムイオンバッテリであり、ニッケル・カドミウム電池等のその他の二次電池であってもよい。センサ群２３０は、二次電池２２０の電圧応答特性および温度のほか、対象機器２００の制御に必要なパラメータの値を測定する。センサ群２３０は、例えば二次電池２２０の電圧、電流および温度のそれぞれに応じた信号を出力する電圧センサ、電流センサおよび温度センサにより構成されている。

【0016】

電池性能評価装置１００は対象機器２００に搭載されていてもよい。この場合、ソフトウェアサーバ（図示略）が、対象機器２００が備えている制御装置２１０を構成する演算処理装置に対して劣化判定用ソフトウェアを送信することにより、当該演算処理装置に対して電池性能評価装置１００としての機能を付与してもよい。

【0017】

（電池性能評価方法）
前記構成の電池性能評価装置１００により実行される二次電池２２０の電池性能評価方法について説明する。

【0018】

（複素インピーダンスの測定結果の認識）
電池性能評価装置１００において、第１認識要素１１１により、さまざまな種類の二次電池（第１二次電池２２１）の複素インピーダンスＺの測定結果が認識される（図２／ＳＴＥＰ１１２）。各要素が情報を「認識する」とは、情報を受信すること、データベース１０等の情報源から情報を検索することもしくは読み取ること、他の情報に基づいて情報を算定、推定等することなど、必要な情報を準備するあらゆる演算処理等を実行することを意味する。第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺは、交流インピーダンス法により測定され、当該測定結果は第１二次電池２２１の種類を識別するための識別子と関連付けられてデータベース１０に登録される。

【0019】

交流インピーダンス法によれば、図３に示されているように、周波数応答解析装置（ＦＲＡ）２１２およびポテンショガルバノスタット（ＰＧＳ）２３２の組み合わせが用いられる。ＦＲＡ２１２構成する発振器から任意の周波数の正弦波信号が出力され、当該正弦波信号に応じた第１二次電池２２１の電流信号Ｉ（ｔ）および電圧信号Ｖ（ｔ）がＰＧＳ２３２からＦＲＡ２１２に入力される。そして、ＦＲＡ２１２において、電流信号Ｉ（ｔ）および電圧信号Ｖ（ｔ）が離散フーリエ周波数変換によって周波数領域のデータに変換され、周波数ｆ＝（ω／２π）における複素インピーダンスＺが測定される。

【0020】

例えば二次電池２２０の出荷直前等、対象機器２００に搭載されていない状態における第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺが測定される。そのほか、対象機器２００に搭載されている状態における第１二次電池２２１としての二次電池２２０の複素インピーダンスＺが測定されてもよい。この場合、制御装置２１０によりＦＲＡ２１２が構成され、センサ群２３０がＰＧＳにより構成されていてもよい。例えば、対象機器２００が二次電池２２０の充電のために商用電源等の電源に接続され、当該電源から供給される電力によって正弦波信号が出力されうる。

【0021】

図４には、第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺの実測結果を表わすナイキストプロットの一例が、当該プロットの近似曲線とともに示されている。横軸は複素インピーダンスＺの実部ＲｅＺであり、縦軸は複素インピーダンスＺの虚部−ＩｍＺである。−ＩｍＺ＞０の領域においてＲｅＺが大きくなるほど低周波数の複素インピーダンスＺを表わしている。−ＩｍＺ＝０におけるＲｅＺの値は第１二次電池２２１の電解液中の移動抵抗に相当する。−ＩｍＺ＞０の領域における略半円形状の部分の曲率半径は、第１二次電池２２１の電荷移動抵抗に相当する。当該曲率半径は、第１二次電池２２１の温度Ｔが高温になるほど小さくなる傾向がある。−ＩｍＺ＞０の領域の低周波数領域において約４５°で立ち上がる直線状の部分には、第１二次電池２２１のワールブルグインピーダンスの影響が反映されている。

【0022】

（二次電池モデルの確立）
電池性能評価装置１００において、第１計算要素１２１により、第１認識要素１１１により認識された第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値が同定される（図２／ＳＴＥＰ１１４）。

【0023】

二次電池モデルは、電流Ｉ（ｔ）が二次電池２２０に入力された際に当該二次電池２２０から出力される電圧Ｖ（ｔ）を表わすモデルである。二次電池２２０の開放電圧ＯＣＶおよび内部抵抗の伝達関数Ｈ（ｔ）を用いて関係式（０１）により定義される。

【0024】

Ｖ（ｔ）＝ＯＣＶ（ｔ）＋Ｈ（ｔ）・Ｉ（ｔ） ‥（０１）。
ここでＯＣＶ（ｔ）は、電流Ｉ（ｔ）の充電および／または放電に伴い開放電圧が増減することを表わしている。

【0025】

二次電池の内部抵抗の等価回路モデルの伝達関数Ｈ（ｔ）は関係式（０２）により定義される。

【0026】

Ｈ（ｔ）＝Ｈ₀（ｔ）＋Σ_i=1-mＨ_i（ｔ）＋Ｈ_W（ｔ）＋Ｈ_L（ｔ） ‥（０２）。

【0027】

「Ｈ₀（ｔ）」、「Ｈ_i（ｔ）」、「Ｈ_W（ｔ）」および「Ｈ_L（ｔ）」は、二次電池の内部抵抗の特性を表わすパラメータにより定義されている。

【0028】

図５Ａには、二次電池２２０の内部抵抗の等価回路の一例が示されている。この例では、内部抵抗の等価回路は、電解液中の移動抵抗に相当する抵抗Ｒ₀、電荷移動抵抗に相当する抵抗Ｒ_iおよびキャパシタＣ_iからなる第ｉのＲＣ並列回路（ｉ＝１，２，‥，ｍ）、ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ₀、ならびに、コイルＬの直列回路により定義されている。直列接続されるＲＣ並列回路の数は、図５Ａに示した実施例では「３」であったが、３より小さくてもよく、３より大きくてもよい。抵抗Ｗ₀は、少なくともいずれか１つのＲＣ並列回路において抵抗Ｒと直列接続されていてもよい。キャパシタＣがＣＰＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）に置換されていてもよい。図５Ｂに示されているよう、ワールブルグ抵抗Ｗが少なくとも１つのＲＣ並列回路（図５Ｂの例では第１のＲＣ並列回路）の抵抗Ｒと直列接続されてもよい。
抵抗Ｒ₀の伝達関数Ｈ₀（ｚ）は関係式（０３）により定義されている。

【0029】

Ｈ₀（ｚ）＝Ｒ₀ ‥（０３）。

【0030】

第ｉのＲＣ並列回路の伝達関数Ｈ_i（ｚ）はＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）システム（無限インパルス応答システム）の伝達関数として関係式（０３）により定義されている。図６Ａには、第ｉのＲＣ並列回路の伝達関数Ｈ_i（ｚ）を表わすブロックダイヤグラムが示されている。

【0031】

Ｈ_i（ｚ）＝（ｂ₀＋ｂ_iｚ^-1）／（１＋ａ_iｚ^-1） ‥（０３）。

【0032】

ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ₀の伝達関数Ｈ_W（ｚ）はＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）システム（有限インパルス応答システム）の伝達関数として関係式（０４）により定義されている。図６Ｂには、ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ₀の伝達関数Ｈ_W（ｚ）を表わすブロックダイヤグラムが示されている。

【0033】

Ｈ_W（ｚ）＝Σ_k=0-nｈ_kｚ^-k ‥（０４）。

【0034】

コイルＬの伝達関数Ｈ_L（ｚ）は関係式（０５）により定義されている。

【0035】

Ｈ_L（ｚ）＝（２Ｌ₀／Ｔ）（１−ｚ^-1）／（１＋ｚ^-1） ‥（０５）。

【0036】

図４に実線で示されているナイキストプロットにより表わされる二次電池の複素インピーダンスＺの近似曲線を求める際、関係式（０２）にしたがって二次電池の内部抵抗の等価回路モデルの伝達関数Ｈ（ｚ）が定義されるという仮定下で求められる。これにより、パラメータＲ₀、ａ_i、ｂ₀、ｂ_i、ｈ_k、Ｌ₀およびＴの値が求められる（関係式（０３）〜（０５）参照）。開放電圧ＯＣＶの測定値により二次電池モデルにおける開放電圧ＯＣＶの値が同定される（関係式（０１）参照）。そして、当該パラメータの値により二次電池モデルが様々な種類の二次電池２２０について確立される。

【0037】

（二次電池性能評価）
対象機器２００において、通電状態の制御装置２１０により第１条件が満たされているか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ２１２）。「第１条件」としては、対象機器２００において入力インターフェース２０２を通じて二次電池２２０の電池性能評価の要請があったこと、対象機器２００が二次電池２２０の充電のために外部電源に接続されたことなどの条件が採用される。

【0038】

第１条件が満たされていないと判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２１２‥ＮＯ）、第１条件の充足性判定処理が再び実行される（図２／ＳＴＥＰ２１２）。第１条件の充足性判定処理（図２／ＳＴＥＰ２１２）は省略されてもよい。

【0039】

第１条件が満たされていると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２１２‥ＹＥＳ）、図７Ａに示されているようなインパルス電流Ｉ（ｔ）が二次電池２２０に対して入力される（図２／ＳＴＥＰ２１４）。インパルス電流Ｉ（ｔ）の波形信号は、電池性能評価装置１００および対象機器２００の相互通信によって、第２認識要素１１２により指定されたものであってもよい。例えば、対象機器２００が接続された外部電源からの供給電力により、対象機器２００に搭載されているパルス電流発生器が駆動されることにより、当該パルス電流発生器において発生されたインパルス電流Ｉ（ｔ）が二次電池２２０に対して入力される。インパルス電流発生のための補助電源が対象機器２００に搭載されていてもよい。

【0040】

センサ群２３０の出力信号に基づき、制御装置２１０により二次電池２２０の電圧応答特性Ｖ（ｔ）および温度Ｔが測定される（図２／ＳＴＥＰ２１６）。これにより、例えば、図７Ｂに実線で示されているように変化する二次電池２２０の電圧応答特性Ｖ（ｔ）が測定される。

【0041】

続いて、制御装置２１０により第２条件が満たされているか否かが判定される（図２／ＳＴＥＰ２１８）。「第２条件」としては、電圧応答特性Ｖ（ｔ）を特定するために十分な波形信号が取得されたこと、最後に第１条件が満たされたと判定された第１時点から所定時間が経過した第２時点に至ったこと、対象機器２００において入力インターフェース２０２を通じて二次電池２２０の電池性能評価の要請があったことなどの条件が採用される。

【0042】

第２条件が満たされていないと判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２１８‥ＮＯ）、第１条件の充足性判定処理が再び実行される（図２／ＳＴＥＰ２１２）。第２条件の充足性判定処理（図２／ＳＴＥＰ２１８）は省略されてもよい。

【0043】

第２条件が満たされていると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２１８‥ＹＥＳ）、二次電池２２０の電圧応答特性Ｖ（ｔ）および温度Ｔの測定結果が、出力インターフェース２０４を構成する送信装置により対象機器２００から電池性能評価装置１００に対して送信される（図２／ＳＴＥＰ２２０）。この際、二次電池２２０の種類（規格、諸元）を識別するための識別子ＩＤも対象機器２００から電池性能評価装置１００に対して送信される。また、電圧応答特性Ｖ（ｔ）が測定された際に二次電池２２０に入力されたインパルス電流Ｉ（ｔ）を特定するための測定条件情報が対象機器２００から電池性能評価装置１００に対して送信されてもよい。

【0044】

電池性能評価装置１００において、第２認識要素１１２により、二次電池２２０の電圧応答特性Ｖ（ｔ）および温度Ｔの測定結果が第２測定結果として認識される（図２／ＳＴＥＰ１２２）。

【0045】

第２計算要素１２２により、データベース１０に登録されている多数の二次電池モデルの中から、第２測定結果に付随する識別子ＩＤおよび第２測定結果に含まれている温度Ｔの測定結果のそれぞれに関連付けられている一の二次電池モデルが選定される（図２／ＳＴＥＰ１２４）。

【0046】

さらに、第２計算要素１２２により、当該選定された二次電池モデルに対して、インパルス電流Ｉ（ｔ）が入力される（図２／ＳＴＥＰ１２６）。インパルス電流Ｉ（ｔ）は、第２認識要素１１２により指定された波形信号に基づいて認識されてもよく、対象機器２００から電池性能評価装置１００に対して送信された測定条件情報に基づいて認識されてもよい。

【0047】

第２計算要素１２２により、二次電池モデルから出力される電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）が当該二次電池モデルの出力信号として計算される（図２／ＳＴＥＰ１２８）。これにより、例えば、図７Ｂに破線で示されているように変化する二次電池モデルの電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）が二次電池モデルの出力信号として計算される。図７Ｂには、開放電圧ＯＣＶ（ｔ）の変化態様が一点鎖線で示されている。

【0048】

続いて、電池性能評価要素１３０により、二次電池２２０（第２二次電池２２２）の電圧応答特性Ｖ（ｔ）および二次電池モデルの電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）の対比結果に基づき、当該二次電池２２０の性能が評価される（図２／ＳＴＥＰ１３０）。例えば、二次電池２２０（第２二次電池２２２）の電圧応答特性Ｖ（ｔ）および二次電池モデルの電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）のそれぞれを表わす曲線の類似度ｘが計算される。そして、類似度ｘを主変数とする減少関数ｆにしたがって、二次電池２２０の劣化度Ｄ（ｉ）＝ｆ（ｘ）が計算される（「ｉ」は二次電池２２０の種類の別を意味する指数である）。

【0049】

電池性能評価要素１３０により、二次電池２２０の劣化度Ｄ（ｉ）に応じた劣化診断情報Ｉｎｆｏ（Ｄ（ｉ））が生成される（図２／ＳＴＥＰ１３２）。電池性能評価要素１３０により、診断情報Ｉｎｆｏ（Ｄ（ｉ））が電池性能評価装置１００から対象機器２００に対して送信される（図２／ＳＴＥＰ１３４）。

【0050】

対象機器２００において、入力インターフェース２０２を構成する受信装置が劣化診断情報Ｉｎｆｏ（Ｄ（ｉ））が受信される（図２／ＳＴＥＰ２２２）。出力インターフェース２０４を構成するディスプレイ装置に、劣化診断情報Ｉｎｆｏ（Ｄ（ｉ））が出力表示される（図２／ＳＴＥＰ２２４）。これにより、二次電池２２０の劣化度Ｄ（ｉ）を示すグラフ表示のほか、「バッテリーの劣化度は３０％です。あと１５０日で交換することをおススメします。」といった劣化度Ｄ（ｉ）に応じた対処方法などに関するメッセージがディスプレイ装置に表示される。

【0051】

（本発明の他の実施形態）
前記実施形態では、第１二次電池２２１および第２二次電池２２２のそれぞれの電圧応答特性Ｖ（Ｔ）の測定時の温度Ｔが勘案されたうえで二次電池モデルが選定され、当該第２二次電池２２２の性能が評価されたが、他の実施形態として、第１二次電池２２１および第２二次電池２２２のそれぞれの電圧応答特性Ｖ（Ｔ）の測定時の温度Ｔが勘案されずに、種類を表わす識別子に基づいて二次電池モデルが選定され、当該第２二次電池２２２の性能が評価されてもよい。
（発明の効果）

【0052】

本発明に係る電池性能評価装置１００およびこれにより実行される電池性能評価方法によれば、第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値が同定される（図２／ＳＴＥＰ１１２〜ＳＴＥＰ１１４、図２〜図５、図６Ａおよび図６Ｂ参照）。二次電池モデルは、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により第１二次電池２２１の内部抵抗のインピーダンスが表現されている（関係式（０３）、（０４）、図２〜図５、図６Ａおよび図６Ｂ参照）。また、第２二次電池２２２としての二次電池２２０に対して、インパルス電流Ｉ（ｔ）が入力された際に当該第２二次電池２２２から出力される電圧応答特性Ｖ（ｔ）と、パラメータの値が同定された二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際のモデル電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）との対比結果に基づき、第２二次電池２２２の性能が評価される（図７Ｂ参照）。

【0053】

第２二次電池２２２は、初期状態において第１二次電池２２１と同一性能の二次電池２２０として設計されているため、第１二次電池２２１の性能を基準とした第２二次電池２２２の性能が評価されうる。例えば、第１二次電池２２１が第２二次電池２２２と同一の二次電池２２０である場合、第２二次電池２２２としてインパルス電流Ｉ（ｔ）に対する応答特性が測定された時点における、当該第１二次電池２２１の初期状態を基準とした劣化状態が判定されうる。

【符号の説明】

【0054】

１０‥データベース、１００‥電池性能評価装置、１１１‥第１認識要素、１１２‥第２認識要素、１２１‥第１計算要素、１２２‥第２計算要素、１３０‥電池性能評価要素、２００‥対象機器、２０２‥入力インターフェース、２０４‥出力インターフェース、２１０‥制御装置、２２０‥二次電池、２２１‥第１二次電池、２２２‥第２二次電池、２３０‥センサ群。

【要約】

【課題】二次電池の電池性能評価の精度向上を図りうる装置等を提供する。
【解決手段】第１二次電池２２１の複素インピーダンスＺの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータの値が同定される。二次電池モデルは、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により第１二次電池２２１の内部抵抗のインピーダンスが表現されている。また、第２二次電池２２２としての二次電池２２０に対して、インパルス電流Ｉ（ｔ）が入力された際に当該第２二次電池２２２から出力される電圧応答特性Ｖ（ｔ）と、パラメータの値が同定された二次電池モデルに対して、前記インパルス電流が入力された際のモデル電圧応答特性Ｖ_model（ｔ）との対比結果に基づき、第２二次電池２２２の性能が評価される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】