JP2010256323A - 電源装置用状態検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電手段の状態検知を行うために必要な特性情報を蓄電手段の充放電継続中も逐次補正することによって高精度な蓄電手段の状態検知を行うことができる電源装置用状態検知装置を実現すること。
【解決手段】電源装置用状態検知装置は、充放電可能な蓄電手段の電流、電圧および温度を計測値として取得する計測手段と、蓄電手段の特性情報を格納した記憶手段と、計測値と記憶手段に格納された特性情報とに基づいて、蓄電手段の状態検知を行う演算手段と、蓄電手段の充電または放電中に、演算手段による状態検知の結果を監視し、その結果が所定の条件を満たす場合に矛盾として検知する矛盾検知手段と、蓄電手段の充電または放電中に、矛盾検知手段により検知された矛盾に応じて、記憶手段に格納されている特性情報を補正する補正手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウム二次電池やニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電手段を用いた電源装置において、その蓄電手段の状態を検知する電源装置用状態検知装置に関する。

電池等の蓄電手段を用いた電源装置、分散型電力貯蔵装置、電気自動車では、蓄電手段を安全に、且つ有効に使用するために、蓄電手段の状態を検知する状態検知装置が用いられている。蓄電手段の状態としては、どの程度まで充電されているか、あるいはどの程度放電可能な電荷量が残っているのかを示す充電状態（State Of Charge：SOC）や、どの程度まで劣化や弱っているのかを示す健康状態（State Of Health：SOH）などがある。

蓄電手段のそれらの状態を検知するために、状態検知装置は予め把握した蓄電手段の特性情報（内部抵抗等）を記憶しており、これに基づきSOCやSOHなどを求める処理を実行する。しかしながら、蓄電手段の特性は個体差があり、又、劣化に応じて特性も変化するため、高精度に電池状態検知を行うためには特性情報を蓄電手段に合うよう最適化する必要がある。

このような問題を解決するために、電池の状態検知結果を監視し、その結果が所定の閾値を超えた場合に理論値から外れる矛盾として検知し、検知された矛盾に応じて特性情報を補正する電源装置用状態検知装置が知られている。（特許文献１）

特開２００６−２４２８８０号公報

状態検知結果の矛盾を検知して特性情報を補正すると、蓄電手段の個体差、現在の劣化の進行に応じて特性情報を最適化することができ、電池状態検知の高精度化を図ることができる。この特性情報の補正を高頻度に実現できれば、蓄電手段に最適となる特性情報を短時間で得ることができる。特に、蓄電手段の真の特性情報と、状態検知装置が管理する特性情報との間に開きがある場合は、状態検知装置側の特性情報を極力短時間で最適化するために、これを高頻度で補正することが望ましい。本発明の目的は、蓄電手段の状態検知を行った結果に理論値から外れる矛盾が生じた場合にその矛盾を検知し、状態検知を行うのに必要な特性情報を高頻度で補正することが可能な電源装置用状態検知装置を提供することにある。

本発明による電源装置用状態検知装置は、充放電可能な蓄電手段の電流、電圧および温度を計測値として取得する計測手段と、蓄電手段の特性情報を格納した記憶手段と、計測値と記憶手段に格納された特性情報とに基づいて、蓄電手段の充電状態をそれぞれ示す第一の充電状態および第二の充電状態を異なる方法を用いて求める演算手段と、蓄電手段の充電または放電中に、演算手段による充電状態の算出結果を監視し、第一の充電状態と第二の充電状態との差が所定の閾値以上である場合に矛盾として検知する矛盾検知手段と、蓄電手段の充電または放電中に、矛盾検知手段により検知された矛盾に応じて、記憶手段に格納されている特性情報を補正する補正手段とを備える。
また、本発明による電源装置用状態検知装置は、充放電可能な蓄電手段の電流、電圧および温度を計測値として取得する計測手段と、蓄電手段の特性情報を格納した記憶手段と、計測値と記憶手段に格納された特性情報とに基づいて、蓄電手段の充電状態をそれぞれ示す第一の充電状態および第二の充電状態を異なる方法を用いて求めると共に蓄電手段が入出力可能な電流値または電力値を求める演算手段と、演算手段により求められた電流値または電力値を出力する出力手段と、蓄電手段の充電または放電中に第一の充電状態と第二の充電状態との差が所定の閾値以上である場合に、出力手段により出力される電流値または電力値を制限する充放電制限手段とを備える。

本発明によれば、電源装置用状態検知装置において所定の演算を行った後に理論値から外れる矛盾が生じた場合、その所定の演算のための特性情報を高頻度で補正することができる。

本発明の第１の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態による電源装置用状態検知装置の動作フローを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る蓄電手段の等価回路を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る蓄電手段のOCVとSOCの特性情報を示す線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る状態検知の結果が理論値から外れる場合を示す線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る矛盾検知手段と補正手段の処理内容を示す線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る状態検知の結果が理論値から外れる場合を示す線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る矛盾検知手段と補正手段の処理内容を示す線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る矛盾検知手段と補正手段の処理内容を示す線図である。 本発明の第２の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る蓄電手段が劣化した場合に検知される矛盾を示す線図である。 本発明の第２の実施の形態に係る劣化判定手段の動作フローの一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る劣化判定手段の動作フローの他の例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る計測手段の温度特性を示す線図である。 本発明の第４の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図の一例である。 本発明の第４の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図の他の例である。 本発明の第４の実施の形態に係る蓄電手段のSOCと許容充放電電流との関係を示す線図である。 本発明の第４の実施の形態に係る充放電制限手段の許容充放電電流制限に関する説明図である。

−第１の実施の形態−
図１に示すのは、本発明の第１の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図である。本実施形態による状態検知装置は、電気を蓄えて放電を行う蓄電手段１０１の状態を検知するものである。この状態検知装置は、蓄電手段１０１を計測して計測値を取得する計測手段１０２と、蓄電手段１０１の特性を示す特性情報を記憶するために用いる記憶手段１０３と、記憶手段１０３から特性情報を読み出して演算を行う演算手段１０４と、演算手段１０４で求めた演算結果を監視して矛盾を検知する矛盾検知手段１０５と、矛盾検知手段１０５による矛盾検知結果に応じて記憶手段１０３に格納された特性情報の補正を行う補正手段１０６と、演算手段１０４で求めた結果を外部に出力させるための出力手段１０７とから成る。

蓄電手段１０１はリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスから成る。蓄電手段１０１は単セルであっても良いし、単セルを複数組合せたモジュール構造にしても良い。

計測手段１０２は各種センサ類と電気回路から成り、蓄電手段１０１の状態を検知するために用いられる計測値を取得する。計測手段１０２が取得する計測値は、蓄電手段１０１の電圧、電流および温度を少なくとも含む。計測手段１０２は、これらの計測値を蓄電手段１０１の外部に設けられた各種センサにより取得した後、電気回路を用いて演算手段１０４へ出力する。

記憶手段１０３はフラッシュメモリ、EEPROM、または磁気ディスク等のメモリ装置から成る。記憶手段１０３は、図１のように演算手段１０４の外部に備えられても良いし、あるいは、演算手段１０４の内部に備えられたメモリ装置として実現しても良い。記憶手段１０３は、蓄電手段１０１の特性情報と、蓄電手段１０１の状態検知を行うための演算手順とを、それぞれ１種類以上格納する。なお、本実施形態による状態検知装置は、記憶手段１０３を複数有していても良い。

記憶手段１０３を状態検知装置から取り外し可能にしても良い。取り外し可能にした場合、記憶手段１０３を取り替えることによって、特性情報と演算手順とを簡単に更新することができる。また、状態検知装置に取替え可能な記憶手段１０３を複数設置し、特性情報と演算手順とを別々の記憶手段１０３に分散して格納しても良い。このようにすれば、特性情報と演算手順を様々な組み合わせにより更新することが可能となる。

記憶手段１０３は、蓄電手段１０１の内部抵抗値を特性情報として格納している。さらに、蓄電手段１０１の分極抵抗、充電効率、許容電流、全容量などを特性情報として記憶手段１０３に格納しても良い。これらの特性情報の内容は、蓄電手段１０１の特性に応じて予め定められる。なお、特性情報では、充電時と放電時に対してそれぞれ別々の値を設定しても良いし、さらに蓄電手段１０１の状態、たとえば充電状態や温度などに応じて異なる値を設定しても良い。あるいは、蓄電手段１０１の状態に関わらず、共通の１つの値を特性情報として設定してもよい。

また記憶手段１０３は、蓄電手段１０１の状態検知を行うための演算手順として、蓄電手段１０１の充電状態を求める演算手順を格納している。さらに、蓄電手段１０１の許容電流、連続充放電時間、温度制御、過充電、過放電検知などの処理を記憶手段１０３に格納しても良い。これらの演算手順は、演算手段１０４によって実行される。

演算手段１０４はマイクロプロセッサやコンピュータなどから成る。演算手段１０４は、計測手段１０２により取得された計測値と、記憶手段１０３に格納された特性情報とに基づいて、記憶手段１０３に格納された演算手順に基づく演算を行うことにより、蓄電手段１０１の状態検知を行う。

矛盾検知手段１０５は、演算手段１０４による状態検知の結果を監視して、理論値から外れる矛盾が生じていないか監視を行う。演算手段１０４で求めた結果が理論値から外れている場合、矛盾検知手段１０５はその結果を矛盾として検知する。

補正手段１０６は、矛盾検知手段１０５が検知した理論値から外れる矛盾に応じて、記憶手段１０３に格納された特性情報を補正する。この補正手段１０６は、矛盾検知手段１０５が理論値から外れる矛盾を検知した場合にのみ起動させても良いし、理論値から外れる矛盾の有無に関わらず起動させても良い。矛盾の有無に関わらず補正手段１０６を起動させる場合、矛盾検知手段１０５が矛盾を検知した際には所定の補正量で特性情報の補正を行い、理論値から外れる矛盾が無い場合は補正量を０とすれば良い。

出力手段１０７は、イーサネット（登録商標）、CAN、無線LAN、短距離無線通信などにより信号を外部へ出力するためのデバイスや回路から成る。なお、出力手段１０７は、有線通信と無線通信のどちらで信号を出力しても良い。あるいは、ディスプレイなどの表示装置を出力手段１０７として用いても良い。この場合、たとえば、計測手段１０２の計測値、演算手段１０４による蓄電手段１０１の状態検知の結果、記憶手段１０３に格納した特性情報などを出力手段１０７により出力できる。さらに、これらの時系列的な変化の様子をグラフなどにより表示しても良い。

以上説明した状態検知装置の動作フローを図２に示す。演算手段１０４、矛盾検知手段１０５および補正手段１０６は、この動作フローに従ってそれぞれ処理を行う。ステップ２００において、演算手段１０４は、計測手段１０２により取得された計測値と、記憶手段１０３に格納された特性情報とに基づいて、蓄電手段１０１の状態検知を行う。この状態検知の具体的な方法については後述する。

ステップ２０１において、演算手段１０４は、蓄電手段１０１が充電中または放電中であるか否かを判定する。蓄電手段１０１が充電中または放電中である場合はステップ２０２へ進み、充電中または放電中でない場合はステップ２０５へ進む。

ステップ２０２において、矛盾検知手段１０５は、計測手段１０２により取得された計測値と、演算手段１０４による状態検知の結果とに基づいて、理論値から外れる矛盾がないか否かを判定する。矛盾があると判定した場合はステップ２０３へ進み、矛盾がないと判定した場合はステップ２０５へ進む。

ステップ２０３において、補正手段１０６は、記憶手段１０３に格納されている特性情報を補正する。補正された特性情報は、それまでの特性情報に替わって記憶手段１０３に格納され、特性情報の内容が更新される。

ステップ２０４において、演算手段１０４は、計測手段１０２により取得された計測値と、記憶手段１０３に格納された補正後の特性情報とに基づいて、ステップ２００と同様にして蓄電手段１０１の状態検知を再度行う。

ステップ２０５において、演算手段１０４は、得られた状態検知の結果を最新情報として更新し、出力手段１０７へ送信する。演算手段１０４から状態検知の結果が送信されると、出力手段１０７は、その結果を前述のようにして外部へ出力する。ステップ２０５を実行すると、図２の動作フローが完了する。前述した図２の動作フローは、状態検知装置によって予め定められた時間間隔毎に実行されるものであり、これにより、出力手段１０７は最新の状態検知の結果を送信し続けることができる。

なお、矛盾検知手段１０５及び補正手段１０６は、それぞれが前述した処理を行う別個のマイクロプロセッサやコンピュータとして実現しても良いし、矛盾検知手段１０５と補正手段１０６の処理をまとめて実行する１つのマイクロプロセッサやコンピュータとして実現しても良い。この場合、演算手段１０４と矛盾検知手段１０５と補正手段１０６は情報及び命令のやり取りを行う通信手段で接続される。

また、図１において矛盾検知手段１０５及び補正手段１０６は演算手段１０４の外部に設置してあるが、演算手段１０４により実行される前述した処理内容のプログラムモジュールやサブルーチンとしてそれぞれを実現しても良い。あるいは、前述した矛盾検知手段１０５と補正手段１０６の処理を１つにまとめた演算手続きとして実現しても良い。この場合、矛盾検知手段１０５及び補正手段１０６は記憶手段１０３に格納され、演算手段１０４によって読み出される。

次に、図２のステップ２００および２０４において蓄電手段１０１の状態検知を行うための演算手順の詳細を説明する。図３は蓄電手段１０１の等価回路を示す回路図である。図３において、３０１は蓄電手段１０１の起電力すなわち開回路電圧（OCV）、３０２は内部抵抗（R）、３０３はインピーダンス（Z）、３０４はキャパシタンス成分（C）である。図３に示すように、蓄電手段１０１は、インピーダンス３０３とキャパシタンス成分３０４の並列接続対、内部抵抗３０２および起電力３０１の直列接続で表される。この蓄電手段１０１に電流Iを印加すると、蓄電手段１０１の端子間電圧（CCV）は下記（式１）で表される。
CCV＝OCV＋I・R＋Vp （式１）
ここで、Vpは分極電圧であり、ZとCの並列接続対の電圧に相当する。

OCVはSOC（充電状態）の演算に用いられるが、蓄電手段１０１が充放電されている状況では、OCVを直接測定することが不可能である。このため、下記（式２）の様にCCVからIRドロップとVpを差し引くことにより、OCVが算出される。
OCV＝CCV−IR−Vp （式２）

（式２）において、RとVpは記憶手段１０３に格納された特性情報から求めることができる。RとVpの値は、蓄電手段１０１の充電状態や温度などに応じて決定される。一方、電流値Iは計測手段１０２で取得した計測値から得られる。このIとRとVpを用いて（式２）でOCVを算出することで、予め設定されたOCVとSOCの関係から蓄電手段１０１のSOC（SOCv）を推定することができる。すなわち、蓄電手段１０１の起電力（開回路電圧）OCVに基づいて、蓄電手段１０１の充電状態を示すSOCvが求められる。たとえば図４に示すように、OCVが符号４０１に示す値であり、OCVとSOCの関係が符号４０２に示すカーブで表される場合には、符号４０３に示すようにSOCの値が推定される。

また、演算手段１０４は前述した演算手順に加えて、（式３）（式４）に示すSOCの計算も行うものとする。ここで、Iは計測手段１０２で計測した蓄電手段１０１に出入りする電流値であり、Qmaxは蓄電手段１０１の満充電時の容量である。（式４）のWは両SOC（SOCv、SOCi）値の重み付けを行う係数である。それぞれのSOCに発生し得るSOC誤差を予め求め、最もSOC誤差が小さくなるよう最適化した重み付け係数Wが予め記憶手段１０３に格納される。なお、本重み付け係数Wは、リアルタイムにそれぞれのSOCに発生し得る誤差を求めて誤差が最小となるように演算手段１０４において決定しても良い。あるいは、蓄電手段１０１の温度やSOC、蓄電手段１０１の特性情報、蓄電手段１０１に出入りする電流値に代表される蓄電手段１０１の使用状態、計測手段１０２の異常状態など、これら１つ以上の情報に基づいて重み付け係数Wを決定しても良い。このように、SOCvとSOCiとを誤差が最小となるよう組合せることによって、SOCvよりも高精度な別のSOC（SOCc）を計算することができる。
SOCi＝SOC＋100×∫Idt／Qmax （式３）
SOCc＝W×SOCv＋（1−W）×SOCi （式４）

（式３）において、SOCiは蓄電手段１０１の積算電流を表す∫Idtに基づいて求められる。（式４）において、SOCcはこのSOCiと、SOCvに基づいて求められる。すなわち、蓄電手段１０１の充電状態を示すSOCiとSOCcは、いずれも前述のSOCvとは異なる方法か、異なる方法の特徴も組み合わせた蓄電手段１０１の充電状態の計算結果である。

なお、本実施形態において、演算手段１０４は（式３）によるSOCiから（式４）を用いてSOCcを計算しているが、計測手段１０２から取得した電流値が高精度な場合、若しくは電流値に含まれる誤差が無視できる条件に限定して処理を行う場合では、（式４）を適用する必要はない。このような場合、単純に（式２）及び図４で説明したSOCvの計算と、（式３）によるSOCiの計算だけでも良いものとする。すなわち、演算手段１０４は、蓄電手段１０１の充電状態として、SOCvと、SOCiまたはSOCcと、２種類のSOCを求める。

また、本実施形態においてはSOCiまたはSOCcを用いているが、SOCvとは異なる方法でSOCを計算し、SOCvよりも誤差がより小さくなるようなものであれば、どのような方法でSOCを計算してもよい。

演算手段１０４は、以上説明したような演算手順を用いて異なる２種類のSOCを求めることにより、図２のステップ２００および２０４において蓄電手段１０１の状態検知を行う。こうして行った状態検知の結果は、演算手順１０４から矛盾検知手段１０５に送信される。

矛盾検知手段１０５は、演算手順１０４において上記のような演算手順により蓄電手段１０１の状態検知の結果として求められた２種類のSOCを監視する。そして、図２のステップ２０２において、その結果に矛盾が生じているか否かを判定する。以下に矛盾検知手段１０５が行う矛盾検知の動作を説明する。

矛盾検知手段１０５は、計測手段１０２で取得した蓄電手段１０１の計測値のうち電流値を取得する。この電流値が充電を示すとき、SOCは充電した分だけ増加するのが自然である。しかしながら、SOCvの計算で使用する蓄電手段１０１の特性情報の内部抵抗（R）が、真の蓄電手段１０１の特性と比較して小さい場合、SOCvは真値と比較して急峻に増加し、その後は真値よりも高い計算結果が得られてしまう。又、放電時ではこれとは逆に、SOCvは真値と比較して急峻に減少し、その後は真値よりも低い計算結果が得られる。矛盾検知手段１０５はこれを理論値から外れる矛盾として検知する。

図５を用いて、矛盾検知手段１０５の詳細な処理内容を、充電時を例にして説明する。ここで、図５の符号５０１はパルス充電中のSOCv、符号５０２はSOCcである。前述したように、記憶手段１０３に特性情報として記憶されている内部抵抗Rの値が真の蓄電手段１０１の内部抵抗値と比較して小さい場合、蓄電手段１０１の充電が開始されるとSOCvは急峻に増加し、充電中はそのまま真値よりも大きな値として計算される。一方、SOCcは電流積算によるSOCiとも組合せているため真値に近く、符号５０１に示すSOCvのように大きな誤差は生じない。これを利用して、矛盾検知手段１０５は、記憶手段１０３に格納された特性情報のRが小さ過ぎる場合に発生するSOCv誤差を、符号５０３に示す基準値を用いて検出する。具体的には、符号５０２のSOCcに所定の検出閾値Thだけ加算してこれを基準値SOCc_+thとし、充電中にSOCvと基準値SOCc_+thとを比較して、両者が同じかSOCvの方が大きい場合には理論値から外れる矛盾として検出する。すなわち、SOCvがSOCcよりも閾値Th以上大きい場合に、理論値から外れる矛盾が生じたと判断する。

閾値Thは、計測手段１０２の計測値に含まれる誤差に基づいて決定することが好ましい。これは、SOCvの誤差が計測手段１０２の計測値に含まれる誤差によって生じ得る範囲内であれば、記憶手段１０３に格納したRが小さ過ぎる、または計測手段１０２による計測値に誤差が含まれているという両方の可能性があるため、矛盾検知手段１０５はここでのSOCv誤差は許容し、矛盾としては検出しないことが望ましいからである。計測手段１０２の計測値に含まれる誤差とは、オフセット誤差、ゲイン誤差、量子化誤差、ヒステリシス誤差、温度特性による誤差などである。これら１つ以上の誤差に基づきSOCvに発生するSOC誤差を見積もり、閾値Thとして設定することができる。なお、閾値Thは電流に応じて複数の値を設定しても良いし、蓄電手段１０１の温度や充電状態、劣化状態などに応じて複数の値を設定しても良い。

一方、放電時は、記憶手段１０３に特性情報として記憶されているRの値が真の蓄電手段１０１の内部抵抗値と比較して小さい場合、蓄電手段１０１の放電が開始されると、SOCvは真値と比較して急峻に減少し、その後は真値よりも低い計算結果が得られる。SOCcは電流積算によるSOCiとも組合せているため真値に近く、SOCvのように大きな誤差は生じない。これを利用して、矛盾検知手段１０５は、記憶手段１０３に格納された特性情報のRが小さ過ぎる場合に発生するSOCv誤差を検出する。具体的には、SOCcから前述の検出閾値Thを減算してこれを基準値SOCc_-thとし、放電中にSOCvと基準値SOCc_-thとを比較して、両者が同じかSOCvの方が小さい場合には理論値から外れる矛盾として検出する。すなわち、SOCvがSOCcよりも閾値Th以上小さい場合に、理論値から外れる矛盾が生じたと判断する。

矛盾検知手段１０５が以上説明したような理論値から外れる矛盾を検知した場合、補正手段１０６は記憶手段１０３に格納された特性情報を補正し、補正された特性情報を新たに記憶手段１０３に格納する。この場合の補正手段１０６の動作を、図６を用いて説明する。尚、図６中の符号５０１はパルス充電中のSOCv、符号５０２はSOCc、符号５０３はSOCv誤差検出用の基準値であり、それぞれの機能は図５と同様である。図６では内部抵抗Rの変化と、内部抵抗Rの変化に伴うSOCv変化（図６中の符号６０１）を含めている。

上記のように理論値から外れる矛盾が検知された場合、すなわち蓄電手段１０１の充電中にSOCvがSOCcよりも閾値Th以上大きい場合、または蓄電手段１０１の放電中にSOCvがSOCcよりも閾値Th以上小さい場合は、特性情報における内部抵抗Rの値を上げることで解決することができる。従って、補正手段１０６は補正対象を内部抵抗Rとし、図６に示すように内部抵抗Rを上げる補正を施す。補正された内部抵抗Rは新たな特性情報として記憶手段１０３に格納され、次回の演算では補正された内部抵抗Rを用いてSOCvは計算される。

補正手段１０６が特性情報において内部抵抗Rを補正するタイミングは、矛盾検知手段１０５がSOCv誤差を検出している間全てに適用しても良い。この場合はSOCvを計算している単位時間毎にSOCv誤差が解消するまで補正が繰り返されるため（図６中の符号６０１はRの補正によりSOCv誤差が解消する様子を示す）、比較的短時間で内部抵抗Rを蓄電手段１０１の真の特性情報に合うよう最適化することができる。また、計測手段１０２の計測値に含まれる誤差以外での要因によってSOCv誤差の発生が想定される場合などは、蓄電手段１０１の充電または放電開始から所定時間を経過した後は特性情報の補正を禁止することで時間的な制限を設けても良い。たとえば、１秒、５秒、１０秒、２０秒間と限定して特性情報の補正を行うことができる。

１回の補正における内部抵抗Rの補正量は、１％などの割合に応じた値や、1、0.1、0.01mΩなどの固定値とすることができる。あるいは、SOCvの誤差に応じて内部抵抗Rの補正量を変化させても良い。記憶手段１０３において内部抵抗Rの値が温度や充電状態などに応じてテーブル状に記憶されている場合は、そのテーブルのうち一つの値のみを補正対象としても良く、テーブル全体を一度に補正しても良い。また、温度に応じたテーブル、充電状態に応じたテーブルなど、電池状態を一つに絞ってテーブル全体を補正することも可能である。

次に、前述の場合とは反対に、計測手段１０２で取得した電流値が充電を示し、演算手段１０４が実行した状態検知の結果がSOCの減少を示した場合、或いは電流値が放電を示し、演算手段１０４による状態検知の結果がSOCの増加を示した場合の矛盾検知手段１０５の動作を説明する。

計測手段１０２で取得した電流値が充電を示すとき、SOCは充電した分だけ増加するのが自然である。しかしながら、記憶手段１０３に蓄電手段１０１の特性情報として記憶されている内部抵抗Rの値が、真の蓄電手段１０１の内部抵抗値と比較して大きい場合、SOCvは真値と比較して逆方向に急峻に変化し、充電中は真値よりも低く、放電中は真値よりも高いSOC計算結果が得られてしまう。矛盾検知手段１０５はこれを理論値から外れる矛盾として検知する。

図７を用いて、矛盾検知手段１０５の詳細な処理内容を、充電時を例にして説明する。ここで、図７の符号７０１はパルス充電中のSOCv、符号７０２はSOCcである。前述したように、記憶手段１０３に特性情報として記憶されている内部抵抗Rの値が真の蓄電手段１０１の内部抵抗値と比較して大きい場合、蓄電手段１０１の充電が開始されるとSOCvは急峻に真値とは逆方向に変化し、充電中は真値よりも小さな値として計算され続ける。一方、SOCcは電流積算によるSOCiとも組合せているため真値に近く、符号７０１に示すSOCvのように大きな誤差は生じない。これを利用して、矛盾検知手段１０５は、記憶手段１０３に格納された特性情報のRが大き過ぎる場合に発生するSOCv誤差を、符号７０３に示す基準値を用いて検出する。具体的には、符号７０２のSOCcから所定の検出閾値Thを減算してこれを基準値SOCc_-thとし、充電中にSOCvと基準値SOCc_-thとを比較して、両者が同じかSOCvの方が小さい場合には理論値から外れる矛盾として検出する。すなわち、SOCvがSOCcよりも閾値Th以上小さい場合に、理論値から外れる矛盾が生じたと判断する。この検出閾値Thは、前述したように計測手段１０２の計測値に含まれる誤差に基づいて決定することができる。

一方、放電時は、記憶手段１０３に特性情報として記憶されているRの値が真の蓄電手段１０１の内部抵抗値と比較して大きい場合、蓄電手段１０１の放電が開始されるとSOCvは急峻に真値とは逆方向に変化し、放電中はそのまま真値よりも大きな値として計算される。一方、SOCcは電流積算によるSOCiとも組合せているため真値に近く、SOCvのように大きな誤差は生じない。これを利用して、矛盾検知手段１０５は、記憶手段１０３に格納された特性情報のRが大き過ぎる場合に発生するSOCv誤差を検出する。具体的には、SOCcに前述の検出閾値Thだけ加算してこれを基準値SOCc_+thとし、放電中にSOCvと基準値SOCc_+thとを比較して、両者が同じかSOCvの方が大きい場合には理論値から外れる矛盾として検出する。すなわち、SOCvがSOCcよりも閾値Th以上大きい場合に、理論値から外れる矛盾が生じたと判断する。

上記のように理論値から外れる矛盾が検知された場合、すなわち蓄電手段１０１の充電中にSOCvがSOCcよりも閾値Th以上小さい場合、または蓄電手段１０１の放電中にSOCvがSOCcよりも閾値Th以上大きい場合は、特性情報における内部抵抗Rの値を下げることで解決することができる。従って、補正手段１０６は内部抵抗Rを下げる補正を施す。補正された内部抵抗Rは新たな特性情報として記憶手段１０３に格納され、次回の演算から用いられる。

前述した矛盾検知手段１０５と補正手段１０６の動作を、図８を用いて説明する。尚、図８中の符号７０１、７０２、７０３は、図７中のものと同じである。又、符号８０１はRが大き過ぎる際に発生するSOCv誤差を矛盾検知手段１０５が検知し、補正手段１０６が内部抵抗Rを下げる補正を施し、結果としてSOCv誤差が解消する様子を示している。このように、SOCv誤差が基準値以内になるまで補正手段１０６によりRの補正が繰り返される。前述した内部抵抗Rの値を上げる補正の場合と同様に、特性情報における内部抵抗Rの値を下げる場合も、矛盾検知手段１０５がSOCv誤差の発生を検知している間全てにおいて行うことができる。あるいは、蓄電手段１０１の充電または放電開始から所定時間を経過した後は特性情報の補正を禁止してもよい。すなわち、１秒、５秒、１０秒、２０秒間と限定して補正を行うなど、時間的な制限を設けても良いものである。

表１に、以上説明した矛盾検知手段１０５が理論値から外れる矛盾を検知する動作と、その矛盾が生じた原因と、その矛盾を解決するために行う補正手段１０６の動作との関係を示す。このように、Rが小さすぎるときに発生するSOCv誤差と、Rが大きすぎるときに発生するSOCv誤差とを、理論値から外れる矛盾として矛盾検知手段１０５が検知し、その矛盾内容に応じて補正手段１０６がRを補正するので、SOCv誤差が少なく、その後のSOCcの計算も更に誤差が小さくすることが可能な状態検知装置を実現できる。更に、充放電の継続中においても矛盾検知手段１０５による矛盾検知と補正手段１０６による特性情報の補正処理が可能であるため、記憶手段１０３に格納された特性情報と蓄電手段１０１における真の値との間で大きな差があった場合でも、比較的短時間で記憶手段１０３の特性情報を蓄電手段１０１における真の値へと収束させることが可能となる。

図９を用いて、前述した本実施例における矛盾検知手段１０５と補正手段１０６の動作を、充放電パターンの違いに注目して説明する（ここでは例としてRが小さ過ぎる場合を示した）。図９中の符号９０１はRの補正によって誤差が改善されるSOCvの変化、符号９０２はSOCc、符号９０３はSOCv誤差検出用の基準値である。充放電の切り替わりが多い（図９（a））、充放電の切り替わりが少ない（図９（b））両条件において、SOCvがSOCv誤差検出用の基準値から外れる期間に違いはないため、補正手段１０６の動作に時間の制限等の制約を設けなければ、SOCv誤差が改善、即ち内部抵抗Rが最適値に収束する時間はほぼ同等と考えられる。一般的に、図９（b）のように充放電の切り替わりが少ない、若しくは充放電電流が大きく変化するタイミングが少ないパターンでは、内部抵抗Rの検出タイミングも少ない。検出した内部抵抗Rを複数蓄えて平均化した結果を内部抵抗検出の最終値とする処理を適用した場合では、図９（b）では平均化するのに必要なRの数が蓄えられるまで長い時間が必要となるため、結果として図９（a）とはR最適値が求まる（SOCv誤差が改善する）時間に大きな違いが出る。本発明では、電流変化が少ない条件でも比較的速く内部抵抗Rを収束させることが出来き、前記蓄電手段１０１の現在の内部抵抗Rを用いて行う各種演算に対して好適である。

また、前述したように、計測手段１０２の電流センサが極めて高精度で、これに基づき（式３）で計算したSOCiが長期にわたってほぼSOC誤差が含まれない場合、矛盾検知手段１０５でのSOCcを用いた処理は、全てSOCiを代わりに用いて行うことが可能である。さらに、SOCiの積分計算で生じる累積誤差が無視できるほど短い時間での状態検知装置の動作においても、SOCcの代わりにSOCiを用いることができる。例えば、車両起動時のエンジン始動に伴う蓄電手段１０１の大電流放電時に対して矛盾検知手段１０５及び補正手段１０６の処理を適用する場合、エンジン始動時に伴う大電流放電は短時間で終了するため、電流積算の累積誤差はほぼ無視できるものとして、SOCcに代えてSOCiを適用できる。このようにSOCcに代えてSOCiを用いる場合は、閾値ThをSOCiに加算、減算してSOCvがこれから外れるSOC値を持つ場合は矛盾検知手段１０５がこれを検知し、補正手段１０６が特性情報を補正することとなる。

以上のように、OCVを基準としたSOCvと電流積算を基準としたSOCiの比較によって、SOCvが使用する特性情報を蓄電手段１０１の真の特性情報に合うよう最適化することができる。矛盾検知手段１０５と補正手段１０６の前述した矛盾検知及び特性情報の補正処理は充放電継続中においても可能なため、比較的速く記憶手段１０３に格納された特性情報を収束させることが可能な電源装置用状態検知装置を実現することができる。

なお、以上説明した実施の形態において、検出閾値Thは全て共通の値としてもよいし、それぞれ異なる値としてもよい。すなわち、特性情報の内部抵抗（R）が真の蓄電手段１０１の特性と比較して小さい場合に、図５で説明したような充電時の判定に用いる閾値Thと、放電時の判定に用いる閾値Thとは、それぞれ別個に設定することができる。また、特性情報の内部抵抗（R）が真の蓄電手段１０１の特性と比較して大きい場合に、図７で説明したような充電時の判定に用いる閾値Thと、放電時の判定に用いる閾値Thとについても、それぞれ別個に設定することができる。これら４種類の閾値Thを全て異なる値としてもよい。更には、SOCや温度などの蓄電手段１０１の状態に応じて検出閾値Thを決定することも可能である。

−第２の実施の形態−
図１０は本発明の第２の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図である。符号１００１に示す部分は、図１に示した第１の実施の形態による電源装置用状態検知装置と同一の構成である。本実施形態による電源装置用状態検知装置は、この状態検知装置１００１に加えて、記憶手段１０３を定期的に監視する劣化判定手段１００２をさらに有する。

蓄電手段１０１が劣化した場合の動作を以下に説明する。蓄電手段１０１が劣化した場合、一般的に蓄電手段１０１の内部抵抗は上昇する。内部抵抗が上昇した蓄電手段１０１では、電流Iを印加した場合に生じるＩRドロップは初期の蓄電手段１０１と比較して大きくなる。

初期の蓄電手段１０１に対して設定された特性情報を用いて劣化した蓄電手段１０１のSOC推定を行うと、前述の第１の実施の形態において説明したように、得られる結果に理論値から外れる矛盾が生じる。すなわち、図１１に示すように、蓄電手段１０１が劣化するとSOCvが急峻に変化し、充電中は真値よりも大きなSOC値を示すようになる。放電中はこれとは逆に、真値よりも小さいSOC値を示す（図示せず）。

矛盾検知手段１０５は、前述した処理によって発生したSOC誤差を理論値から外れる矛盾として検知する。矛盾として検知されると補正手段１０６が起動され、前述した処理によって特性情報の補正を行う。この場合、特性情報として記憶手段１０３に格納された内部抵抗Rの値を上げる補正を行い、その補正結果を新たな特性情報として記憶手段１０３に格納する。

蓄電手段１０１が劣化すると状態検知装置１００１は上記のような動作を行う。さらに蓄電手段１０１が劣化すると、再度SOCv誤差が検知され、内部抵抗Rの値が補正される。蓄電手段１０１が劣化するに従って、状態検知装置１００１は上記の手順を繰り返す。

劣化判定手段１００２は、補正手段１０６による特性情報の補正結果、すなわち補正された内部抵抗Rの値を監視し、その監視結果に基づいて、蓄電手段１０１が寿命であるか否かを判定する機能を有する。図１２に、劣化判定手段１００２の動作フローを示す。ステップ１２０１において劣化判定手段１００２は、補正後の特性情報、すなわち本実施形態では補正後の内部抵抗Rの値を監視する。なお、特性情報において内部抵抗Rは、蓄電手段１０１の充電状態や温度などに応じて様々な値が設定されている。ステップ１２０２において劣化判定手段１００２は、ステップ１２０１で監視した補正後の内部抵抗Rの中に、予め設定された所定の閾値を超えているものがないかを調べる。閾値を超える内部抵抗Rが存在する場合、劣化判定手段１００２は蓄電手段１０１が寿命であると判定する。この閾値は、たとえば内部抵抗Rの初期値の２倍や３倍などの値として任意に決定することができる。

劣化判定手段１００２の動作フローの他の例を図１３に示す。この場合、記憶手段１０３は、補正前の初期の特性情報と、別の記憶領域に補正された現在の特性情報とが格納されているものとする。補正手段１０６が特性情報の補正を行う際は、記憶手段１０３の初期の特性情報を格納している記憶領域ではなく、記憶手段１０３内の別の記憶領域に格納している前回の補正結果を更新することで実現する。ステップ１３０１において劣化判定手段１００２は、記憶手段１０３から初期の特性情報による内部抵抗Rの値と、補正された現在の特性情報による内部抵抗Rの値とを入手する。

ステップ１３０２において劣化判定手段１００２は、下記（式５）により、特性情報の上昇率、この場合は蓄電手段１０１の内部抵抗Rの上昇率を計算する。ここで計算する内部抵抗Rの上昇率は、Rが温度や充電状態などに応じてテーブル状に記憶手段１０３に格納されている場合は、テーブル全体で比較して上昇率の平均値を求めても良く、現在の温度や充電状態に応じた範囲に限定して比較しても良い。一方、温度や充電状態に関わらず共通のR値が記憶手段１０３に格納されている場合は、そのRについて（式５）により上昇率を計算する。なお（式５）では、Rの補正結果をRの初期値で除算した値に100を乗算することで、内部抵抗上昇率の初期値を100とし、蓄電手段１０１が劣化するに従って100から値が上昇するようにしている。しかし、100を乗算せずに、内部抵抗上昇率の初期値が1で蓄電手段１０１の劣化に応じて1よりも大きな値となるようにしても良い。
R上昇率＝100×R補正結果／R初期値 （式５）

ステップ１３０３において劣化判定手段１００２は、ステップ１３０２で計算した内部抵抗Rの上昇率が所定の閾値を超えるか否かを判定する。内部抵抗Rの上昇率が所定の閾値を超える場合、劣化判定手段１００２は蓄電手段１０１が寿命であると判定する。

あるいは、ステップ１３０３において劣化判定手段１００２は、ステップ１３０２で計算した内部抵抗Rの上昇率に基づいて、蓄電手段１０１が入出力可能な電流または電力を求め、これが所定の閾値を下回る場合に蓄電手段１０１が寿命であると判定してもよい。この場合の閾値は、蓄電手段１０１が電源として使用されるシステムにおける所要性能値などに応じて決定することができる。

劣化判定手段１００２は、前述した処理を行うマイクロプロセッサやコンピュータとして実現できる。図１０に示したように、劣化判定手段１００２から直接記憶手段１０３にアクセスして特性情報の補正結果を監視しても良いし、演算手段１０４が読み出した特性情報を監視しても良い。また、劣化判定手段１００２に表示装置を備えれば、劣化の進行状況や寿命と判定された結果をディスプレイなどに表示させることができる。

図１０の劣化判定手段１００２は状態検知装置１００１外に設置してあるが、前述した処理内容を行うプログラムモジュールやサブルーチンとして実現しても良い。この場合、劣化判定手段１００２は、記憶手段１０３に格納されて演算手段１０４で実行される演算手順として実装することができる。劣化判定手段１００２が演算手段１０４により実行されると、劣化判定手段１００２は直接記憶手段１０３を監視するか、記憶手段１０３に格納される特性情報を読み出し、前述した処理によって特性情報の監視を行う。劣化判定手段１００２が判定した蓄電手段１０１の劣化進行状況や寿命判定結果は、蓄電手段１０１の状態検知の結果と合わせて演算手段１０４から出力手段１０７に送信される。その場合、出力手段１０７から出力される蓄電手段１０１の劣化進行状況や寿命判定結果は、出力手段１０７に接続された他のマイクロプロセッサやコンピュータなどにより表示しても良いし、各種制御に活用しても良い。

このように、本実施形態では蓄電手段１０１の劣化に合わせて特性情報が補正され、その補正結果を監視することによって、蓄電手段１０１の寿命を定量的に判定できる電源装置用状態検知装置が実現可能である。

−第３の実施の形態−
本発明の第３の実施の形態による電源装置用状態検知装置を以下に説明する。本実施形態による状態検知装置は、図１に示す第１の実施の形態による状態検知装置、または図１０に示す第２の実施の形態による状態検知装置において、計測手段１０２および矛盾検知手段１０５の動作に変更を加えたものである。

本実施形態において、計測手段１０２は、前述したような機能に加えて、状態検知装置が設置されている環境下での周囲温度を計測し、その計測値を矛盾検知手段１０５へ出力する機能をさらに有する。

本実施形態において、矛盾検知手段１０５は、前述したような動作に加えて、次に説明するような動作をさらに行う。この矛盾検知手段１０５が行う動作を、図１４を用いて説明する。一般的に、計測手段１０２はある温度（T0）を中心に最も精度が高く、T0から温度が外れるに従って計測誤差が拡大する（T1やT2で誤差が大）。そこで、矛盾検知手段１０５は、計測手段１０２が計測した周囲温度を受信し、その周囲温度が所定範囲内であるか否かを判定する。この判定に用いる周囲温度の範囲は、たとえば、図１４のデータを参照して前述の動作を行った際に発生する誤差を予め求め、その誤差が許容範囲内の精度となる範囲の温度として決定することができる。こうして周囲温度が所定範囲外であると判定された場合、矛盾検知手段１０５は第１の実施の形態で説明したような矛盾検知の条件外であると判断し、矛盾検知を禁止してこれを行わないものとする。

あるいは、記憶手段１０３に図１４の計測手段１０２の特性を予め記憶しておき、演算手段１０４がリアルタイムに誤差計算を行って、その計算結果に基づいて矛盾検知手段１０５を動作させるか否かを判定しても良い。この場合、矛盾検知手段１０５を動作させるか否かの信号を演算手段１０４から矛盾検知手段１０５に送信し、これに応じて矛盾検知手段１０５が動作する。

本実施形態によれば、計測手段１０２の温度に応じた誤差特性を考慮することによって、高精度に蓄電手段１０１の状態検知が可能な電源装置用状態検知装置を実現することができる。

−第４の実施の形態−
図１５、１６は本発明の第４の実施の形態による電源装置用状態検知装置の構成図である。図１５に示す状態検知装置は、図１に示す第１の実施の形態による状態検知装置において、演算手段１０４の処理内容を変更すると共に、新規に充放電制限手段１５０１を備えている。図１６に示す状態検知装置は、図１０に示す第２の実施の形態による状態検知装置において、演算手段１０４の処理内容を変更すると共に、充放電制限手段１５０１を備えている。なお、図１６において、符号１６０１に示す部分は図１５と同じである。いずれの場合においても、演算手段１０４の処理内容と充放電制限手段１５０１の動作は同じである。

本実施形態において、演算手段１０４は、前述したような処理に加えて、さらに蓄電手段１０１が入出力可能な電流値または電力値を求める。一般的に、蓄電手段１０１の充電状態が高い場合は、蓄電手段１０１が出力可能な電流値および電力値が大きく、入力可能な電流値および電力値が小さくなる。これとは逆に、蓄電手段１０１の充電状態が低い場合は、蓄電手段１０１が出力可能な電流値および電力値が小さく、入力可能な電流値および電力値が大きくなる。演算手段１０４において求められた蓄電手段１０１が入出力可能な電流値または電力値は、出力手段１０７によって外部に設置されたコントローラに出力される。外部のコントローラは、受信した電流値または電力値の範囲内で蓄電手段１０１が充放電されるように制御を行う。ここでは蓄電手段１０１が入力可能な電流値を許容充電電流Icmax、電力値を許容充電電力Pcmaxとし、蓄電手段１０１が出力可能な電流値を許容放電電流Idmax、電力値を許容放電電力Pdmaxとする。

許容充電電流Icmax、許容放電電流Idmaxは以下の式により計算される。
Icmax＝（Vmax−OCV）／RZ （式６）
Idmax＝（OCV−Vmin）／RZ （式７）
ここで、Vmaxは蓄電手段１０１の上限電圧、Vminは蓄電手段１０１の下限電圧、OCVは蓄電手段１０１の現在の起電力、RZは現在の蓄電手段１０１における図３のR、Z、Cの等価インピーダンスである。なお、図１６に示すように状態検知装置が劣化判定手段１００２を備える場合は、蓄電手段１０１の劣化の進行に応じてRZを更新し、蓄電手段１０１の性能に合わせた許容充放電電流を計算することが好ましい。図１７に、（式６）、（式７）で求められる許容電流の概念図を示す。

（式６）で表される許容充電電流Icmaxに、その許容充電電流Icmaxが得られる時の蓄電手段１０１の電圧Vchgを乗算することで、下記（式８）に示すように許容充電電力Pcmaxが得られる。また、（式７）で表される許容放電電流Idmaxに、その許容放電電流Idmaxが得られる時の蓄電手段１０１の電圧Vdisを乗算することで、下記（式９）に示すように許容放電電力Pdmaxが得られる。
Pcmax＝Vchg×Icmax （式８）
Pdmax＝Vdis×Idmax （式９）

前述のように矛盾検知手段１０５は、演算手段１０４により（式２）を用いて求められたSOCvと、（式４）または（式３）を用いて求められたSOCcまたはSOCiとに基づいて、両SOCに所定の閾値Th以上の差が発生した場合に補正手段１０６を起動させる。これに対して、充放電制限手段１５０１は、演算手段１０４が求めたSOCvと、SOCcまたはSOCiとの間の差が、所定の閾値Th´以上であることを検出した場合に、前述した許容充放電電流または許容充放電電力の制限を行うものである。

充放電制限手段１５０１の詳細な処理内容を、図１８を用いて説明する。図１８において、符号１８０１はSOCv、符号１８０２はSOCcまたはSOCi、符号１８０３は符号１８０２に示すSOCcまたはSOCiに閾値Th´を加算したSOCc_+Th´またはSOCi_+Th´をそれぞれ示す。演算手段１０４において（式６）、（式７）により許容充電電流Icmaxおよび許容放電電流Idmaxがそれぞれ計算される場合、充放電制限手段１５０１は、蓄電手段１０１の充電中にSOCvがSOCc_+Th´またはSOCi_+Th´を越えると、符号１８０４に示す許容充電電流Icmaxを符号１８０６に示す値に、符号１８０５に示す許容放電電流Idmaxを符号１８０７に示す値に、それぞれ制限する。また、蓄電手段１０１の放電中にSOCvがSOCc_-Th´またはSOCi_-Th´を下回った場合も同様に、符号１８０４に示す許容充電電流Icmaxを符号１８０６に示す値に、符号１８０５に示す許容放電電流Idmaxを符号１８０７に示す値に、それぞれ制限する。

一方、演算手段１０４において（式８）、（式９）により許容充電電力Pcmaxおよび許容放電電力Pdmaxがそれぞれ計算される場合は、この許容充放電電力を制限することとなる。すなわち、充放電制限手段１５０１は、蓄電手段１０１の充電中にSOCvがSOCc_+Th´またはSOCi_+Th´を越えた場合、および蓄電手段１０１の放電中にSOCvがSOCc_-Th´またはSOCi_-Th´を下回った場合に、許容充電電力Pcmaxおよび許容放電電力Pdmaxを所定の値にそれぞれ制限する。

上記の判定において用いる閾値Th´は、矛盾検知手段１０５が前述の矛盾検知に用いる閾値Thと同じ値か、それ以上の値を設定することが好ましい。SOCvに所定以上の誤差が発生した場合とは、記憶手段１０３に格納した蓄電手段１０１の特性情報と、蓄電手段１０１の真の特性情報との間で大きな差が生じていることを意味する。この特性情報の差から生じる許容充放電電流または許容充放電電力の誤差を計算し、許容される誤差を超える特性情報の差から生じるSOCv誤差を求め、これを閾値Th´としても良い。なお、許容充放電電流または許容充放電電力の制限は、単純に元の値を1/2や1/3としても良いし、あるいは、蓄電手段１０１が最も劣化して入出力が取れない状況下となった場合の許容充放電電流または許容充放電電力とすることもできる。さらに、SOCvに生じた誤差の量に応じて制限する値を設定することも可能である。

以上より、本実施形態によれば、充放電制限手段１５０１を備えることで、蓄電手段１０１の特性情報と記憶手段１０３の特性情報との間で大きな差が発生した場合に、SOCvとSOCcまたはSOCiとを比較することでこれを検出し、的確に許容充放電電流または許容充放電電力を制限することが可能となる。これにより、蓄電手段１０１を確実に充放電制御するための動作を行うことが可能な電源装置用状態検知装置を実現することができる。

本発明による電源装置用状態検知装置は、蓄電手段の充電状態を高精度に推定できると共に、定量的に蓄電手段の劣化の進行若しくは寿命を判定できる。更に、確実に蓄電手段を充放電制御するための動作を行うことができる。この電源装置用状態検知装置は、モバイル、UPS、HEV又はEVなどの車両など、幅広い分野に適用可能である。

なお、以上説明した各実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例をどのように組み合わせることも可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

101…蓄電手段、102…計測手段、103…記憶手段、104…演算手段、105…矛盾検知手段、106…補正手段、107…出力手段、301…起電力、302…内部抵抗、303…インピーダンス、304…キャパシタンス成分、1002…劣化判定手段、1501…充放電制限手段

Claims (14)

1. 充放電可能な蓄電手段の電流、電圧および温度を計測値として取得する計測手段と、
   前記蓄電手段の特性情報を格納した記憶手段と、
   前記計測値と前記記憶手段に格納された前記特性情報とに基づいて、前記蓄電手段の充電状態をそれぞれ示す第一の充電状態および第二の充電状態を異なる方法を用いて求める演算手段と、
   前記蓄電手段の充電または放電中に、前記演算手段による充電状態の算出結果を監視し、前記第一の充電状態と前記第二の充電状態との差が所定の閾値以上である場合に矛盾として検知する矛盾検知手段と、
   前記蓄電手段の充電または放電中に、前記矛盾検知手段により検知された矛盾に応じて、前記記憶手段に格納されている前記特性情報を補正する補正手段とを備えることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
2. 請求項１に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記演算手段は、前記蓄電手段の開回路電圧に基づいて前記第一の充電状態を求め、前記蓄電手段の積算電流に基づくか、または前記第一の充電状態と積算電流の重み付け平均に基づいて前記第二の充電状態を求めることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
3. 請求項２に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記閾値は、第一の閾値、第二の閾値、第三の閾値および第四の閾値を含み、
   前記矛盾検知手段は、前記蓄電手段の充電中に前記第一の充電状態が前記第二の充電状態よりも前記第一の閾値以上大きい場合、または前記蓄電手段の放電中に前記第一の充電状態が前記第二の充電状態よりも前記第二の閾値以上小さい場合に、前記矛盾として第一の矛盾を検知し、前記蓄電手段の充電中に前記第一の充電状態が前記第二の充電状態よりも前記第三の閾値以上小さい場合、または前記蓄電手段の放電中に前記第一の充電状態が前記第二の充電状態よりも前記第四の閾値以上大きい場合に、前記矛盾として第二の矛盾を検知することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
4. 請求項３に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記補正手段は、前記矛盾検知手段が前記第一の矛盾を検知した場合は前記特性情報を上げる方向へ補正し、前記矛盾検知手段が前記第二の矛盾を検知した場合は前記特性情報を下げる方向へ補正することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記閾値は、前記計測値に含まれるオフセット誤差、ゲイン誤差、温度特性誤差、量子化誤差およびヒステリシス誤差のいずれか少なくとも一つに基づいて決定されることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記補正手段は、前記蓄電手段の充電または放電開始から所定時間を経過した後は、前記特性情報の補正を禁止することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記特性情報は前記蓄電手段の内部抵抗値であることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
8. 請求項７に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記補正手段による前記内部抵抗値の補正結果に基づいて、前記蓄電手段が寿命であるか否かを判定する劣化判定手段をさらに備えることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
9. 請求項８に記載の電源装置用状態検知装置において、
   前記劣化判定手段は、前記内部抵抗値の補正結果と前記内部抵抗値の初期値とに基づいて前記内部抵抗値の上昇率を計算し、その計算結果に基づいて前記蓄電手段が寿命であるか否かを判定することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
10. 請求項９に記載の電源装置用状態検知装置において、
    前記劣化判定手段は、前記上昇率が所定値以上となった場合に前記蓄電手段が寿命であると判定することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
11. 請求項９に記載の電源装置用状態検知装置において、
    前記劣化判定手段は、前記上昇率に基づいて前記蓄電池が入出力可能な電流または電力を求め、これが所定の所要性能値を下回る場合に前記蓄電手段が寿命であると判定することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電源装置用状態検知装置において、
    前記計測手段は、前記計測値として周囲温度をさらに取得し、
    前記矛盾検知手段は、前記周囲温度が所定範囲外である場合は、前記矛盾の検知を禁止することを特徴とする電源装置用状態検知装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電源装置用状態検知装置において、
    前記演算手段は、前記蓄電手段の状態検知を行うと共に前記蓄電手段が入出力可能な電流値または電力値を求め、
    前記演算手段により求められた電流値または電力値を出力する出力手段と、
    前記蓄電手段の充電または放電中に、前記演算手段による状態検知の結果が所定の条件を満たす場合に、前記出力手段により出力される電流値または電力値を制限する充放電制限手段とをさらに備えることを特徴とする電源装置用状態検知装置。
14. 充放電可能な蓄電手段の電流、電圧および温度を計測値として取得する計測手段と、
    前記蓄電手段の特性情報を格納した記憶手段と、
    前記計測値と前記記憶手段に格納された前記特性情報とに基づいて、前記蓄電手段の充電状態をそれぞれ示す第一の充電状態および第二の充電状態を異なる方法を用いて求めると共に前記蓄電手段が入出力可能な電流値または電力値を求める演算手段と、
    前記演算手段により求められた電流値または電力値を出力する出力手段と、
    前記蓄電手段の充電または放電中に前記第一の充電状態と前記第二の充電状態との差が所定の閾値以上である場合に、前記出力手段により出力される電流値または電力値を制限する充放電制限手段とを備えることを特徴とする電源装置用状態検知装置。

Images