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特開2024-58043二次電池状態推定方法、二次電池状態推定方法を含む動作を実行させるコンピュータプログラム、二次電池状態推定装置及び二次電池状態推定装置を備えるシステム
(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】P2024058043
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】二次電池状態推定方法、二次電池状態推定方法を含む動作を実行させるコンピュータプログラム、二次電池状態推定装置及び二次電池状態推定装置を備えるシステム
(51)【国際特許分類】
G01R 31/392 20190101AFI20240418BHJP
G01R 31/389 20190101ALI20240418BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
G01R31/392
G01R31/389
H01M10/48 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022165155
(22)【出願日】2022-10-14
(71)【出願人】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 喜大
【テーマコード（参考）】
2G216
5H030
【Ｆターム（参考）】
2G216BA23
2G216BA53
2G216BA56
2G216CB34
5H030AA01
5H030AS20
5H030FF43
5H030FF44
(57)【要約】
【課題】
二次電池の状態を推定する方法及び装置を提供することを課題とする。
【解決手段】二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報の異なるサイクルにおける変化に基づいて、二次電池の状態を推定す二次電池状態推定方法、を提供する。二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する変化情報取得部と、二次電池の状態を示す状態情報と変化情報との相関関係に基づき、二次電池の状態を推定する状態推定部と、を備える、二次電池状態推定装置、を提供する。
【選択図】図２
二次電池の状態を推定する方法及び装置を提供することを課題とする。
【解決手段】二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報の異なるサイクルにおける変化に基づいて、二次電池の状態を推定す二次電池状態推定方法、を提供する。二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する変化情報取得部と、二次電池の状態を示す状態情報と変化情報との相関関係に基づき、二次電池の状態を推定する状態推定部と、を備える、二次電池状態推定装置、を提供する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報の異なるサイクルにおける変化に基づいて、前記二次電池の状態を推定する、
二次電池状態推定方法。
二次電池状態推定方法。
【請求項2】
前記対応情報を取得する対応情報取得段階と、
前記対応情報の異なるサイクルにおける前記変化を示す変化情報を取得する変化情報取得段階と、
前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定段階と、を備える、
請求項１に記載の二次電池状態推定方法。
前記対応情報の異なるサイクルにおける前記変化を示す変化情報を取得する変化情報取得段階と、
前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定段階と、を備える、
請求項１に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項3】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有し、
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有する、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有する、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項4】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有し、
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有する、
請求項３に記載の二次電池状態推定方法。
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有する、
請求項３に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項5】
前記状態情報は、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を有し、
前記状態推定段階は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定すること、及び、
推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定することを含む、
請求項４に記載の二次電池状態推定方法。
前記状態推定段階は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定すること、及び、
推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定することを含む、
請求項４に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項6】
前記状態推定段階は、
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定することを含む、
請求項５に記載の二次電池状態推定方法。
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定することを含む、
請求項５に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項7】
前記インピーダンスの周波数特性の測定値を得る測定段階と、
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰段階と、
を含む、
請求項６に記載の二次電池状態推定方法。
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰段階と、
を含む、
請求項６に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項8】
前記状態推定段階は、
推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定することを含む、
請求項６に記載の二次電池状態推定方法。
推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定することを含む、
請求項６に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項9】
前記対応情報取得段階は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得し、
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、
複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含む、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、
複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含む、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項10】
前記対応情報取得段階は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得し、
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、
複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含む、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、
複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含む、
請求項２に記載の二次電池状態推定方法。
【請求項11】
命令を有するコンピュータプログラムであって、
前記命令は、プロセッサ又はプログラム可能回路に実行されると、前記プロセッサまたは前記プログラム可能回路に、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の二次電池状態推定方法を含む動作を実行させる、
コンピュータプログラム。
前記命令は、プロセッサ又はプログラム可能回路に実行されると、前記プロセッサまたは前記プログラム可能回路に、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の二次電池状態推定方法を含む動作を実行させる、
コンピュータプログラム。
【請求項12】
二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、
前記対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する変化情報取得部と、
前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、を備える、
二次電池状態推定装置。
前記対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する変化情報取得部と、
前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、を備える、
二次電池状態推定装置。
【請求項13】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有し、
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項14】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有し、
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有する、
請求項１３に記載の二次電池状態推定装置。
前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有する、
請求項１３に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項15】
前記状態情報は、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を有し、
前記状態推定部は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定し、
推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定する、
請求項１４に記載の二次電池状態推定装置。
前記状態推定部は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定し、
推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定する、
請求項１４に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項16】
前記状態推定部は、
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定する、
請求項１５に記載の二次電池状態推定装置。
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定する、
請求項１５に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項17】
前記インピーダンスの周波数特性の測定値を得る測定部と、
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰部と、
をさらに含む、
請求項１６に記載の二次電池状態推定装置。
前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰部と、
をさらに含む、
請求項１６に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項18】
前記状態推定部は、
推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定する、
請求項１６に記載の二次電池状態推定装置。
推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定する、
請求項１６に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項19】
前記対応情報取得部は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得し、
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、
複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、
複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項20】
前記対応情報取得部は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得し、
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、
複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、
複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出する、
請求項１２に記載の二次電池状態推定装置。
【請求項21】
請求項１２から２０のいずれか一項に記載の二次電池状態推定装置を備える、
システム。
システム。
【請求項22】
前記システムが、
蓄電モジュール、電力回生システム、電力負荷平準化システム、無停電電源システム、非接触給電システム、エナジーハーベストシステム、自然エネルギー蓄電システム、電動パワーステアリングシステム、非常用電源システム、インホイールモーターシステム、アイドリングストップシステム、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電動バイク、急速充電システム、携帯電話、スマートフォン、パソコン、又は蓄電システムからなる群から選択される少なくとも一つである、
請求項２１に記載のシステム。
蓄電モジュール、電力回生システム、電力負荷平準化システム、無停電電源システム、非接触給電システム、エナジーハーベストシステム、自然エネルギー蓄電システム、電動パワーステアリングシステム、非常用電源システム、インホイールモーターシステム、アイドリングストップシステム、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電動バイク、急速充電システム、携帯電話、スマートフォン、パソコン、又は蓄電システムからなる群から選択される少なくとも一つである、
請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池状態推定方法、二次電池状態推定方法を含む動作を実行させるコンピュータプログラム、二次電池状態推定装置及び二次電池状態推定装置を備えるシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は、携帯電話、ノートパソコンなどのＩＴ機器の電源として広く用いられており、最近では、電気自動車の電源、蓄電システムなどにも用いられる。特許文献１には、リチウムイオン二次電池の寿命推定方法および劣化抑制方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－１６２７５０号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明の第１の態様においては、二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報の異なるサイクルにおける変化に基づいて、前記二次電池の状態を推定する二次電池状態推定方法を提供する。
【0005】
前記二次電池状態推定方法は、前記対応情報を取得する対応情報取得段階と、前記対応情報の異なるサイクルにおける前記変化を示す変化情報を取得する変化情報取得段階と、前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定段階と、を備えてよい。
【0006】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有してよい。前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有してよい。
【0007】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有してよい。前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有してよい。
【0008】
前記状態情報は、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を有してよい。前記状態推定段階は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定すること、及び、推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定することを含んでよい。
【0009】
前記状態推定段階は、前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定することを含んでよい。
【0010】
二次電池状態推定方法は、前記インピーダンスの周波数特性の測定値を得る測定段階と、前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰段階と、を含んでよい。
【0011】
前記状態推定段階は、推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定することを含んでよい。
【0012】
前記対応情報取得段階は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得してよい。前記対応情報取得段階は、前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含んでよい。
【0013】
前記対応情報取得段階は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得してよい。前記対応情報取得段階は、前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出することを含んでよい。
【0014】
本発明の第２の態様においては、命令を有するコンピュータプログラムであって、前記命令は、プロセッサ又はプログラム可能回路に実行されると、前記プロセッサまたは前記プログラム可能回路に、二次電池状態推定方法を含む動作を実行させる、コンピュータプログラムを提供する。
【0015】
本発明の第３の態様においては、二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、前記二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、前記対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する変化情報取得部と、前記二次電池の状態を示す状態情報と前記変化情報との相関関係に基づき、前記二次電池の状態を推定する状態推定部と、を備える、二次電池状態推定装置を提供する。
【0016】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有してよい。前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値の変化を示す極大値変化量を有してよい。
【0017】
前記対応情報は、前記変化量比率の極大値並びに前記極大値に対応する前記二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を有してよい。前記変化情報は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電圧の変化を示すピーク電圧変化量、及び／又は、異なるサイクルにおける各ピーク位置の前記極大値に対応する前記電荷量の変化を示すピーク電荷量変化量を有してよい。
【0018】
前記状態情報は、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を有してよい。前記状態推定部は、前記変化情報と前記インピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、前記変化情報に対応する前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定し、推定した前記インピーダンスの周波数特性に基づき、前記二次電池の状態を推定してよい。
【0019】
前記状態推定部は、前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量を説明変数に含み、前記インピーダンスの周波数特性を目的変数に含む回帰式に基づき、前記二次電池の前記インピーダンスの周波数特性を推定してよい。
【0020】
二次電池状態推定装置は、前記インピーダンスの周波数特性の測定値を得る測定部と、前記極大値変化量及び／又は前記ピーク電圧変化量及び／又は前記ピーク電荷量変化量並びに前記インピーダンスの周波数特性の前記測定値に基づいて前記回帰式を回帰する回帰部と、をさらに含んでよい。
【0021】
前記状態推定部は、推定された前記インピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、前記二次電池における電極の劣化を推定してよい。
【0022】
前記対応情報取得部は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得してよい。前記対応情報取得部は、前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化することで、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出し、複数の前記平均化電圧及び／又は複数の前記平均化電荷量を用いて、前記変化量比率を算出してよい。
【0023】
前記対応情報取得部は、複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を取得してよい。前記対応情報取得部は、前記複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出し、複数の前記補間電圧及び／又は複数の前記補間電荷量を用いて、前記変化量比率を算出してよい。
【0024】
本発明の第４の態様においては、二次電池状態推定装置を備える、システムを提供する。
【0025】
前記システムは、蓄電モジュール、電力回生システム、電力負荷平準化システム、無停電電源システム、非接触給電システム、エナジーハーベストシステム、自然エネルギー蓄電システム、電動パワーステアリングシステム、非常用電源システム、インホイールモーターシステム、アイドリングストップシステム、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電動バイク、急速充電システム、携帯電話、スマートフォン、パソコン、又は蓄電システムからなる群から選択される少なくとも一つであってよい。
【0026】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本実施形態の二次電池状態推定装置１００の一例を示す。
【図2】本実施形態の二次電池状態推定方法の処理フローの一例を示す。
【図3】対応情報取得段階Ｓ１００の一例を示す。
【図4】平均化電圧及び／又は平均化電荷量を用いた変化量比率の算出方法の一例を示す。
【図5】変化量比率の算出方法の他の一例を示す。
【図6】ピーク位置の例を示す
【図7】インピーダンスの周波数特性の一例を示す。
【図8A】回帰式の一例を示す。
【図8B】回帰式の一例を示す。
【図9】状態推定段階Ｓ５００の一例を示す。
【図10A】状態推定段階Ｓ５００の具体例を示す。
【図10B】状態推定段階Ｓ５００の具体例を示す。
【図10C】状態推定段階Ｓ５００の具体例を示す。
【図11】本実施形態の二次電池状態推定方法の処理フローの変形例を示す。
【図12】コンピュータのハードウエア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0029】
図１は、本実施形態の二次電池状態推定装置１００の一例を示す。二次電池状態推定装置１００は、二次電池の劣化状況等の状態を推定する。
【0030】
二次電池状態推定装置１００が状態を推定する二次電池は、充放電可能な二次電池であれば特に限定されない。二次電池は、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池などであってよい。
【0031】
二次電池状態推定装置１００は、測定部１１０、入力部１２０、記憶部１３０、出力部１４０及び演算部２００を備える。
【0032】
測定部１１０は、二次電池の状態の推定に必要な測定値を取得する。例えば。測定部１１０は、二次電池の充放電サイクルにおける電圧及び電荷量を取得してよい。また、測定部１１０は、二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得してよい。測定部１１０は、二次電池のインピーダンスを取得する周波数応答解析器（ＦＲＡ）を含んでよい。
【0033】
入力部１２０は、演算部２００に必要な情報および／または指示を入力する。入力部１２０は、測定部１１０が取得した二次電池の電圧、電荷量、インピーダンスの周波数特性等の測定値を演算部２００に入力してよい。また、入力部１２０は、電圧等の測定に係る試験規格に関する情報を演算部２００に入力してよい。入力部１２０は、二次電池の電解液の組成情報、型番、定格容量、満充電電圧、定格電圧等の二次電池の仕様や性能に関する情報を演算部２００に入力してよい。
【0034】
入力部１２０は、演算部２００に接続されたキーボードまたはマウスなどの入力機器であってよいが、これらに限らない。
【0035】
記憶部１３０は、入力部１２０が入力した測定値や二次電池に関する情報、演算部２００で処理後のデータ等を格納する。記憶部１３０は、メモリ又はハードディスク等の記憶装置であってよい。記憶部１３０は、演算部２００からの呼び出しを受け、格納されたデータを演算部２００に随時提供してよい。
【0036】
出力部１４０は、演算部２００の処理結果を出力する。出力部１４０は、処理結果を、グラフ形式及び／又は表形式で出力してよい。一例として、出力部１４０は、演算部２００に接続されたモニター等の出力機器であってよいが、これに限らない。
【0037】
演算部２００は、入力部１２０、記憶部１３０及び出力部１４０と接続され、入力部１２０から取得した二次電池に係る情報に基づいて、二次電池の状態を推定する。演算部２００は、対応情報取得部２１０、変化情報取得部２２０、回帰部２３０、状態推定部２４０を有してよい。演算部２００は、コンピュータである。演算部２００は、１台のコンピュータに備えられてもよく、各機能が分散して複数台のコンピュータに備えられてもよい。
【0038】
対応情報取得部２１０は、入力部１２０が入力した二次電池の電圧及び電荷量の測定値に基づき、電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、変化量比率と電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する。
【0039】
対応情報取得部２１０は、 測定部１１０が取得した複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量を平均化して、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を算出してよい。対応情報取得部２１０は、複数の平均化電圧及び／又は複数の平均化電荷量を少なくとも部分的に用いて、変化量比率を算出してよい。
【0040】
また、対応情報取得部２１０は、測定部１１０が取得した複数の時点における二次電池の複数の電圧及び／又は複数の電荷量の値から、補間により、補間電圧及び／又は補間電荷量を算出してよい。対応情報取得部２１０は、複数の補間電圧及び／又は複数の補間電荷量を少なくとも部分的に用いて、変化量比率を算出してよい。平均化電圧、平均化電荷量、補間電圧及び補間電荷量の算出方法については後述する。
【0041】
対応情報取得部２１０は、変化量比率の極大値並びに極大値に対応する二次電池の電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を、対応情報として取得してよい。変化量比率の極大値及びピーク位置の詳細については後述する。対応情報取得部２１０は、取得した対応情報を、変化情報取得部２２０に出力する。
【0042】
変化情報取得部２２０は、対応情報の異なるサイクルにおける変化を示す変化情報を取得する。変化情報取得部２２０は、変化量比率の極大値の異なるサイクルにおける変化を示す極大値変化量を算出してよい。また、変化量比率の極大値に対応するピーク電圧の異なるサイクルにおける変化を示すピーク電圧変化量、又は、変化量比率の極大値に対応するピーク電荷量の異なるサイクルにおける変化を示すピーク電荷量変化量を算出してよい。極大値変化量、ピーク電圧変化量及びピーク電荷量変化量の詳細については後述する。変化情報取得部２２０は、取得した変化情報を、回帰部２３０及び／又は状態推定部２４０に出力する。
【0043】
回帰部２３０は、変化情報取得部２２０が取得した変化情報及び測定部１１０が取得したインピーダンスの周波数特性の測定値に基づいて、変化情報からインピーダンスの周波数特性を推定する回帰式を回帰する。回帰部２３０は、極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量を説明変数とし、インピーダンスの周波数特性を目的変数とする回帰式を生成してよい。回帰式の詳細については後述する。回帰部２３０は、回帰式を状態推定部２４０に出力する。
【0044】
状態推定部２４０は、二次電池の状態を示す状態情報と変化情報との相関関係に基づき、二次電池の状態を推定する。
【0045】
状態情報は、二次電池のインピーダンスの周波数特性を有してよい。状態推定部２４０は、二次電池の変化情報とインピーダンスの周波数特性との相関関係に基づき、変化情報に対応する二次電池のインピーダンスの周波数特性を推定してよい。状態推定部２４０は、回帰部２３０が生成した回帰式に基づき、二次電池の変化情報からインピーダンスの周波数特性を推定してよく、推定したインピーダンスの周波数特性に基づき、二次電池の状態を推定してよい。二次電池の状態の推定の詳細については後述する。
【0046】
状態推定部２４０は、機械学習を用いて生成されたモデルに基づいて、変化情報からインピーダンスの周波数特性を予測してもよい。例えば、回帰木またはランダムフォレスト（Ｒａｎｄｏｍ Ｆｏｒｅｓｔ）などの木分析、ニューラルネットワーク、ベイズ分析、または、これらの組み合わせなどにより予測モデルを学習し、変化情報からインピーダンスの周波数特性を予測してよい。
【0047】
状態推定部２４０は、推定したインピーダンスの周波数特性、二次電池の状態等の処理結果を、出力部１４０に出力してよい。
【0048】
図１に示した二次電池状態推定装置１００によれば、測定に長時間を要するインピーダンスの周波数特性の測定を行うことなく、簡便かつ迅速に二次電池の劣化状況等の状態を推定することができる。
【0049】
図１に示した二次電池状態推定装置１００は、二次電池を電源に含むシステム中に備えられてよい。例えば、二次電池状態推定装置１００は、蓄電モジュール、電力回生システム、電力負荷平準化システム、無停電電源システム、非接触給電システム、エナジーハーベストシステム、自然エネルギー蓄電システム、電動パワーステアリングシステム、非常用電源システム、インホイールモーターシステム、アイドリングストップシステム、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、電動バイク、急速充電システム、携帯電話、スマートフォン、パソコン、又は蓄電システムなどに備えられてよい。これらの二次電池を電源に含むシステムを二次電池デバイスともいう。
【0050】
例えば、二次電池状態推定装置１００は、スマートフォン等の二次電池デバイス中に備えられ、又は、二次電池デバイスに記憶されるＯＳ又はアプリケーション等のプログラムにより実装されてよい。ここで、ユーザ／システムの操作に応じて、又は、定期的に、二次電池デバイスは、二次電池状態推定装置１００を利用して搭載する二次電池の劣化状況を診断してよい。
【0051】
本実施形態の二次電池状態推定装置１００を備えたシステムにより、充放電サイクルで測定した電圧及び電荷量に基づき、簡便かつ迅速に二次電池の劣化状況等の状態を把握することができ、電源に起因するトラブルを回避できる。
【0052】
次に、二次電池状態推定方法について説明する。本実施形態の二次電池状態推定方法は、二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報の異なるサイクルにおける変化に基づいて、二次電池の状態を推定する。
【0053】
図２は、本実施形態の二次電池状態推定方法の処理フローの一例を示す。二次電池状態推定装置１００は、図２のＳ１００からＳ５００の処理を行うことにより、二次電池の状態を推定することができる。なお、説明の便宜上、Ｓ１００からＳ５００の処理を順番に説明するが、これらの処理は少なくとも一部が並列に実行されるものであってもよいし、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各ステップを入れ替えて実行されてもよいし、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で一部のステップを省略して実行されてもよい。
【0054】
図２に示す二次電池状態推定方法は、対応情報取得段階Ｓ１００、変化情報取得段階Ｓ２００、測定段階Ｓ３００、回帰段階Ｓ４００及び状態推定段階Ｓ５００を備える。
【0055】
また、本実施形態では、上記のＳ１００～Ｓ５００を実行させるコンピュータプログラムを提供する。プログラムは、上記の二次電池状態推定装置１００の記憶部１３０に格納されてよい。また、二次電池状態推定装置１００は、上記のＳ１００～Ｓ５００を実行するプログラムを格納したコンピュータであってよい。
【0056】
上記処理フローにおいて、まずＳ１００を実行してよい。Ｓ１００において、二次電池状態推定装置１００は、二次電池の電圧の変化量に対する電荷量の変化量である変化量比率と、二次電池の電圧及び／又は電荷量との対応を示す対応情報を取得する。
【0057】
図３は、対応情報取得段階Ｓ１００の一例を示す。Ｓ１００はＳ１１０～Ｓ１５０を実行することにより、実現されてよい。
【0058】
まずＳ１１０において、対応情報取得部２１０は、二次電池の充放電サイクルのサイクル回数Ｎ（Ｎ≧１）における複数の時点の二次電池の複数の電圧及び複数の電荷量を取得する。初回のＳ１１０においてＮ＝１であってよく、２回目以降のＳ１１０においてＮは予め定められた数（例えば１又は１０）ずつ増加していくものであってよい。
【0059】
Ｓ１１０において、測定部１１０は、Ｎサイクル目における二次電池の電圧及び電荷量を測定してよい。これに代えて測定部１１０は、既に測定済みで記憶済みの二次電池の電圧及び電荷量から、Ｎサイクル目の数値を読み出してもよい。
【0060】
次にＳ１２０において、対応情報取得部２１０は、複数の電圧及び／又は電荷量を平均化し、それぞれ平均化電圧及び／又は平均化電荷量を取得する。対応情報取得部２１０は、例えば、サイクル回数Ｎの時点Ｔにおいて、時点Ｔの周辺の特定の時間内の複数の時点で複数の電圧及び／電荷量を取得し、取得した複数の電圧及び／又は電荷量の値を平均して、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を取得してよい。
【0061】
なお、平均化する電圧及び電荷量の値の個数は、時点Ｔの前後２～２０時点の電圧及び電荷量の値が用いられてよい。例えば、対応情報取得部２１０は、時点Ｔとその前後５時点ずつの１１時点の電圧及び／又は電荷量の値を平均化してもよい。平均化電圧及び／又は平均化電荷量の値が離散的となる場合は、対応情報取得部２１０は、平均化する電圧及び電荷量の値の個数を増やしてもよい。
【0062】
図４は、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を用いた変化量比率の算出方法の一例を示す。図４の具体例では、対応情報取得部２１０は、時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３において、それぞれ、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３とその前後の複数の時点で取得した電圧１１０２、１１０４及び１１０６の値を平均して、それぞれ時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３における平均化電圧１２０２、１２０４及び１２０６の値Ｖ１、Ｖ２及びＶ３を算出する。
【0063】
また、対応情報取得部２１０は、時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３において、それぞれ、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３とその前後の複数の時点で取得した電荷量１１１２、１１１４及び１１１６の値を平均して、それぞれ時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３における平均化電荷量１２１２、１２１４及び１２１６の値Ｑ１、Ｑ２及びＱ３を算出する。
【0064】
次に、Ｓ１３０において、対応情報取得部２１０は、複数の平均化電圧及び／又は平均化電荷量を用いて変化量比率を算出する。対応情報取得部２１０は、例えば、サイクル回数Ｎにおける所定の時間間隔で取得した複数の平均化電圧の変化量を計算し、当該時間間隔で取得した複数の平均化電荷量の変化量を計算して、電圧の変化量に対する電荷量の変化量を計算することで、変化量比率を算出してよい。
【0065】
変化量比率を取得する時点の間隔は、充放電サイクルにかかる時間、電圧及び電荷量の変化の速度に基づき設定されてよい。対応情報取得部２１０は、例えば、変化量比率を取得する時間の間隔を、１０秒から１０分の間にしてよい。具体的には、１分間隔としてもよい。
【0066】
図４の例において、対応情報取得部２１０は、時点Ｔ２における電圧の変化量１３０２及び電荷量の変化量１３１２を、それぞれ、ｄＶ（Ｔ２）＝Ｖ２－Ｖ１及びｄＱ（Ｔ２）＝Ｑ２－Ｑ１で算出してよい。また、対応情報取得部２１０は、Ｔ３における電圧の変化量１３０４及び電荷量の変化量１３１４を、それぞれ、ｄＶ（Ｔ３）＝Ｖ３－Ｖ２及びｄＱ（Ｔ３）＝Ｑ３－Ｑ２で算出してよい。対応情報取得部２１０は、時点Ｔ２及びＴ３における変化量比率を、それぞれｄＱ／ｄＶ（Ｔ２）＝ｄＱ（Ｔ２）／ｄＶ（Ｔ２）、ｄＱ／ｄＶ（Ｔ３）＝ｄＱ（Ｔ３）／ｄＶ（Ｔ３）で算出してよい。
【0067】
Ｓ１３０において、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を用いる変化量比率の算出方法を適用することで、本実施形態の二次電池状態推定方法は、二次電池の充放電サイクルにおいて電圧値の局所的な変化が生じ、電圧の値が離散的になったとしても、影響を最小限にし、連続的な変化量比率を取得することを可能にする。これにより、変化量比率の極大値を明確に判別することができる。なお、変化量比率の算出に当たり、対応情報取得部２１０は、平均化電圧及び／又は平均化電荷量を用いなくてもよい。
【0068】
図５は、変化量比率の算出方法の他の一例を示す。対応情報取得部２１０は、充電開始後の時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれで取得した電圧１１２２、１１２４及び１１２６の値をＶ１、Ｖ２及びＶ３とし、時点Ｔ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれで取得した電荷量１１３２、１１３４、及び１１３６の値をＱ１、Ｑ２及びＱ３としたとき、Ｔ２における電圧の変化量１３２２及び電荷量の変化量１３３２は、それぞれ、ｄＶ（Ｔ２）＝Ｖ２－Ｖ１及びｄＱ（Ｔ２）＝Ｑ２－Ｑ１で算出してよい。また、対応情報取得部２１０は、Ｔ３における電圧の変化量１３２４及び電荷量の変化量１３３４は、それぞれ、ｄＶ（Ｔ３）＝Ｖ３－Ｖ２及びｄＱ（Ｔ３）＝Ｑ３－Ｑ２で算出してよい。
【0069】
このとき、対応情報取得部２１０は、時点Ｔ２及びＴ３における変化量比率を、それぞれｄＱ／ｄＶ（Ｔ２）＝ｄＱ（Ｔ２）／ｄＶ（Ｔ２）、ｄＱ／ｄＶ（Ｔ３）＝ｄＱ（Ｔ３）／ｄＶ（Ｔ３）で算出してよい。このように電圧や電荷量を平均化せずにそのまま用いてもよい。
【0070】
Ｓ１３０において、対応情報取得部２１０は、複数の補間電圧及び／又は複数の補間電荷量を用いて、変化量比率を算出してもよい。対応情報取得部２１０は、Ｓ１１０において取得した複数の時点の電圧及び電荷量の測定値から、測定値を取得していない時点の電圧及び電荷量を補間により予測して、補間電圧及び／又は補間電荷量を取得してよい。対応情報取得部２１０は、従来知られた補間公式を適用して補間電圧及び補間電荷量を取得してよい。
【0071】
次に、Ｓ１４０において、対応情報取得部２１０は、変化量比率の極大値並びに極大値に対応する電圧及び／又は電荷量であるピーク位置を取得する。ピーク位置とは、変化量比率と電圧及び／又は電荷量とを座標軸上にプロットしたとき、変化量比率が極大値を示すときの電圧及び／又は電荷量の座標軸上の位置を意味する。
【0072】
図６は、ピーク位置の例を示す。図６のグラフの縦軸は変化量比率（ｄＱ／ｄＶ）を示し、横軸は電圧（Ｖ）を示す。図６において、サイクル回数（Ｎ）として、２回目、３０回目、５０回目及び１００回目でそれぞれ取得した二次電池の電圧と変化量比率（ｄＱ／ｄＶ）を、それぞれ横軸及び縦軸にプロットした電圧－変化量比率曲線１４１０、１４２０、１４３０及び１４４０が示されている。
【0073】
図６の例においては、電圧－変化量比率曲線１４１０、１４２０、１４３０及び１４４０では、それぞれ極大値と極大値に対応する電圧のピーク値が現れる。例えば、電圧３．６０から３．７５Ｖの間に、電圧－変化量比率曲線１４１０、１４２０、１４３０及び１４４０で、それぞれピーク１４１２、１４２２、１４３２及び１４４２が存在する。
【0074】
対応情報取得部２１０は、ピーク位置として、図６で示すピーク１４１２の座標における電圧と当該変化量比率のペア（１４１６、１４１４）、及び、ピーク１４４２の座標における電圧と当該変化量比率のペア（１４４６、１４４４）を取得する。対応情報取得部２１０は、ピーク１４２２及びピーク１４３２の座標も同様に取得してよい。
【0075】
Ｓ１５０において、対応情報取得部２１０は、Ｓ１１０～Ｓ１５０のループを終了するか否か判断する。例えば、対応情報取得部２１０は、全てのサイクルについてＳ１１０～Ｓ１５０のループを完了したと判断する場合（すなわちＮ＝終了サイクルの場合）、Ｓ１００を終了させてＳ２００へ処理を進める。全てのサイクルについてループの処理が完了していないと判断する場合、Ｎの値をＮ＋ｎに更新した上で、再びＳ１１０からＳ１５０を実行する。なお、異なるサイクルは、サイクル回数Ｎの次のサイクル（図３におけるｎ＝１）であってよいが、ｎが２以上離れた回数のサイクルであってもよい。例えば、ｎ＝１００であってもよい。
【0076】
二次電池状態推定装置１００は、Ｓ１００の次に、Ｓ２００を実行する。変化情報取得部２２０は、Ｓ２００において、Ｓ１００で測定した複数の異なるサイクル回数Ｎａ、Ｎｂ（Ｎｂ＞Ｎａ）でそれぞれ取得した、変化量比率の極大値並びに極大値に対応する電圧及び／又は電荷量のピーク位置に基づき、異なるサイクルＮａ、Ｎｂの間の極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量を取得する。Ｎａ及びＮｂは予め定められていてよく、又は、二次電池状態推定装置１００のユーザが都度入力してもよい。
【0077】
変化情報取得部２２０は、サイクルＮｂで取得された極大値、ピーク電圧及びピーク電荷量の値とＮａで取得された極大値、ピーク位置の電圧及び電荷量の値の差を算出することで、極大値変化量、ピーク電圧変化量及びピーク電荷量変化量を取得してよい。
【0078】
例えば、変化情報取得部２２０は、ピーク位置の電圧と変化量比率のペアとして、サイクルＮａで（Ｖａ、ｄＱ／ｄＶ（Ｖａ））を取得し、サイクルＮｂで（Ｖｂ、ｄＱ／ｄＶ（Ｖｂ））を取得した場合、ピーク電圧変化量を、ピーク電圧変化量＝Ｖｂ－Ｖａで算出してよく、極大値変化量を、極大値変化量＝ｄＱ／ｄＶ（Ｖｂ）－ｄＱ／ｄＶ（Ｖａ）で算出してよい。
【0079】
また、変化情報取得部２２０は、ピーク位置の電荷量と変化量比率のペアとして、サイクルＮａで（Ｑａ、ｄＱ／ｄＶ（Ｑａ））を取得し、サイクルＮｂで（Ｑｂ、ｄＱ／ｄＶ（Ｑｂ））を取得した場合、ピーク電荷量変化量を、ピーク電荷量変化量＝Ｑｂ－Ｑａで算出してよく、極大値変化量を、極大値変化量＝ｄＱ／ｄＶ（Ｑｂ）－ｄＱ／ｄＶ（Ｑａ）で算出してよい。
【0080】
ここで、サイクル回数Ｎａは、二次電池の劣化が比較的少ないサイクルの回数であってよい。例えばＮａ＝１～１０であってよい。
【0081】
図６で示す例では、Ｎａ＝２として２回目のサイクルにおける電圧－変化量比率曲線１４１０のピーク１４１２は、極大値１４１４と電圧のピーク位置１４１６である。また、Ｎｂ＝１００として１００回目のサイクルにおける電圧－変化量比率曲線１４４０のピーク１４４２は、極大値１４４４と電圧のピーク位置１４４６である。このとき、変化情報取得部２２０は、１００回目と２回目のサイクルにおける、極大値１４４４と１４１４の差を算出して、極大値変化量２０１０として取得してよい。また、変化情報取得部２２０は、電圧のピーク位置１４４６と１４１６の差を算出して、ピーク電圧変化量２０２０として取得してよい。
【0082】
なお、変化情報取得部２２０は、極大値変化量及びピーク電圧変化量を、電圧－変化量比率曲線１４１０と、電圧－変化量比率曲線１４２０又は１４３０との間で算出してもよい。このとき、変化情報取得部２２０は、極大値変化量及びピーク電圧変化量を、ピーク１４２２又は１４３２の極大値及びピーク位置に対し、ピーク１４１２の極大値及びピーク電圧との差分に基づいて算出してよい。また、変化情報取得部２２０は、極大値変化量及びピーク電圧変化量を、ピーク１４２４又は１４３４の極大値及びピーク位置に対し、ピーク１４１８の極大値及びピーク位置の差分に基づいて算出してもよい。
【0083】
二次電池状態推定装置１００は、Ｓ２００の次にＳ３００を実行する。測定部１１０は、回帰段階Ｓ４００における目的変数とするため、Ｓ３００において、二次電池のインピーダンスの周波数特性の測定値を取得する。測定部１１０は、周波数応答解析器（ＦＲＡ） を用いて、二次電池のインピーダンスの周波数特性を測定してよい。
【0084】
図７は、インピーダンスの周波数特性の一例を示す。図７のグラフの縦軸はインピーダンス（Ω）を示し、横軸は周波数（Ｈｚ）を示す。図７において、周波数応答解析器で、二次電池のサイクル前と後で取得した周波数とインピーダンスを、それぞれ横軸及び縦軸にプロットした周波数－インピーダンス曲線３０１０及び３０２０が示されている。
【0085】
二次電池は、充放電サイクルの回数の増加に伴い、徐々に電極等の劣化が進行するが、劣化が進行する電極に応じ、インピーダンスに特徴的な変化が生じる。例えば、正極の劣化の進行に伴い、１．０～１００Ｈｚの周波数域３０３０（「正極領域」ということがある。）において、インピーダンスの極大値に特徴的な変化３０４０が生じる。また、負極の劣化の進行に伴い、１０００～１０００００Ｈｚの周波数域３０５０（「負極領域」ということがある。）において、インピーダンスの極大値に特徴的な変化３０６０が生じる。
【0086】
したがって、測定部１１０は、Ｓ３００において、正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量、及び、負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量を、二次電池の状態を示す状態情報であるインピーダンスの周波数特性として取得することができる。測定部１１０は、正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量、及び、負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量を、Ｓ１００で二次電池について対応情報を取得したサイクル回数を含むサイクルで取得してよい。
【0087】
なお、本実施形態では、二次電池状態推定装置１００が、Ｓ２００の次にＳ３００を実行する順序で説明したが、Ｓ３００は、Ｓ４００の実行前であれば、どの段階で行ってもよい。例えば、二次電池状態推定装置１００は、Ｓ１００の前にＳ３００を実行してもよい。
【0088】
Ｓ２００及びＳ３００で、極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量並びにインピーダンスの周波数特性の測定値を取得した後、二次電池状態推定装置１００は、Ｓ４００を実行する。Ｓ４００において、回帰部２３０は、極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量並びにインピーダンスの周波数特性の測定値に基づき、回帰式を作成する。回帰部２３０は、説明変数を極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量とし、目的変数をインピーダンスの周波数特性として、回帰式を生成してよい。
【0089】
回帰部２３０は、従来知られた回帰分析の手法を適用してよい。例えば、リッジ回帰、ＰＬＳ回帰、ＳＶＲ等の回帰分析の手法を適用してよい。また、二次電池状態推定装置１００は、回帰式に替え、インピーダンスの周波数特性を、ニューラルネットワークなどの機械学習により予測モデルを学習し、当該予測モデルに基づき予測してもよい。
【0090】
以下に、Ｓ４００で生成する回帰式において、説明変数と目的変数の相関関係を検証した結果を示す。表１は、説明変数として用いた変化量比率の極大値変化量及びピーク電圧変化量と、目的変数として用いた正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量と負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量を示す。
【表1】
【0091】
図８Ａ及び図８Ｂは、回帰式の一例を示す。図８Ａは、説明変数として表１に示したピーク電圧変化量及び極大値変化量を用い、目的変数として、表１の正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量を用いて、リッジ回帰により作成した回帰式の例である。この具体例で、回帰部２３０は、ピーク電圧変化量をｘ、極大値変化量をｙ、正極領域のインピーダンスの極大値の変化量をｚで表したとき、ｚ＝５２．９４ｘ＋０．９５ｙ＋６．０１５の関係を示す回帰式を生成した。生成された回帰式は、説明変数と目的変数の間で強い相関（Ｒ２＝０．９２１）を有していた。
【0092】
図８Ｂは、説明変数として表１に示したピーク電圧変化量及び極大値変化量を用い、目的変数として、表１の負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量を用いて、ＰＬＳ回帰により作成した回帰式の例である。この具体例で、回帰部２３０は、ピーク電圧変化量をｘ、極大値変化量をｙ、負極領域のインピーダンスの極大値の変化量をｚで表したとき、ｚ＝１８．１２ｘ－１．１８ｙー１．３５の関係を示す回帰式を生成した。回帰式は、説明変数と目的変数の間で相関（Ｒ２＝０．５８８）を有していた。
【0093】
上記処理フローでは、Ｓ４００の終了後、Ｓ５００を実行する。Ｓ５００は、二次電池の状態を示す状態情報と変化情報との相関関係に基づき、二次電池の状態を推定する。
【0094】
図９は、状態推定段階Ｓ５００の一例を示す。Ｓ５００は、Ｓ５１０及びＳ５２０を実行することにより、実現されてよい。まずＳ５１０で、状態推定部２４０は、Ｓ４００で生成した回帰式に基づき、二次電池のインピーダンスの周波数特性を推定する。回帰式は、極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量を説明変数に含み、インピーダンスの周波数特性を目的変数に含んでよい。
【0095】
二次電池状態推定装置１００は、Ｓ５１０で説明変数として用いる極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量を、Ｓ１００について説明した方法と同様の方法で取得してよい。
【0096】
次に、Ｓ５２０で、状態推定部２４０は、Ｓ５１０で推定したインピーダンスの周波数特性から予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化の程度に基づいて、二次電池における電極の劣化を推定する。
【0097】
Ｓ５２０において、予め定められた周波数におけるインピーダンス値の変化は、正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量及び／又は負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量であってよい。正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量及び／又は負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量については、上述した説明がそのまま適用されてよい。Ｓ５２０において、状態推定部２４０は、複数のサイクルについて、Ｓ５１０で回帰式に基づき推定した正極領域のインピーダンスの極大値の変化量、及び、負極領域のインピーダンスの極大値の変化量を、グラフ上にプロットし描写したグラフの形状に基づき、サイクル回数による二次電池の劣化状態を推定できる。
【0098】
図１０Ａから１０Ｃは、状態推定段階Ｓ５００の具体例を示す。図１０Ａから１０Ｃは、正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量（Ω）及び負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量（Ω）を、それぞれ横軸及び縦軸にプロットしたグラフを示す。
【0099】
図１０Ａでは、正極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量と負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量との関係を示す曲線５０１０が、略直線状のグラフ形状を示す。このとき、状態推定部２４０は、二次電池の正極と負極とがサイクル回数の増加に伴い一様に劣化すると推定できる。
【0100】
図１０Ｂでは、サイクル回数の増加に伴い曲線５０２０が折れ曲がり、負極領域におけるインピーダンスの極大値の変化量が、正極領域における極大値の変化量に対し、急激に増加するグラフ形状を示す。このとき、状態推定部２４０は、曲線５０２０の折れ曲がりを示すサイクル回数の付近で、負極の劣化が急激に進行する劣化状態と推定できる。
【0101】
図１０Ｃでは、曲線５０３０において正極領域における極大値の増加が、負極領域における極大値の変化に比べて大きいグラフ形状を示す。このとき、状態推定部２４０は、二次電池において正極の劣化の進行が早いことが推定できる。
【0102】
Ｓ５００において、状態推定部２４０は、状態変化情報に基づき、二次電池の状態を推定してもよい。例えば、状態推定部２４０は、電圧－電荷量比率曲線におけるピーク位置の極大値の変化及び電圧及び／又は電荷量の変化と二次電池の劣化特性の相関に基づき、二次電池の劣化を推定してよい。
【0103】
図６に示したピーク位置の例において、電圧３．６０Ｖから３．７５Ｖの間に存在するピークは、変化量比率の極大値の変化が二次電池の負極の劣化と相関があり、ピーク位置における電圧の変化が正極電位の上昇及び内部抵抗の増加と相関がある。したがって、状態推定部２４０は、電圧－電荷量比率曲線におけるピーク位置の極大値の変化及び電圧及び／又は電荷量の変化に基づき、二次電池において劣化が正極、負極のいずれで進行してるか等、劣化の進行状況を推定することができる。
【0104】
図１１は、本実施形態の二次電池状態推定方法のフローの変形例を示す。本実施形態の二次電池状態推定方法は、既存の回帰式を流用できる場合は、図２で示した処理フローのうち、測定段階Ｓ４００及び回帰段階Ｓ５００を省略してよい。
【0105】
本実施形態の二次電池状態推定方法により、インピーダンスの周波数特性の測定値と、極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量との間で回帰式を作成し、二次電池の極大値変化量及び／又はピーク電圧変化量及び／又はピーク電荷量変化量に基づき、インピーダンスの周波数特性を推定することが可能となる。また、インピーダンスの周波数特性として、二次電池の劣化に伴うインピーダンスの特徴的な変化量を選定することで、二次電池についてサイクルごとのインピーダンスを測定しなくても、電圧と電荷量の測定値に基づいて、二次電池のどの電極の劣化が進行しているかなど、劣化等の状態を推定することができる。
【0106】
図１２は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【0107】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【0108】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【0109】
通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【0110】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【0111】
プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【0112】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【0113】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【0114】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【0115】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【0116】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0117】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0118】
１００ 二次電池状態推定装置
１１０ 測定部
１２０ 入力部
１３０ 記憶部
１４０ 出力部
２００ 演算部
２１０ 対応情報取得部
２２０ 変化情報取得部
２３０ 回帰部
２４０ 状態推定部
１１０２ 電圧
１１０４ 電圧
１１０６ 電圧
１１１２ 電荷量
１１１４ 電荷量
１１１６ 電荷量
１１２２ 電圧
１１２４ 電圧
１１２６ 電圧
１１３２ 電荷量
１１３４ 電荷量
１１３６ 電荷量
１２０２ 平均化電圧
１２０４ 平均化電圧
１２０６ 平均化電圧
１２１２ 平均化電荷量
１２１４ 平均化電荷量
１２１６ 平均化電荷量
１３０２ 電圧の変化量
１３０４ 電圧の変化量
１３１２ 電荷量の変化量
１３１４ 電荷量の変化量
１３２２ 電圧の変化量
１３２４ 電圧の変化量
１３３２ 電荷量の変化量
１３３４ 電荷量の変化量
１４１０ 電圧－変化量比率曲線
１４２０ 電圧－変化量比率曲線
１４３０ 電圧－変化量比率曲線
１４４０ 電圧－変化量比率曲線
１４１２ ピーク
１４１４ 極大値
１４１６ 電圧のピーク位置
１４１８ ピーク
１４２２ ピーク
１４２４ ピーク
１４３２ ピーク
１４３４ ピーク
１４４２ ピーク
１４４４ 極大値
１４４６ 電圧のピーク位置
２０１０ 極大値変化量
２０２０ ピーク電圧変化量
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード
３０１０ 周波数－インピーダンス曲線
３０２０ 周波数－インピーダンス曲線
３０３０ 正極領域
３０４０ 特徴的な変化
３０５０ 負極領域
３０６０ 特徴的な変化
５０１０ 曲線
５０２０ 曲線
５０３０ 曲線
１１０ 測定部
１２０ 入力部
１３０ 記憶部
１４０ 出力部
２００ 演算部
２１０ 対応情報取得部
２２０ 変化情報取得部
２３０ 回帰部
２４０ 状態推定部
１１０２ 電圧
１１０４ 電圧
１１０６ 電圧
１１１２ 電荷量
１１１４ 電荷量
１１１６ 電荷量
１１２２ 電圧
１１２４ 電圧
１１２６ 電圧
１１３２ 電荷量
１１３４ 電荷量
１１３６ 電荷量
１２０２ 平均化電圧
１２０４ 平均化電圧
１２０６ 平均化電圧
１２１２ 平均化電荷量
１２１４ 平均化電荷量
１２１６ 平均化電荷量
１３０２ 電圧の変化量
１３０４ 電圧の変化量
１３１２ 電荷量の変化量
１３１４ 電荷量の変化量
１３２２ 電圧の変化量
１３２４ 電圧の変化量
１３３２ 電荷量の変化量
１３３４ 電荷量の変化量
１４１０ 電圧－変化量比率曲線
１４２０ 電圧－変化量比率曲線
１４３０ 電圧－変化量比率曲線
１４４０ 電圧－変化量比率曲線
１４１２ ピーク
１４１４ 極大値
１４１６ 電圧のピーク位置
１４１８ ピーク
１４２２ ピーク
１４２４ ピーク
１４３２ ピーク
１４３４ ピーク
１４４２ ピーク
１４４４ 極大値
１４４６ 電圧のピーク位置
２０１０ 極大値変化量
２０２０ ピーク電圧変化量
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード
３０１０ 周波数－インピーダンス曲線
３０２０ 周波数－インピーダンス曲線
３０３０ 正極領域
３０４０ 特徴的な変化
３０５０ 負極領域
３０６０ 特徴的な変化
５０１０ 曲線
５０２０ 曲線
５０３０ 曲線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
