JP2007078661A

JP2007078661A - 蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法及びその装置

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Publication number: JP2007078661A
Application number: JP2005270917A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 貴史木村; Toshiyuki Sato; 敏幸佐藤; Fumikazu Iwahana; 史和岩花; Takashi Iijima; 崇飯島; Yuichi Watanabe; 勇一渡辺
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: CN101243325B; JP5220269B2; CN101243325A

Abstract

【課題】蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法において、充電状態と劣化状態の双方の検知を同列で精度良く行って電池の最適な管理を行うこと。
【解決手段】劣化状態量の設定値に基づいて充電状態量算出手段により蓄電池の充電状態量を求め、ついで前記充電状態量に基づいて劣化状態量算出手段により前記蓄電池の劣化状態量を求めることを２回以上の所定回数で繰り返し、前記所定回数で繰り返すことにより最後に求められた前記劣化状態量を劣化状態量出力値として出力し、最後に求められた前記充電状態量を充電状態量出力値として出力し、前記劣化状態量出力値をメモリに記憶すること。
【選択図】図７

Description

本発明は、蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法及び検知装置に関する。

蓄電池の充電状態を検知する方法として、例えば下記の特許文献１に記載のように、電池電圧と充電状態の関係（線形性）を用いることにより、電池電圧を測定して充電状態を推定する方法がある。

この方法を用いる場合には、充電あるいは放電による分極状態の影響により電池電圧に大きな変動が生じるので、安定した電池電圧を測定することができない。特に、自動車においては、エンジンの始動時や始動後に蓄電池から各負荷へ電力供給があり、しかも充電器から蓄電池への充電もあることから、蓄電池の充電と放電が繰り返し行われるので、安定した電池電圧を得ることができず、線形性から求める充電状態量の推定に非常に大きな誤差が生じていた。

このため、自動車に搭載される蓄電池において、特に通常は負荷が接続されずに緊急時のみに負荷へ電力を供給する蓄電池においては、ドアの開放信号の発生からエンジンが始動するまでの期間に電池電圧を測定し、この期間の電池電圧の測定データを線形式に代入して充電状態量を推定する方法や、長時間タイマーを稼働させて一定の間隔で電池電圧を取得することにより安定した電圧値を得て充電状態を推定する方法などがあるが、いずれも測定値をそのまま用いる方法であり、蓄電池の劣化状態などを考慮していないので、正確性に欠ける。

また、充電時の蓄電池の充電状態を推定する方法としては、電流を時間積算して充電量を算出し、これを電池容量と比較、正規化することにより行う方法がある。

しかし、蓄電池の電池容量は、蓄電池の劣化が進行するにつれて初期の電池容量から低下・減少するので、その劣化の進行につれて算出した充電状態の精度は初期値に比べて低くなる。特に、放電等によりＳＯＣ量が低い場合にはその傾向が顕著に表れる。この対策として、下記の特許文献１、特許文献２に記載されているように、電池容量の劣化補正を行う方法が以前より知られている。

文献２、文献３に記載されている電池容量劣化補正方法は、蓄電池の放電電流と電池電圧の関係を充電状態量毎に算出するＩＶ法によって得られた高負荷時残存容量に基づいて満充電時（充電状態量：１００％）の残存容量を推定し、これを電池容量で割ることにより劣化度を算出し、その劣化度により電池容量を補正する方法である。
これらの方法も、測定したその時点での充電状態量を示すものであり、この数値のみで判定を行うには正確性に欠ける。

劣化状態を検知する方法としては、電池の内部抵抗の増加により劣化状態を検知する方法、蓄電池を放電させてその放電時の電圧から劣化状態を検知する方法、蓄電池の容量を放電時の電圧から推定することにより劣化状態を検知する方法などがある。しかし、いずれの方法も、測定したその時点での劣化状態量を示すものであり、温度などの要因を考慮していないので、その数値のみで判定を行うには正確性に欠ける。
特表２００４−５３０８８０号公報特開平６−５９００３号公報特開２０００−１６６１０９号公報

蓄電池は条件・状態により充放電能力が大きく変化する。その条件・状態としては、充電状態量の変化や、蓄電池の劣化がある。その充電状態量の算出の基になる蓄電池内部の蓄積量は環境による温度変化、充電あるいは放電により変化する。

充電状態量は通常、長時間放電時の放電能力、放電特性により規定されるため、蓄電池の劣化は必然的に充電状態量の算出にも影響を及ぼす。一方、劣化状態を算出する場合には、その定義にもよるが、充電状態量も少なからず影響する。従って、充電状態量と劣化状態量についてはなんらかの方法によって補正を行っていた。
しかし、これまでの検知方法では、充電状態を算出する際の劣化補正や、劣化状態を算出する際の充電状態量補正といった検知方法個々での条件因子で考慮されていたために、劣化状態検知と充電状態検知の双方の精度に違いが生じ易く、蓄電池の最適な管理が難しくなる。

本発明の目的は、充電状態と劣化状態の双方の検知を同列で精度良く行って電池の最適な管理を行える蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法及びその装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明の第１の態様は、蓄電池の電圧又は電流の測定に基づいて充電状態量算出手段により前記蓄電池の充電状態量を求め、前記充電状態量に基づいて劣化状態量算出手段により前記蓄電池の劣化状態量を求めた後に、さらに、前記劣化状態量算出手段により求められた最前の前記劣化状態量に基づいて前記充電状態量算出手段により前記蓄電池の充電状態量を求め、前記充電状態量算出手段により求められた最前の前記充電状態量に基づいて前記充電劣化状態量算出手段により前記蓄電池の劣化状態量を求める処理を１回又は２回以上の所定の繰り返し回数で行い、最後に求められた前記劣化状態量を劣化状態量出力値として出力し、最後に求められた前記充電状態量を充電状態量出力値として出力し、前記劣化状態量出力値をメモリに記憶することを特徴とする蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法である。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記充電状態量出力値もメモリに記憶することを特徴とする。
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記所定の繰り返し回数は、前記劣化状態量が所定範囲に収束する回数であることを特徴とする。
本発明の第４の態様は、第１乃至第３の態様のいずれかにおいて、充電状態量算出手段により最初に求められる前記充電状態量は、予め設定された初期値か前記メモリに記憶された前回の前記劣化状態出力値かのいずれかに基づいて補正されて求められる値であることを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記劣化状態量算出手段は、前記蓄電池の内部インピーダンスの測定値を前記充電状態量に基づいて補正することにより前記劣化状態量を求めることを特徴とする。
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記内部インピーダンスの前記測定値は、前記蓄電池の測定時温度下の値から所定温度下の値に補正されることを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様において、前記充電状態量算出手段は、前記蓄電池の開回路電圧の測定値、又は該測定値を初期値若しくは最新の前記劣化状態量に基づいて補正した値を関数に代入して前記充電状態量を求めることを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記充電状態量算出手段は、前記蓄電池の放電電流又は充電電流に基づいて充電状態量変化分を求め、該充電状態量変化分を最前の前記充電状態量に加算して求めた値を最新の前記劣化状態量に基づいて算出することを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の記憶回数に対する変化の傾きを求め、前記記憶回数のうちの最新の前記劣化状態量出力値が、許容範囲内にある場合には前記劣化状態出力値の前記メモリへの記憶を真値として確定する一方、前記許容範囲から外れている場合には前記最新の前記劣化状態量出力値を前記メモリから消去して再び前記充電状態量出力値と前記劣化状態量出力値を測定及び／又は算出して求めることを特徴とする。
本発明の第１０の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の記憶回数に対する変化の傾きを求め、前記記憶回数のうちの最新の前記劣化状態量出力値が、前記許容範囲から外れている場合には異常として警告を発することを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、最初に蓄電池の電圧又は電流の測定に基づく一方、初回以降は前記蓄電池の劣化状態量に基づいて蓄電池の充電状態量を２回以上の所定回数で繰り返して算出し、最終の算出後に充電状態量出力値として出力する充電状態量算出手段と、前記充電状態量算出手段による算出ごとに前記充電状態量に基づいて前記蓄電池の前記劣化状態量を算出して最終の算出後に劣化状態量出力値として出力する劣化状態量算出手段と、前記所定回数で繰り返すことにより最後に求められた前記劣化状態量出力値と前記充電状態量出力値のうち少なくとも前記劣化状態量出力値を複数記憶するメモリとを有することを特徴とする蓄電池の劣化状態・充電状態の検知装置である。

本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の回数に対する変化に基づいて該変化の傾きを求め、前記３回以上の前記回数のうち最新の前記劣化状態量出力値が、許容範囲内にある場合には前記劣化状態量出力値を真値として確定する一方、前記許容範囲から外れている場合には前記最新の前記劣化状態量出力値を前記メモリから消去して再び前記充電状態量出力値と前記劣化状態量出力値を求める制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、劣化状態量の算出と充電状態量の算出は、互いに影響を及ぼす互いの状態量を互いの検知最中に２回以上の所定回数繰り返して取得して補正し合うことにより劣化状態量と充電状態量を最終的に求めるようにしたので、劣化状態量と充電状態量をほぼ同じ時点で高い精度で検知することができる。
また、劣化状態量をメモリに格納することにより前回値又は前々回値などと比較して、各状態量の検知の誤りや検知異常を検出して蓄電池の適切な管理を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態に係る蓄電池の劣化状態検知、充電状態検知を行う装置を示す構成図である。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池の劣化状態検知、充電状態検知装置を示すブロック図である。
図１において、蓄電池１には、蓄電池１から負荷２に供給される電流を制御する放電回路３と、充電電力供給用の充電回路４と、開回路時の劣化状態、充電状態を測定するための劣化状態検知・充電状態検知部１０とが接続されている。

劣化状態検知・充電状態検知部１０は、蓄電池１の正電極と負電極に接続されて蓄電池１の内部インピーダンスを測定する内部インピーダンス測定手段１１と、内部インピーダンスのデータを記憶する内部インピーダンスメモリ部１２と、内部インピーダンスメモリ部１２から内部インピーダンスのデータを取得してこれを電池温度に基づいて補正する内部インピーダンス補正手段１３と、蓄電池１に取り付けられた温度センサ５の出力信号に基づいて蓄電池１の温度を測定する電池温度測定手段１５と、蓄電池１の電池温度のデータを記憶する電池温度メモリ部１６と、蓄電池１の両電極に接続されて開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）を測定するＯＣＶ測定手段１７と、ＯＣＶ測定手段１７によるＯＣＶの測定値を記憶するＯＣＶ値メモリ部１８と、ＯＣＶ値メモリ部１８に記憶された実測データを内部インピーダンスの値に応じて補正するＯＣＶ値補正手段１９と、ＯＣＶ値補正手段１９により補正されたＯＣＶの値に基づいて充電状態量（ＳＯＣ量）を算出する充電状態量算出手段２０と、内部インピーダンス補正手段１３から出力される内部インピーダンスデータの補正値を充電状態量に基づいてさらに補正する内部インピーダンス算出手段１４とを有している。

上記の内部インピーダンスメモリ部１２は、内部インピーダンス測定手段１１の測定が初回の場合には予め記憶させておいた初期値をＯＣＶ値補正手段１９に出力し、または、内部インピーダンス測定手段１１の測定が２回目以降の場合には内部インピーダンス算出手段１４による前回の最終補正値をＯＣＶ値補正手段１９に出力し、さらに、内部インピーダンス測定手段１１による内部インピーダンスの実測値を内部インピーダンス補正手段１３に出力する構成を有している。この場合の内部インピーダンスの値は、予め設定された充電状態の基準量における大きさである。
内部インピーダンスは蓄電池１の劣化とともに増加するので、その値は劣化状態量として定義される。

また、ＯＣＶ値補正手段１９は、切替手段２９を介して内部インピーダンスメモリ部１２又は内部インピーダンス算出手段１４のいずれかから内部インピーダンスの値Ｒ₁を入力し、さらにＯＣＶ値メモリ部１８からＯＣＶの実測値Ｖ₁を入力して、ついで図２に例示する内部インピーダンスとＯＣＶ値の関係に基づいて、蓄電池１のＯＣＶの実測による値Ｖ₁を新品時の値Ｖ₀に補正する構成を有している。

充電状態量算出手段２０は、ＯＣＶ値補正手段１９からＯＣＶの補正値を入力し、さらに図３に例示するような新品時の蓄電池１におけるＯＣＶと充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）の関係を示す関数にＯＣＶの補正値を代入してＳＯＣ量を算出するとともに、その算出量を内部インピーダンス算出手段１４に出力するように構成されている。また、充電状態量算出手段２０により２回以上の所定回数で繰り返して算出されたＳＯＣ量の最終値は、充電状態量出力手段２１を介して表示等の処理手段２３とＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４とに出力される。所定回数とは、例えば劣化状態量が所定範囲に収束する回数である。

なお、図３に示す関数は、その変化の条件因子として蓄電池１の温度があるので、電池温度メモリ部１５から温度測定値を入力してその温度の値に基づいて修正される。また、その関数は、内部インピーダンスによっても変わるので内部インピーダンス算出手段１４により補正された内部インピーダンスの値によって補正されてもよい。

内部インピーダンス補正手段１３は、内部インピーダンス測定手段１１により測定された蓄電池１の内部インピーダンスＲ₁を内部インピーダンスメモリ部１２を介して入力し、さらに電池温度メモリ部１６から電池温度の実測値を入力するとともに、図４に例示する内部インピーダンス・温度特性に基づいて、実測温度Ｔ₁下での内部インピーダンス値Ｒ₁を所定温度Ｔ₀（例えば常温）下での内部インピーダンス値Ｒ’に置換する補正を行い、さらに、その補正値を内部インピーダンス算出手段１４に出力するような構成を有している。なお、図４は、充電状態量の基準量Ｎ₀における特性である。

内部インピーダンス算出手段１４は、内部インピーダンス補正手段１３による補正値Ｒ’および充電状態量算出手段２０による算出値Ｎ_１を入力するとともに、図５に例示するような所定温度下でのＳＯＣ量と内部インピーダンス値の関係から、充電状態の基準量Ｎ₀での内部インピーダンスの値Ｒ’を充電状態の算出量Ｎ_１での内部インピーダンスの値Ｒ’’に補正する構成を有している。また、内部インピーダンス算出手段１４は、充電状態量算出手段２０の算出回数（所定回数ｎ）に応じて、その補正処理を繰り返して補正するとともに、その補正値を所定回数ｎの前の回ｎ−１までＯＣＶ値補正手段１９に切替手段２９を介して出力し、さらに所定回数ｎでは劣化状態量出力手段２２に出力するような構成を有している。

劣化状態量出力手段２２は、内部インピーダンスの補正値を劣化状態（ＳＯＨ: State Of Health）と定義して処理手段２３及びＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に出力する。
制御手段２５は、内部インピーダンス測定手段１１、電池温度測定手段１５、ＯＣＶ測定手段１７の測定のタイミングを指令し、さらに切替手段２９による入力信号の選択を指令し、所定温度の値を電池温度メモリ部１６に設定し、内部インピーダンスの初期値と充電状態の基準量と内部インピーダンス算出手段１４による最新の算出量とを内部インピーダンスメモリ部１２に書き込み、さらに、図２〜図５に示した特性を示す係数や関数を内部インピーダンス補正手段１３、内部インピーダンス算出手段１４、ＯＣＶ値補正手段１９及び充電状態量算出手段２０に記憶させるとともに、内部インピーダンス算出手段１４と充電状態量算出手段２０の繰り返し処理回数（所定回数）を設定するように構成されている。

また、制御手段２５は、図６に示すように、ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に記憶された劣化状態量（内部インピーダンス値）の測定回数に対する傾きとその許容範囲の閾値を求めるとともに、新たに入力された劣化状態量のデータが許容範囲からはみ出した場合に、ＯＣＶ測定手段１７、電池温度測定手段１５及び内部インピーダンス測定手段１１等に再度の検知指令信号を出力するか、又は、異常と判断して警報をならすなどの処理を行う構成となっている。
なお、上記の初期値、充電状態基準量等の条件、各補正係数、各特性等はコンピュータのメモリに格納され、また、算出、補正等の処理は、コンピュータのメモリに格納されたプログラムに従ってＣＰＵにより実行される。

次に、上記した劣化状態検知・充電状態検知装置１０により蓄電池１の劣化状態量と充電状態量を検知する方法を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、充電状態の基準量Ｎ₀での内部インピーダンスの初期値又は前回算出値を内部インピーダンスメモリ部１２に設定し、また、電池温度メモリ部１６に内部インピーダンス補正に必要な所定温度Ｔ₀を書き込む。さらに、図４に基づいた温度補正係数を内部インピーダンス補正手段１３に設定し、また、図５に基づいた充電状態量補正係数を内部インピーダンス算出手段１４に設定し、図２に基づいた内部インピーダンス補正・ＯＣＶ特性をＯＣＶ値補正手段１９に設定し、図３に示すＯＣＶと充電状態の関係を示す関数を充電状態量算出手段２０に設定する。これらの処理は制御手段２５によって行われる（図７のイ）。

次いで、制御手段２５の指令信号により電池温度測定手段１５とＯＣＶ測定手段１７はそれぞれ温度とＯＣＶの測定を行うとともに、測定された温度の測定値は温度メモリ部１６に記憶され、ＯＣＶ値はＯＣＶ値メモリ部１８に記憶される（図７のロ、ハ）。
続いて、ＯＣＶ値補正手段１９は、切替手段２９を介して内部インピーダンスの設定値を内部インピーダンスメモリ部１２から取得した後に（図７のニ）、図２に基づく内部インピーダンス補正係数に基づいてＯＣＶ値の実測値を例えば蓄電池１の新品状態のＯＣＶ値に補正する（図７のホ）。

ここで、ＯＣＶ値補正手段１９が取得する内部インピーダンスの設定値は、内部インピーダンス測定手段１１の測定が初回の場合には予め記憶させておいた初期値であり、また、内部インピーダンス測定手段１１の測定が２回目以降の場合には内部インピーダンス算出手段１４による前回の算出値である。
なお、図１においてＯＣＶ値メモリ部１８と充電状態量算出手段２０の間の破線で示すように、内部インピーダンスの設定値によるＯＣＶ値の補正を省略して、ＯＣＶ値の実測値をそのまま充電状態量算出手段２０に入力するようにしてもよい。

また、内部インピーダンス補正手段１３は、内部インピーダンス測定手段１１により測定された（図７のヘ）蓄電池１の内部インピーダンスの最新の実測値を内部インピーダンスメモリ部１２から取得し、さらに、蓄電池１の温度の実測値を電池温度メモリ部１６から取得する。その内部インピーダンスの測定値は測定時の蓄電池１の実際の温度下での値であるので、内部インピーダンス補正手段１３は、図４に基づく温度補正係数を用いて、内部インピーダンスの実測時の温度Ｔ₁下での内部インピーダンスの値Ｒ₁を所定温度Ｔ₀、例えば常温下での内部インピーダンスの値Ｒ’に置換する補正を行う（図７のト）。その補正値Ｒ’は、ＳＯＣを基準量Ｎ₀とした場合の値である。
なお、内部インピーダンスの測定は制御手段２５の指令に従って内部インピーダンス測定手段１１により行われ、その測定値は内部インピーダンスメモリ部１２に記憶される（図７のへ）。

一方、充電状態量算出手段２０は、予め設定された図３に示すようなＯＣＶとＳＯＣの関係を示す関数にＯＣＶ値補正手段１９によるＯＣＶの補正値又は実測値を代入して第１のＳＯＣ量Ｎ₁を算出する（図７のホ、チ）。
次に、内部インピーダンス算出手段１４は、図５に示すような所定温度Ｔ₀での内部インピーダンスとＳＯＣの関係を示す補正係数を用いて新たな内部インピーダンスを算出する（図７のリ）。これにより、内部インピーダンス補正手段１３から入力したＳＯＣ量Ｎ₀での内部インピーダンスの補正値Ｒ’は、さらに第１のＳＯＣ量Ｎ₁における内部インピーダンスの値Ｒ’’に補正される。

続いて、ＯＣＶ値補正手段１９は、内部インピーダンス算出手段１４から出力された内部インピーダンスの補正値Ｒ’’を用いて、ＯＣＶの実測値を改めて補正して、そのＯＣＶの補正値を充電状態量算出手段２０に出力する（図７のヌ、ホ）。

充電状態量算出手段２０は、さらにＯＣＶの補正値に基づいて第２のＳＯＣ量Ｎ₂を算出し、その算出値を内部インピーダンス算出手段１４に出力する（図７のチ）。そのＳＣＯ量の算出値を取得した内部インピーダンス算出手段１４は、内部インピーダンス補正手段１３からの出力値について２回目の補正を行って第２の内部インピーダンス補正値Ｒ’’’を出力する（図７のリ）。

以上のように充電状態量算出手段２０が所定回数の算出を行い、さらに算出された充電状態量に基づいて内部インピーダンス算出手段１４が所定回数の補正を行った後に（図７のル、ヲ）、制御手段２５は、内部インピーダンス算出手段１４からの所定回数の最後の出力を劣化状態量（ＳＯＨ量）と定義して劣化状態量算出手段２２を介してＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４と処理手段２３の双方に出力させる（図７のワ）とともに、充電状態量算出手段２０からの所定回数の最後の出力を充電状態量として充電状態量出力手段２１を介してＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４と処理手段２３の双方に出力させる（図７のカ）。
なお、劣化状態量出力手段２２から劣化状態量が出力されることにより、ＯＣＶ値メモリ部１８はＯＣＶ値のデータを消去する。

この後に、制御手段２５は、例えば図６に示すように、測定回数を横軸に、劣化状態量を縦軸にとり、過去の測定値の回数、好ましくは３回以上の回数のプロットに基づいてその変化を示す近似線を求め、さらに最新の測定値が近似線ａを含む一定の許容範囲（閾値ｂの範囲）内に存在するか又は収束するかどうかを判断し、その最新の検知量がその許容範囲から外れている場合には異常値として、その最新の検知量をＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４から排除して、再び劣化状態量と充電状態量を検知する操作を行わせる（図７のタ）。異常値が出た場合の強制的な再測定は１回以上行わせる。
例えば、環境条件が−３０℃における５時間率容量５．５Ａｈの鉛シール蓄電池では、蓄電池劣化末期において内部インピーダンス（劣化状態量）の増加が２ｍΩ／月である場合に、検知量が近似線から仮に５ｍΩ以上離れていれば１ヶ月後の測定値としては異常であると見なせるので、再検知を行わせる。
なお、異常値が出る場合には、警報を鳴らす、表示を行うなどの警告を発するといった再測定以外の処理を行ってもよい。

一方、劣化状態量が許容範囲内の場合には、ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に記憶された劣化状態量を真値として確定する。
以上のような劣化状態量の検知と充電状態量の検知を行う際に、互いに影響を及ぼす検知を互いに同列で設定し、互いの検知最中のデータを繰り返して取得して補正し合うことにより劣化状態量と充電状態量を最終的に求めるようにしている。

これにより、劣化状態量と充電状態量をほぼ同じ時点で高い精度で検知することができる。
また、劣化状態量をメモリ部、即ち記憶媒体に格納することにより前回値又は前々回値などと比較して、各状態量の検知の誤りや検知異常を検出して蓄電池の適切な管理を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池劣化検知、充電状態検知装置を示すブロック図である。図８において、図１と同じ符号は同じ要素を示している。
図８において、蓄電池１には放電回路３を介して負荷２が接続され、さらに充電回路４と劣化状態検知・充電状態検知部３０が接続されている。また、充電回路４と蓄電池１の間には第１の電流計６が接続され、さらに、負荷２と蓄電池１の間には第２の電流計７が接続されている。

劣化状態検知・充電状態検知部３０は、第１実施形態に示したと同様に、内部インピーダンス測定手段１１、内部インピーダンスメモリ部１２、内部インピーダンス補正手段１３、内部インピーダンス算出手段１４、電池温度測定手段１５、電池温度メモリ部１６、切替手段２９、充電状態量出力手段２１及び劣化状態量出力手段２２を有している。
また、蓄電池劣化状態検知・充電状態検知部３０は、第１、第２の電流計６、７により検出される受電電流、放電電流と時間の積により時間分の充電量の変化分と受電状態量の変化分を求める充電量変化分算出手段３１と、充電状態量の変化分を内部インピーダンスの値に応じて補正し、これによって補正された充電状態量の変化分をＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に記憶された前回の充電状態量に加算してＳＯＣ量として出力する充電状態量算出手段３２とを有している。

充電状態量算出手段３２は、切替手段２９を介して内部インピーダンスメモリ部１２又は内部インピーダンス算出手段１４のいずれかからその内部インピーダンスの値を入力するとともに、算出したＳＯＣ量を内部インピーダンス算出手段１４へ出力するように構成されている。
また、充電状態量算出手段３２により２回以上の所定回数で繰り返して補正されたＳＯＣ量の最終値は、充電状態量出力手段２１を介して処理手段２３とＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４とに出力される。

次に、上記の劣化状態検知・充電状態検知装置１０により蓄電池１の劣化状態量と充電状態量を検知する方法を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、第１実施形態で説明したように、内部インピーダンス補正手段１３は内部インピーダンスメモリ部１２に記憶された測定値を温度補正する（図９のイ、ハ、ヘ、ト）。
その補正値は、第１実施形態と同様に、充電状態量算出手段３２から出力されるＳＯＣ量に基づいて第２のインピーダンス算出手段１４によってさらに補正され、この補正が所定回数繰り返して行われた後に、劣化状態量と定義されて劣化状態量出力手段２２から出力される（図９のリ、ヲ、ワ）。

また、充電量変化分算出手段３１は、第１、第２の電流計６，７により計測された放電電流又は充電電流と時間との積により時間分の充電量の変化分、及び充電状態量の変化分を算出する（図９のロ、ホ）。この場合、放電電流の変化分はマイナス、充電電流の変化分はプラスとして表される。
ところで、蓄電池１の劣化状態に従い蓄電池１の満充電時容量が変化するので、充電量変化分算出手段３１により算出された充電状態量の変化分は、さらに内部インピーダンスメモリ部１２から出力される内部インピーダンスの初期値又は前回値に基づいて充電状態量算出手段３２により補正される（図９のチ）。なお、初期値による補正を省略してもよい。

補正された充電状態量変化分は、充電状態量算出手段３２において、ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２１に記憶された初期値又は前回の充電状態量算出値に加算され、これにより充電状態量算出手段３２は新たな充電状態量を算出する（図９のヨ）。なお、前回の充電状態量は、ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に記憶されたデータから制御手段２５によって内部インピーダンスメモリ部１２に書き込まれている。

その充電状態量の新たな算出値は内部インピーダンス算出手段１４により取得される。そして、内部インピーダンス算出手段１４は、その充電状態量に基づいて内部インピーダンスを補正し、その補正量を切替手段２９を介して充電状態量算出手段３２に出力する（図９のリ）。
それらの充電状態量は、充電状態量算出手段３２により所定回数算出され、所定回数の終わりには充電状態量出力手段２１を介して出力される（図９のヨ、ル、カ）。

以上の処理により算出された劣化状態量と充電状態量は、第１実施形態と同様にＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４、処理手段２３に出力される（図９のカ、ワ）。
さらに、制御手段２５は、第１実施形態と同様に、測定回数を横軸に、劣化状態量を縦軸にとり、過去の測定値の回数、好ましくは３回以上の回数のプロットに基づいてその変化を示す近似線を求め、さらに最新の測定値が近似線を含む一定の許容範囲内に存在するか又は収束するかどうかを判断し、その最新の検知量がその許容範囲から外れている場合には異常値として、その最新の検知量をＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４から排除して、再び劣化状態量と充電状態量を検知する操作を行わせる（図９のタ、レ）。異常値が出た場合の強制的な再測定は１回以上行わせる。なお、異常値が出た場合には、警告を発するなどの再測定以外の処理を行ってもよい。

一方、劣化状態量が許容範囲内の場合には、ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部２４に記憶された劣化状態量を真値として確定する。
以上のような劣化状態量の検知と充電状態量の検知は、互いに影響を及ぼす互いの状態量を互いの検知最中に繰り返して取得して補正し合うことにより劣化状態量と充電状態量を最終的に求めるようにしている。
これにより、劣化状態量と充電状態量をほぼ同じ時点で高い精度で検知することができる。

また、劣化状態量をメモリ部、即ち記憶媒体に格納することにより前回値又は前々回値などと比較して、各状態量の検知の誤りや検知異常を検出して蓄電池の適切な管理を行うことができる。
上述したように、劣化状態の検知及び充電状態検知には、各々の測定値が相互に影響を及ぼすものであり、双方の検知（測定値）が一義的に決定されるものではなく、温度及び相手側の検知情報によって決定されるが、各状態量は相互に条件として用いられるため、ユーザが満足できる程度の高い精度が得られることになる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の内部インピーダンスと開回路電圧の関係を示す特性図である。図３は、本発明の実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の充電状態と開回路電圧の関係を示す特性図である。図４は、本発明の実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の温度と内部インピーダンスの関係を示す特性図である。図５は、本発明の実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の検知対象となる蓄電池の内部インピーダンスと充電状態量の関係を示す特性図である。図６は、本発明の実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置により検知された劣化状態量の測定回数に対する変化と、新たに測定された劣化状態測定量が異常となる例を示す特性図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知方法を示すフローチャートである。図８は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知装置の構成を示すブロック図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る蓄電池劣化状態検知・充電状態検知方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１：蓄電池
２：負荷
３：放電回路
４：充電回路
５：温度センサ
６，７：電流計
１０：劣化状態検知・充電状態検知部
１１：内部インピーダンス測定手段
１２：内部インピーダンスメモリ部
１３：内部インピーダンス補正手段
１４：内部インピーダンス算出手段
１５：温度測定手段
１６：電池温度メモリ部
１７：ＯＣＶ測定手段
１８：ＯＣＶ値メモリ部
１９：ＯＣＶ値補正手段
２０：充電状態量算出手段
２１：充電状態量出力手段
２２：劣化状態量出力手段
２４：ＳＯＣ量・ＳＯＨ量メモリ部
２５：制御手段
３０：劣化状態検知・充電状態検知部
３１：充電状態量変化分算出手段
３２：充電状態量算出手段

Claims

蓄電池の電圧又は電流の測定に基づいて充電状態量算出手段により前記蓄電池の充電状態量を求め、前記充電状態量に基づいて劣化状態量算出手段により前記蓄電池の劣化状態量を求めた後に、
さらに、前記劣化状態量算出手段により求められた最前の前記劣化状態量に基づいて前記充電状態量算出手段により前記蓄電池の充電状態量を求め、前記充電状態量算出手段により求められた最前の前記充電状態量に基づいて前記充電劣化状態量算出手段により前記蓄電池の劣化状態量を求める処理を１回又は２回以上の所定の繰り返し回数で行い、
最後に求められた前記劣化状態量を劣化状態量出力値として出力し、最後に求められた前記充電状態量を充電状態量出力値として出力し、
前記劣化状態量出力値をメモリに記憶する
ことを特徴とする蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記充電状態量出力値もメモリに記憶することを特徴とする請求項１に記載の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記所定の繰り返し回数は、前記劣化状態量が所定範囲に収束する回数であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
充電状態量算出手段により最初に求められる前記充電状態量は、予め設定された初期値か前記メモリに記憶された前回の前記劣化状態出力値かのいずれかに基づいて補正されて求められる値であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記劣化状態量算出手段は、前記蓄電池の内部インピーダンスの測定値を前記充電状態量に基づいて補正することにより前記劣化状態量を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記内部インピーダンスの前記測定値は、前記蓄電池の測定時温度下の値から所定温度下の値に補正されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記充電状態量算出手段は、前記蓄電池の開回路電圧の測定値、又は該測定値を初期値若しくは最新の前記劣化状態量に基づいて補正した値を関数に代入して前記充電状態量を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記充電状態量算出手段は、前記蓄電池の放電電流又は充電電流に基づいて充電状態量変化分を求め、該充電状態量変化分を最前の前記充電状態量に加算して求めた値を最新の前記劣化状態量に基づいて算出することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の記憶回数に対する変化の傾きを求め、
前記記憶回数のうちの最新の前記劣化状態量出力値が、許容範囲内にある場合には前記劣化状態出力値の前記メモリへの記憶を真値として確定する一方、前記許容範囲から外れている場合には前記最新の前記劣化状態量出力値を前記メモリから消去して再び前記充電状態量出力値と前記劣化状態量出力値を測定及び／又は算出して求める
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の記憶回数に対する変化の傾きを求め、
前記記憶回数のうちの最新の前記劣化状態量出力値が、前記許容範囲から外れている場合には異常として警告を発する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに蓄電池の劣化状態・充電状態の検知方法。
最初に蓄電池の電圧又は電流の測定に基づく一方、初回以降は前記蓄電池の劣化状態量に基づいて蓄電池の充電状態量を２回以上の所定回数で繰り返して算出し、最終の算出後に充電状態量出力値として出力する充電状態量算出手段と、
前記充電状態量算出手段による算出ごとに前記充電状態量に基づいて前記蓄電池の前記劣化状態量を算出して最終の算出後に劣化状態量出力値として出力する劣化状態量算出手段と、
前記所定回数で繰り返すことにより最後に求められた前記劣化状態量出力値と前記充電状態量出力値のうち少なくとも前記劣化状態量出力値を複数記憶するメモリと
を有することを特徴とする蓄電池の劣化状態・充電状態の検知装置。
前記メモリに３回以上記憶された前記劣化状態量出力値の回数に対する変化に基づいて該変化の傾きを求め、前記３回以上の前記回数のうち最新の前記劣化状態量出力値が、許容範囲内にある場合には前記劣化状態量出力値を真値として確定する一方、前記許容範囲から外れている場合には前記最新の前記劣化状態量出力値を前記メモリから消去して再び前記充電状態量出力値と前記劣化状態量出力値を求める制御手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の蓄電池の劣化状態・充電状態の検知装置。