特開 2022-175876 劣化診断方法および劣化診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175876

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】劣化診断方法および劣化診断装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20221117BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20221117BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20221117BHJP

   G01R 31/374 20190101ALI20221117BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221117BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20221117BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

G01R31/392

G01R31/367

G01R31/374

H01M10/48 P

H01M10/48 301

H01M10/42 P

H02J7/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082637

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】503027931

【氏名又は名称】学校法人同志社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】吉田 翔治

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 涼

(72)【発明者】

【氏名】沖田 優斗

(72)【発明者】

【氏名】長岡 直人

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA23

2G216BA34

2G216BA54

2G216BA59

2G216BA67

2G216CB12

2G216CB13

2G216CB44

2G216CB52

5G503CA01

5G503CA11

5G503CB11

5G503EA05

5G503EA09

5G503GD06

5H030AA01

5H030AS20

5H030FF22

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】

【課題】蓄電池の劣化の状態を的確に診断する。
【解決手段】劣化診断装置（１）は、蓄電池（電池９０）の充電中または放電中の端子電流及び端子間電圧を基に過渡応答解析を行い、直列抵抗成分を算出する解析部（２１）と、基準温度における直列抵抗成分に補正する補正部（２２）と、補正された直列抵抗成分を基に、蓄電池の劣化状態を診断する診断部（２３）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定するステップと、
前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出するステップと、
前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正するステップと、
前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断するステップと、を含み、
前記過渡応答解析は、前記蓄電池が、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元されて実行されることを特徴とする、劣化診断方法。

【請求項2】

前記蓄電池の劣化状態を診断する前記ステップにおいて、
前記容量低下率が、前記基準温度における前記直列抵抗成分についての１次式から算出されることを特徴とする、請求項１に記載の劣化診断方法。

【請求項3】

前記等価回路は、更に、前記直列抵抗成分及び前記並列接続回路に、直列に接続された直列容量成分を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の劣化診断方法。

【請求項4】

前記等価回路は、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、複数直列に接続された回路を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【請求項5】

前記蓄電池温度が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを更に含み、
前記蓄電池温度が所定の範囲内にあるか否かを判断する前記ステップにおいて、前記蓄電池温度が前記所定の範囲内に無いと判断される場合には、
前記蓄電池の劣化状態を診断する前記ステップを実行しないことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【請求項6】

前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正する前記ステップにおいて、
前記蓄電池温度をＴ［Ｋ］、前記基準温度をＴｓｔ［Ｋ］、前記蓄電池温度Ｔにおける前記直列抵抗成分をＲｉと表したとき、前記基準温度Ｔｓｔにおける前記直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔは、温度補正係数Ｂ及びＣを用いて、下記式（Ｅ１）から算出されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の劣化診断方法。

【数1】

【請求項7】

蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定する測定部と、
前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出する解析部と、
前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正する補正部と、
前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断する診断部と、備え、
前記解析部は、前記蓄電池を、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元して、前記過渡応答解析を実行することを特徴とする、劣化診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池の劣化を診断する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電池の劣化状態を診断する技術が知られている。そのような従来技術として、蓄電池の充放電時の回路特性から、劣化の状態を判定できる技術が検討されている（特許文献１参照）。蓄電池の劣化状態の診断のために蓄電池の充放電を試験的に実施するなどの診断技術とは異なり、本技術によれば、蓄電池の運用を停止する必要が無い。また一方では、蓄電池の充放電時の回路特性から、等価な回路を短時間で合成する技術も検討されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１４９２８０号公報

【特許文献2】特開２０１３－２５３７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

蓄電池の充放電時の回路特性から、劣化の状態を判定できる上に、更に的確に蓄電池の劣化状態を判定することができる技術の実現が望まれる。本発明の開示の一側面では、このような実情を鑑みてなされたものであり、蓄電池の充放電時の回路特性から、的確に蓄電池の劣化状態を判定することができる劣化診断方法を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る劣化診断方法は、蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定するステップと、前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出するステップと、前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正するステップと、前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断するステップと、を含み、前記過渡応答解析は、前記蓄電池が、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元されて実行されることを特徴とする。

【0006】

本発明の一態様に係る劣化診断装置は、蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定する測定部と、前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出する解析部と、前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正する補正部と、前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断する診断部と、備え、前記解析部は、前記蓄電池を、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元して、前記過渡応答解析を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様に係る劣化診断方法、または、本発明の一態様に係る劣化診断装置によれば、蓄電池の充放電時の回路特性から、的確に蓄電池の劣化状態を判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態１に係る劣化診断装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る劣化診断装置が実行する劣化診断方法の処理手順を説明するためのフローチャートである。

【図3】本発明の実施形態１に係る劣化診断装置の測定部が計測した電流Ｉｂ、電圧Ｖｂの波形例を示すグラフである。

【図4】本発明の実施形態１に係る劣化診断装置の解析部が行う過渡応答解析に適用する、電池の等価回路である。

【図5】様々な温度Ｔにおいて、過渡応答解析により算出された直列抵抗成分Ｒｉの結果をまとめて示すグラフである。記号が互いに異なるプロットは、それぞれ電池の劣化の状態が互いに異なる場合の結果を表す。

【図6】温度補正係数Ａの、容量低下率Ｄ依存性を示すグラフである。

【図7】温度補正係数Ｂの、容量低下率Ｄ依存性を示すグラフである。

【図8】温度補正係数Ｃの、容量低下率Ｄ依存性を示すグラフである。

【図9】容量低下率Ｄと、電池の温度Ｔを固定した条件下での直列抵抗成分Ｒｉとの関係を示すプロット（四角）と、容量低下率Ｄと、補正が施された直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔとの関係を示すプロット（丸）とを示すグラフである。

【図10】電池の温度Ｔを固定した条件下での、容量低下率Ｄと直列抵抗成分Ｒｉとの関係を示すプロット（三角）と、容量低下率Ｄと並列抵抗成分Ｒ１との関係を示すプロット（丸）とを示すグラフである。

【図11】本発明の実施形態２に係る劣化診断装置が実行する劣化診断方法の処理手順を説明するためのフローチャートである。

【図12】本発明の一態様に係る劣化診断装置の解析部が行う過渡応答解析に適用する、電池の等価回路の例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〔実施形態１〕
＜劣化診断装置の構成＞
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る劣化診断装置１の概略構成を示す機能ブロック図である。劣化診断装置１は、本発明の一実施形態に係る劣化診断方法を実行する装置である。

【0010】

劣化診断装置１は、蓄電池すなわち二次電池である電池９０を監視し、電池９０の劣化診断を実行する。電池９０は例えばリチウムイオン二次電池である。劣化診断装置１は、図１及び以下の説明に示される各機能ブロックが実現されていれば、物理的に一筐体に納められた形態の装置である必要は無い。

【0011】

劣化診断装置１は、測定部１０と、演算処理部２０と、記憶部３０と、を備える。記憶部３０は情報を記憶するメモリであり、磁気ディスク、半導体メモリ、その他、任意の公知のメモリ装置が単体で、または組み合わされて構成されてよい。

【0012】

測定部１０は、電池９０の端子に流れる端子電流である電流Ｉｂを監視する、電流計１１を有している。なお、本明細書において、充電が行われている場合の電流Ｉｂは正値、放電が行われている場合の電流Ｉｂは負値であるように表す。測定部１０は、電池９０の端子間に印加される端子間電圧である電圧Ｖｂを監視する、電圧計１２を有している。

【0013】

また、測定部１０は、電池９０の温度Ｔ（蓄電池温度）を監視する、温度計１３を有している。より具体的には、温度計１３が、電池９０のセルの表面の温度を測定するように構成されていてもよい。あるいは、温度計１３は、電池９０の端子の温度を測定するように構成されていてもよい。

【0014】

電流計１１が測定した電流Ｉｂの値は、ＡＤコンバータ１４によって、アナログデジタル変換され、デジタル信号として演算処理部２０に伝送される。電圧計１２が測定した電圧Ｖｂの値は、ＡＤコンバータ１５によって、アナログデジタル変換され、デジタル信号として演算処理部２０に伝送される。温度計１３が測定した温度Ｔの値は、ＡＤコンバータ１６によって、アナログデジタル変換され、デジタル信号として演算処理部２０に伝送される。

【0015】

上記構成を備えた測定部１０によって、劣化診断装置１は、電池９０の充電中または放電中の、電池９０の温度Ｔ（蓄電池温度）、電流Ｉｂ（端子電流）、電圧Ｖｂ（端子間電圧）の測定を行うことが可能である。

【0016】

演算処理部２０は、解析部２１、補正部２２、診断部２３、及び、制御部２４の各機能ブロックを有している。解析部２１は、測定部１０が測定した電池９０（蓄電池）の充電中または放電中の電流Ｉｂ（端子電流）、電圧Ｖｂ（端子間電圧）を解析し、温度Ｔ（蓄電池温度）における直列抵抗成分Ｒｉを算出する機能ブロックである。

【0017】

補正部２２は、解析部２１が算出した温度Ｔ（蓄電池温度）における直列抵抗成分Ｒｉを、予め定められた基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔに補正する機能ブロックである。診断部２３は、補正部２２が算出した基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔを基に、電池９０（蓄電池）の劣化状態を診断する機能ブロックである。

【0018】

制御部２４は、演算処理部２０を統括し、また劣化診断装置１の各部を制御する機能ブロックである。演算処理部２０が有する各機能ブロックが実行する動作については、詳細に後述される。

【0019】

＜劣化診断装置の動作＞
図２から図１０を参照して、劣化診断装置１が実行する特徴的な動作である劣化診断方法の詳細が説明される。なお、各図のグラフの軸において、単位が記載されていない場合は、その軸は任意単位である。図２は、劣化診断装置１が実行する劣化診断方法をステップ毎に示す、フローチャートである。

【0020】

劣化診断方法の始めに、制御部２４は測定部１０が計測する電流Ｉｂ、電圧Ｖｂ、及び温度Ｔを取得する（ステップＳ１）。図３は、測定部１０の電流計１１で検出した電流Ｉｂの波形と、電圧計１２で検出した電圧Ｖｂの波形の例を示すグラフである。図３には、一時的に電流値の大きい放電が行われる状況が示されている。図示されるように、放電が行われている間、電圧Ｖｂは徐々に低下する。

【0021】

次に、制御部２４は取得した電流Ｉｂ、電圧Ｖｂの波形データを基に、解析部２１に電池９０についての充電時または放電時の過渡応答解析を実行させる。このとき、解析部２１は、電流Ｉｂ、電圧Ｖｂの波形を基に、電池９０についての充電時または放電時の過渡応答解析を実行する（ステップＳ２）。

【0022】

電池９０の過渡応答解析において解析部２１は、電池９０を図４に示される等価回路として取り扱う。電池９０の端子間の内部等価回路は、直列抵抗成分Ｒｉ、並列容量成分Ｃｎと並列抵抗成分ＲｎとのＲＣ並列回路（並列接続回路）が１段以上、直列容量成分Ｃｏ、及び、起電力Ｅｏが直列接続された回路で表される。ここで起電力Ｅｏは電池９０の端子間の開回路電圧である。並列容量成分Ｃｎと並列抵抗成分Ｒｎにおける符号ｎは、ＲＣ並列回路のインデックスを表す。ＲＣ並列回路の段数がＭであるとき、インデックスｎは１～Ｍのいずれかの自然数である。

【0023】

すなわち、電池９０の端子間の内部インピーダンスは、並列容量成分Ｃｎと並列抵抗成分ＲｎとのＲＣ並列回路（並列接続回路）の各段のインピーダンス、直列抵抗成分Ｒｉ、及び、直列容量成分Ｃｏの、直列接続で表される。ステップＳ２では、電流Ｉｂ、電圧Ｖｂの波形のデータをこのような等価回路にフィッティングして解析部２１が電池９０の温度Ｔにおける直列抵抗成分Ｒｉを算出する。なお、ＲＣ並列回路の段数Ｍは１段でも良く、その場合、等価回路は図１２のように表される、
並列抵抗成分Ｒｎは、電池９０の反応抵抗成分に相当する抵抗成分でもある。直列容量成分Ｃｏ及び開回路電圧である起電力Ｅｏは、電池９０の劣化状態により変動しない電池９０の固有の値であり、予め記憶部３０に記憶されている。補正部２２は記憶部３０に記憶された直列容量成分Ｃｏ及び起電力Ｅｏの値を参照して、当該フィッティングを実行する。

【0024】

図５は、様々な電池９０の温度Ｔにおいて、算出された直列抵抗成分Ｒｉの結果をまとめて示すグラフである。なお劣化診断装置１において、電池９０の温度Ｔとしては、過渡応答解析の対象とした、充電または放電の直前の温度を採用することが好ましい。図５に示されるように、直列抵抗成分Ｒｉは、電池９０の温度Ｔに大きく依存していることが理解される。また、図５において、記号の異なる各プロットは、電池９０の劣化状態が互いに異なるケースにおいて得られた結果を示している。電池９０の劣化が進むほど、直列抵抗成分Ｒｉが大きくなっている。すなわち、三角で表されている結果が、図５の３通りの結果のうちで、最も電池９０の劣化が進んだ状態を表している。

【0025】

なお本明細書において、電池９０の劣化の状態を、電池９０の蓄電容量Ｑの、電池９０の初期状態での蓄電容量Ｑｏに対する減少割合である、容量低下率Ｄで表すこととする：

【0026】

【数1】

【0027】

ここで、容量低下率Ｄの単位は、パーセント（％）である。

【0028】

図５の劣化状態が互いに異なる各プロットにおいて、温度Ｔと直列抵抗成分Ｒｉとの関係はそれぞれ式（２）で良好に近似できる：

【0029】

【数2】

【0030】

ここでの係数Ａ、Ｂ、Ｃを、温度補正係数と称することとする。

【0031】

図６、図７、図８は、それぞれ温度補正係数Ａ、Ｂ、Ｃの、容量低下率Ｄ依存性を示すグラフである。図から明らかなように、温度補正係数Ａは容量低下率Ｄに大きく依存するパラメータである。一方、温度補正係数Ｂは容量低下率Ｄに依存しないパラメータであり、温度補正係数Ｃの容量低下率Ｄ依存性は小さい。従って、式（２）において、温度補正係数Ａは容量低下率Ｄの関数であるが、温度補正係数Ｂ、Ｃは容量低下率Ｄに依存しない定数とみなすこととする。

【0032】

これにより、電池９０のある基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔを考慮すると、式（２）から温度補正係数Ａを消去して、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔが式（３）で表される：

【0033】

【数3】

【0034】

なお、各式中において、温度Ｔ及び基準温度Ｔｓｔは絶対温度を用いるものとする。

【0035】

このようにして、測定されたある温度Ｔにおける直列抵抗成分Ｒｉから、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔが、電池９０の劣化の状態にかかわらず、すなわち、容量低下率Ｄが未知であっても、算出できるようになる。

【0036】

次に、制御部２４は補正部２２を制御して、補正部２２に、取得した温度Ｔに基づいて、解析部２１が算出した直列抵抗成分Ｒｉから、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔを算出させる。すなわち、補正部２２は、温度Ｔにおける直列抵抗成分Ｒｉを基準温度Ｔｓｔにおける値に補正する。温度補正係数Ｂ、Ｃは、電池９０毎に決まった値であって、予め記憶部３０に記憶されている。補正部２２は、記憶部３０に記憶された温度補正係数Ｂ、Ｃの値を参照して、式（３）に従って、当該補正を実行する（ステップＳ３）。

【0037】

続いて、制御部２４は診断部２３を制御して、診断部２３に、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔを基に、電池９０の容量低下率Ｄを算出させる。上述のように容量低下率Ｄは、電池９０の劣化の状態を示す指標であり、こうして、劣化診断装置１では、電池９０の劣化診断が実現される（ステップＳ４）。

【0038】

図９の四角で表されるプロットは、電池９０の温度Ｔを２５℃に固定した条件下での容量低下率Ｄと、直列抵抗成分Ｒｉとの関係を示す。図示されるように、容量低下率Ｄは、直列抵抗成分Ｒｉに対して強い依存性があり、一次式で良好に表すことができることが理解される。すなわち、温度Ｔが一定下の条件で、直列抵抗成分Ｒｉを算出できれば、容量低下率Ｄを的確に判定できることとなる。しかし、現実には、電池９０を実際に運用している状況において、温度Ｔが一定下の条件で、電流Ｉｂ、電圧Ｖｂの計測が行われることを期待することは困難である。

【0039】

また、図９において、測定時の電池９０の温度Ｔが２５℃とは異なるが、基準温度Ｔｓｔを２５℃とし、上記の手続きに従って直列抵抗成分Ｒｉを補正して得られた、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔが丸でプロットされている。この場合であっても、容量低下率Ｄは、補正が施された直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔに対して強い依存性があり、一次式で良好に表すことができることが理解される。すなわち、上記手続きによって、適正に直列抵抗成分Ｒｉが、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔに補正されていることが明らかである。

【0040】

よって、容量低下率Ｄは、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔを用いて、１次式である式（４）により良好に見積もることができる：

【0041】

【数4】

【0042】

ここで、定数Ｒiｏは、初期状態での基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分であり、係数ｄを、劣化補正係数と称することとする。

【0043】

定数Ｒiｏ及び劣化補正係数ｄは、電池９０毎に決まった値であって、予め記憶部３０に記憶されている。ステップＳ４において診断部２３は記憶部３０に記憶された定数Ｒiｏ及び劣化補正係数ｄの値を参照して、式（４）に従って、基準温度Ｔｓｔにおける直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔから、電池９０の容量低下率Ｄを算出する。

【0044】

なお、式（１）～（４）により、電池９０の蓄電容量Ｑは、

【0045】

【数5】

【0046】

で表すことができる。

【0047】

＜作用、効果＞
実施形態１によれば、劣化診断装置１は、充電または放電時の電池９０の端子電流（電流Ｉｂ）及び端子間電圧（電圧Ｖｂ）と、電池９０の温度Ｔを監視することによって、電池の回路特性から電池９０の劣化の指標である容量低下率Ｄを算出することができる。

【0048】

そのため、電池９０の放電、フル充電を実行することにより充電容量を求めるような試験を実行することなく、電池９０の劣化の状態を診断することができる。あるいは、電池９０に特定の電流を導入、あるいは電圧を印加するような試験を実行することなく、電池９０の劣化の状態を診断することができる。よって実施形態１によれば、電池９０の運用を維持した状態で、電池９０の劣化の状態を診断することができる。

【0049】

また実施形態１の劣化診断方法によれば、電池９０の温度Ｔを測定し、電池９０の回路特性（直列抵抗成分Ｒｉ）の補正を行うため、図５に示されているような、温度Ｔの強い影響をキャンセルして正しく電池９０の劣化の状態を診断することができる。特に実施形態１では、式（３）に表されたように、電池９０の劣化の状態（容量低下率Ｄ）に影響されずに、温度Ｔの影響をキャンセルできる巧みな手法を用いており、的確に電池９０の劣化の状態を診断することができる。

【0050】

また、実施形態１の劣化診断方法は、式（４）及び図９に示されたように、電池９０の劣化の状態を示す指標である容量低下率Ｄを良好に予測し得る直列抵抗成分Ｒｉという回路パラメータを用いることを基礎としている。そのため実施形態１の劣化診断方法によれば、電池９０の劣化の状態を正確に診断することができるようになる。

【0051】

図１０は、温度Ｔの影響を排除するために電池９０の温度Ｔを一定とした条件下での、容量低下率Ｄと、直列抵抗成分Ｒｉまたは並列抵抗成分Ｒ１（反応抵抗成分）との関係を示すグラフである。なおここで、過渡応答解析の等価回路としては、ＲＣ並列回路の段数Ｍを一段とした、図１２に示される等価回路が採用された。

【0052】

図１０に示されるように、容量低下率Ｄは、直列抵抗成分Ｒｉに対して一様に変化するのに対し、並列抵抗成分Ｒ１に対しては、依存性が不明瞭な領域がある。また、容量低下率Ｄは直列抵抗成分Ｒｉについての１次式で表され、容量低下率Ｄの広い領域に亘って良好な精度で容量低下率Ｄを予測し得る。

【0053】

従って実施形態１では、電池９０を、図４または図１０に示された等価回路で表し、抵抗分に関して、直列抵抗成分Ｒｉという特定の成分を抽出することで、電池９０の劣化の状態を正確に診断することが可能となっていることが理解される。

【0054】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0055】

図１１は、実施形態２に係る劣化診断装置が実行する劣化診断方法を示すフローチャートである。実施形態２に係る劣化診断方法では、図２に示された実施形態１に係る劣化診断方法に対して、ステップＳ１とステップＳ２との間に、判断のステップＳＪが付加されてフローの分岐が行われる他は、実施形態１と同様である。

【0056】

ステップＳ１に続くステップＳＪでは、制御部２４が、取得した温度Ｔが所要の範囲内にあるか、すなわち、取得した温度Ｔが下限温度Ｔ１以上かつ上限温度Ｔ２以下であるかを判断する。所要の範囲内にあると判断される場合（ステップＳＪでＹＥＳ）フローはステップＳ２に進む。それ以外の場合（ステップＳＪでＮＯ）、フローは終了する。

【0057】

実施形態２に係る劣化診断方法では、取得した温度Ｔが、所要の範囲内にある場合にのみ、電池９０の劣化の状態の診断を実行するため、より正確に劣化診断が行われるようになる。なお、取得した温度Ｔが、所要の範囲内にあることの条件としては、上述の例に限られず、温度Ｔが下限温度Ｔ１以上であることを条件としてもよい。あるいは、温度Ｔが上限温度Ｔ２以下であることを条件としてもよい。

【0058】

〔ソフトウェアによる実現例〕
劣化診断装置１の制御ブロック（特に演算処理部２０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

【0059】

後者の場合、劣化診断装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。

【0060】

上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。

【0061】

また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0062】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る劣化診断方法は、蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定するステップと、前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出するステップと、前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正するステップと、前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断するステップと、を含み、前記過渡応答解析は、前記蓄電池が、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元されて実行されることを特徴とする。

【0063】

本発明の態様２に係る劣化診断方法は、上記態様１において、前記蓄電池の劣化状態を診断する前記ステップにおいて、前記容量低下率が、前記基準温度における前記直列抵抗成分についての１次式から算出される特徴を備えていてもよい。

【0064】

本発明の態様３に係る劣化診断方法は、上記態様１または２において、前記等価回路は、更に、前記直列抵抗成分及び前記並列接続回路に、直列に接続された直列容量成分を含む特徴を備えていてもよい。

【0065】

本発明の態様４に係る劣化診断方法は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記等価回路は、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、複数直列に接続された回路を含む特徴を備えていてもよい。

【0066】

本発明の態様５に係る劣化診断方法は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記蓄電池温度が所定の範囲内にあるか否かを判断するステップを更に含み、前記蓄電池温度が所定の範囲内にあるか否かを判断する前記ステップにおいて、前記蓄電池温度が前記所定の範囲内に無いと判断される場合には、前記蓄電池の劣化状態を診断する前記ステップを実行しない特徴を備えていてもよい。

【0067】

本発明の態様６に係る劣化診断方法は、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正する前記ステップにおいて、前記蓄電池温度をＴ［Ｋ］、前記基準温度をＴｓｔ［Ｋ］、前記蓄電池温度Ｔにおける前記直列抵抗成分をＲｉと表したとき、前記基準温度Ｔｓｔにおける前記直列抵抗成分Ｒｉ＿ｓｔは、温度補正係数Ｂ及びＣを用いて、式（３）から算出される特徴を備えていてもよい。

【0068】

本発明の態様７に係る劣化診断装置は、蓄電池の充電中または放電中の蓄電池温度、端子電流及び端子間電圧を測定する測定部と、前記端子電流及び前記端子間電圧を基に前記蓄電池の過渡応答解析を行い、前記蓄電池の前記蓄電池温度における直列抵抗成分を算出する解析部と、前記蓄電池温度における前記直列抵抗成分を、予め定められた基準温度における前記直列抵抗成分に補正する補正部と、前記基準温度における前記直列抵抗成分を基に、前記蓄電池の蓄電容量の、前記蓄電池の初期状態での蓄電容量に対する減少割合である、容量低下率を算出して、前記蓄電池の劣化状態を診断する診断部と、備え、前記解析部は、前記蓄電池を、前記直列抵抗成分、及び、並列容量成分と並列抵抗成分とが並列に接続された並列接続回路が、直列に接続された回路を含む等価回路に還元して、前記過渡応答解析を実行することを特徴とする。

【0069】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１ 劣化診断装置
１０ 測定部
１１ 電流計
１２ 電圧計
１３ 温度計
１４、１５、１６ ＡＤコンバータ
２０ 演算処理部
２１ 解析部
２２ 補正部
２３ 診断部
２４ 制御部
３０ 記憶部
９０ 電池（蓄電池）
Ｃ１～ＣＭ、Ｃｎ 並列容量成分
Ｃｏ 直列容量成分
Ｒｉ 直列抵抗成分
Ｒ１～ＲＭ、Ｒｎ 並列抵抗成分
Ｅｏ 起電力（開回路電圧）
Ｉｂ 電流（端子電流）
Ｖｂ 電圧（端子間電圧）
Ｔ 温度（蓄電池温度）
Ｔｓｔ 基準温度
Ｒｉ＿ｓｔ 基準温度における直列抵抗成分
Ｄ 容量低下率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】