JP2014006245A - 内部抵抗推定装置及び内部抵抗推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子の内部抵抗を推定するすること。
【解決手段】電池パックは、単電池に流れる電流値Ｉを測定する電流計測部と、単電池の端子間電圧である電圧値Ｖを測定する電池電圧計測部と、ＣＰＵを含む。ＣＰＵは、単電池の充電期間において、電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定に制限されているランプ領域ＬＡ経過期間において測定された電流値Ｉと電圧値Ｖとから単電池の内部抵抗を推定する。この電池パックでは、ランプ領域ＬＡ経過期間において電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定に制限されているを利用することで、単電池の充電期間中に、単電池の内部抵抗を精度良く推定することができる。
【選択図】図４

Description

本明細書に開示される発明は、蓄電素子の内部抵抗を推定する技術に関する。

従来から、二次電池などの繰り返し使用可能な蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、繰り返し使用されることで、内部抵抗が増加し、劣化する。例えば、二次電池が劣化すると、電池に求められている性能を実現することができず、二次電池を搭載した機器では誤作動などが発生する虞がある。そのため、従来から、蓄電素子の劣化を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１）。従来技術では、蓄電素子が充放電された回数であるサイクル数を用いて蓄電素子の内部抵抗を推定し、蓄電素子の劣化を推定する技術が開示されている。

特開２０１１−１３３４４３号公報

サイクル数等のパラメータを介して間接的に蓄電素子の内部抵抗を推定するのではなく、蓄電素子の内部抵抗を直接的に推定することで、蓄電素子の劣化を精度良く推定することができる。蓄電素子の内部抵抗を直接的に推定する技術として、従来から、蓄電素子に充電電流が流れるように制御し、その充電電流と当該充電電流を流した際の蓄電素子の端子間電圧とから蓄電素子の内部抵抗を推定する技術が用いられている。

しかし、蓄電素子に充電電流が流れ続けるように制御することが困難な場合が存在する。例えば、蓄電素子が電気自動車等の装置に搭載された後では、充放電が不定期に繰り返されることから、蓄電素子に充電電流が流れ続けるように制御することが難しい場合がある。また、充電電流が流れ続けることがあったとしても、充電電流が流れ続けるタイミングが不明である場合、その充電電流を用いて蓄電素子の内部抵抗を推定できない。

本明細書に開示される発明は、蓄電素子の内部抵抗を推定する技術を提供することにある。

蓄電素子の充電期間では、例えば、充電開始直後において、蓄電素子への充電電流が規格値を超えて上昇しないように、充電電流の増加率が制限される場合がある。そのため、蓄電素子の充電期間のうち、この制限を受ける制限期間では、充電電流の増加率が一定の制限値に制限され、充電電流の時間変化率が一定となる。発明者は、充電電流の時間変化率が一定となる制限期間を利用して、蓄電素子の内部抵抗を推定することを思いついた。

本明細書によって開示される内部抵抗推定装置は、上記の知見に基づく。この内部抵抗推定装置は、蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置であって、前記蓄電素子への充電電流を測定する電流測定部と、前記蓄電素子の端子間電圧を測定する電圧測定部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充電期間のうち、前記充電電流の時間変化率が一定である制限期間において測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する。

この内部抵抗推定装置では、蓄電素子の充電期間のうち、充電電流の時間変化率が一定である制限期間において測定された充電電流と端子間電圧とから蓄電素子の内部抵抗を推定する。この内部抵抗推定装置よれば、制限期間を利用することで、蓄電素子の充電期間中に、蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、前記蓄電素子を規定電流で定電流充電した後に規定電圧で定電圧充電をし、前記制限期間は、前記蓄電素子への充電開始後、前記蓄電素子に流れる前記充電電流が前記規定電流になるまでの経過期間である構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、蓄電素子に流れる充電電流が規定電流になるまでの経過期間を利用して、蓄電素子の充電期間中に蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、前記制限期間内で複数回に亘って、前記充電電流と前記端子間電圧とを同時に測定し、複数の前記充電電流の値と複数の前記端子間電圧の値とによって示される前記端子間電圧の前記充電電流に対する傾きから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、制限期間内で複数回に亘って充電電流及び端子間電圧を測定することで、端子間電圧の充電電流に対する傾きを求めることができ、この傾きから蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、充電規格により前記蓄電素子への充電を制御する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、予め定められた所定の充電規格により充電電流の増加率が制限されることで充電電流の増加率が一定となり、蓄電素子の充電期間中に蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、前記制御部は、充電開始時における前記蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。ここで、「ＳＯＣ（state of charge）」とは、蓄電素子の充電状態を示しており、満充電状態においてＳＯＣが１００％となり、完放電状態においてＳＯＣが０％となる。この内部抵抗推定装置によれば、充電開始時における蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に蓄電素子の内部抵抗を測定することで、精度良く蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記蓄電素子の温度を測定する温度測定部をさらに備え、前記制御部は、前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を算出し、前記充電期間における前記蓄電素子の温度を用いて、前記蓄電素子の内部抵抗を補正し、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、充電期間に測定された蓄電素子の温度を用いて、精度良く蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、基準内部抵抗と、前記蓄電素子の温度に関連付けて決定される補正値と、を記憶しており、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する際に、前記蓄電素子の温度を用いて前記補正値を選出し、選出した前記補正値と前記基準内部抵抗から比較内部抵抗を算出し、前記蓄電素子の内部抵抗を前記比較内部抵抗と比較して、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する構成としても良い。この内部抵抗推定装置では、制御部は、蓄電素子の内部抵抗の補正に用いる比較内部抵抗を、基準内部抵抗と補正値から算出するので、蓄電素子の温度に関連付けて比較内部抵抗を記憶する必要がない。

この内部抵抗推定装置では、前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、前記制御部は、前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を算出し、前記充電期間における前記蓄電素子のＳＯＣを用いて、前記蓄電素子の内部抵抗を補正し、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、充電期間に測定された蓄電素子のＳＯＣを用いて、精度良く蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、基準内部抵抗と、前記蓄電素子のＳＯＣに関連付けて決定される補正値と、を記憶しており、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する際に、前記蓄電素子のＳＯＣを用いて前記補正値を選出し、選出した前記補正値と前記基準内部抵抗から比較内部抵抗を算出し、前記蓄電素子の内部抵抗を前記比較内部抵抗と比較して、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する構成としても良い。この内部抵抗推定装置では、制御部は、蓄電素子の内部抵抗の補正に用いる比較内部抵抗を、基準内部抵抗と補正値から算出し、蓄電素子の温度に関連付けて比較内部抵抗を記憶しない。そのため、蓄電素子の温度に関連付けて比較内部抵抗を記憶する場合に比べて、制御部に必要とされる記憶容量を縮小することができる。

また、蓄電素子の充電期間では、充電開始直後において、充電電流が規定電流となるために上昇、つまり、立ち上がり、充電電流が変化する。本明細書によって開示される内部抵抗推定装置は、上記の変化を利用して、蓄電素子の内部抵抗を推定する。この内部抵抗推定装置は、蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置であって、前記蓄電素子への充電電流を測定する電流測定部と、前記蓄電素子の端子間電圧を測定する電圧測定部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蓄電素子の充電期間のうち、前記充電電流の立ち上がりにおいて、前記充電電流が変化するランプ領域において測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する。

この内部抵抗推定装置では、蓄電素子の充電期間のうち、充電電流の立ち上がりにおいて、充電電流が変化するランプ領域において測定された充電電流と端子間電圧とから蓄電素子の内部抵抗を推定する。この内部抵抗推定装置よれば、ランプ領域を利用することで、蓄電素子の充電期間中に、蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、前記蓄電素子を定電流充電と定電力充電の少なくとも一方で充電し、前記ランプ領域は、前記蓄電素子が定電流充電される定電流充電状態、又は、前記蓄電素子が定電力充電される定電力充電状態になるまでの時間領域である構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、蓄電素子が定電流充電、又は、定電力充電されるまでの経過期間を利用して、蓄電素子の充電期間中に蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、前記ランプ領域内で複数回に亘って、前記充電電流と前記端子間電圧とを同時に測定し、複数の前記充電電流の値と複数の前記端子間電圧の値とによって示される前記端子間電圧の前記充電電流に対する傾きから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、ランプ領域内で複数回に亘って充電電流及び端子間電圧を測定することで、端子間電圧の充電電流に対する傾きを求めることができ、この傾きから蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

この内部抵抗推定装置では、前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、前記制御部は、充電開始時における前記蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する構成としても良い。この内部抵抗推定装置によれば、充電開始時における蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に蓄電素子の内部抵抗を測定することで、精度良く蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

本明細書に開示される発明は、また、内部抵抗推定方法にも具現化される。本明細書によって開示される内部抵抗推定方法は、蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定方法であって、前記蓄電素子の充電期間のうち、前記蓄電素子への充電電流の時間変化率が一定である制限期間において、前記充電電流と前記蓄電素子の端子間電圧とを測定する測定工程と、前記測定工程で測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定工程と、を備える。この内部抵抗推定方法よれば、充電期間に含まれる制限期間を利用することで、蓄電素子の充電期間中に、蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

本発明によれば、蓄電素子の内部抵抗を推定できる。

電池パックの構成を示すブロック図 電池モジュールの構成を示すブロック図 内部抵抗推定処理を示すフローチャート 充電期間における電流値Ｉ及び電圧値Ｖの時間変化を示すグラフ 電流値Ｉと電圧値Ｖとの関係を示すグラフ 温度Ｄ及びＳＯＣと初期内部抵抗値Ｈとの相関関係表 ＳＯＣと内部抵抗Ｒとの関係を示すグラフ 温度Ｄと内部抵抗Ｒとの関係を示すグラフ 温度Ｄ及びＳＯＣと補正値Ｘとの相関関係表

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１〜図８を参照しつつ説明する。
１．電池パックの構成
図１は、本実施形態における電池パック６０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック６０は、例えば電気自動車やハイブリット自動車に搭載され、自動車の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）からの制御により、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。

図１に示すように、電池パック６０は、複数の単電池１４（図２参照）から構成される組電池１２と、温度センサ１６と、各種測定部を構成する回路が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）２０とを含む複数個の電池モジュール１０を有するとともに、これらの電池モジュール１０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６２、及び電流センサ６４を有する。ＢＭ６２及びＣＳ２０は、内部抵抗推定装置の一例であり、単電池１４は、蓄電素子の一例であり、電流センサ６４は、電流測定部の一例である。

各電池モジュール１０の組電池１２及び電流センサ６４は、配線６８を介して直列に接続されており、電気自動車等の外部に設けられた充電器１８、または、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。

ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０の他、電流センサ６４を用いて単電池１４への充電電流または負荷１８への放電電流（以下、充放電電流）の電流値Ｉ［Ａ］を所定期間毎に測定する電流計測部６６を備える。ＣＰＵ７０は、制御部及び充電状態検知部の一例である。

図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７４を有する。メモリ７４には、ＣＳ２０の動作を制御するための各種のプログラム（電池管理プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ７０は、メモリ７４から読み出したプログラムに従って、後述する内部抵抗推定処理を実行するなど、各部の制御を行う。ＣＰＵ７０は、この他に、電流計測部６６が測定した電流値Ｉを取得し、単電池１４のＳＯＣを検知する処理や、ＥＣＵから送信される車両状態に関する信号を受け付ける処理を実行する。

また、メモリ７４には、後述して説明するように、単電池１４の温度やＳＯＣと単電池１４の初期内部抵抗値Ｈとの相関関係表が記憶されている（図６参照）。なお図示しないが、電池パック６０には、この他に、ユーザからの入力を受け付ける操作部、組電池１２の劣化状態等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部が設けられている。

図２に、電池モジュール１０の構成を概略的に示す。組電池１２は、複数の単電池１４が直列接続された構成であり、各単電池１４は、繰り返し充放電可能な二次電池である。より具体的には、満充電時の両端間の電圧値が略４Ｖとなるリチウムイオン電池である。温度センサ１６は、組電池１２に接触して、あるいは隣接して配置されている。

ＣＳ２０は、電池電圧計測部２４や電池温度計測部２６等を含む。電池電圧計測部２４は、各単電池１４の両端に接続され、各単電池１４の端子間電圧である電圧値Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。電池温度計測部２６は、温度センサ１６を用いて接触式あるいは非接触式で組電池１２、又は各単電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。

ＣＳ２０は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており（図１参照）、ＣＳ２０で測定した上記電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧値Ｖや温度Ｄ等をメモリ７４に記憶するとともに、これらの情報を用いて単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。

２．内部抵抗推定処理
図３ないし図６を用いて、組電池１２の充電期間にＣＰＵ７０で実行される単電池１４の内部抵抗推定処理を説明する。図３に、ＣＰＵ７０で実行される内部抵抗推定処理のフローチャートを示す。この内部抵抗推定処理では、図４に示すように、組電池１２の充電期間のうち、組電池１２への電流値Ｉの増加が制限された結果、電流値Ｉが、一定の規定値以下に制限された時間変化率ΔＩを有して立ち上がるランプ領域ＬＡの経過期間に測定された電流値Ｉと電圧値Ｖとから単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。つまり、ランプ領域ＬＡでは、上記の時間変化率ΔＩの制限の下、電流値Ｉが傾きを有する領域ということができる。

単電池１４の内部抵抗Ｒの推定は、全ての単電池１４に対して同時に実行されても良ければ、特定の単電池１４にのみ行われても良い。本実施形態では、組電池１２に含まれる各単電池１４のうち、最も劣化の早い単電池１４、つまり、測定された電圧値Ｖが最も小さい単電池１４にのみ内部抵抗Ｒの推定が実行される。

電池パック６０では、例えばユーザにより電気自動車外部の充電器１８に接続されると、単電池１４への充電が開始される。この際、単電池１４への充電期間の短縮を目的として単電池１４が充電器１８から急速充電されることがあり、ＣＰＵ７０は、予め決められた急速充電の安全規格に従って単電池１４の急速充電を制御する。ここで、安全規格とは、たとえば電気自動車等への充電規格であり、普通充電のための普通充電規格や、普通充電よりも高速に充電を行う急速充電のための急速充電規格などが存在する。ＣＰＵ７０は、図４に示すように、単電池１４への充電が開始されると、急速充電規格に従って、電流値Ｉが規定電流値ＫＩまで上昇するランプ領域ＬＡの経過後、規定電流値ＫＩで単電池１４を定電流充電する。また、ＣＰＵ７０は、定電流充電において単電池１４の電圧値Ｖが規定電圧値ＫＶまで上昇すると、規定電圧値ＫＶで単電池１４を定電圧充電する。

また、ＣＰＵ７０は、単電池１４への充電開始時に、ＥＣＵから充電開始の信号を受信した場合、あるいは電流値Ｉが規定電流値ＫＩよりも低い電流値に設定された初期電流値ＳＩ以上となった場合に、内部抵抗推定処理を開始する。ＣＰＵ７０は、内部抵抗推定処理を開始すると、プログラムをメモリ７４から読み出し、図３に示す内部抵抗推定処理を実行する。

ＣＰＵ７０は、内部抵抗推定処理を開始すると、実行条件を満たすか否かを確認する（Ｓ２）。ＣＰＵ７０は、実行条件として、以下の２つの条件を確認する。
（条件１）ＥＣＵから送信される情報が、車両が充電中であることを示すものであること。
（条件２）充電開始前の単電池１４のＳＯＣが４０％（規定値の一例）以下であること。

ＣＰＵ７０は、実行条件を満たさない場合（Ｓ２：ＮＯ）、精度良く内部抵抗Ｒを推定することができないため、内部抵抗Ｒの推定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、実行条件を満たす場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、充電電流が規定電流値ＫＩに到達したか、あるいは充電開始からの経過時間Ｔが規定時間ＫＴ経過したかを確認する（Ｓ４）。ここで、規定時間ＫＴとは、充電開始後、定電流充電となるまでの時間に設定されている。

上記の条件を満たさない場合、単電池１４は、定電流充電前のランプ領域ＬＡ経過期間に属する。本実施形態の電池パック６０では、ＣＰＵ７０が急速充電規格に従って単電池１４を急速充電するので、充電期間における電流値Ｉの時間変化率ΔＩの最大値が規定されている。本実施形態では、図４に示すように、ランプ領域ＬＡ経過期間において、単電池１４は、急速充電規格における所定の時間変化率ΔＩの最大値、又は、それに近い値で充電され、その結果、電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定値に保たれる。ランプ領域ＬＡ経過期間は、制限期間の一例である。

ＣＰＵ７０は、単電池１４がランプ領域ＬＡ経過期間に属する場合（Ｓ４：ＮＯ）、電流計測部６６及びＣＳ２０の電池電圧計測部２４を用いて電流値Ｉと電圧値Ｖを同時に測定し、同時に測定された電流値Ｉと電圧値Ｖを関連付けて取得する（Ｓ６）。

ＣＰＵ７０は、単電池１４が定電流充電状態となるまで電流値Ｉと電圧値Ｖを取得する処理を繰り返す。そして、単電池１４が定電流充電状となった場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ランプ領域ＬＡ経過期間中に電流値Ｉと電圧値Ｖの組み合わせが取得された個数であるデータ数Ｍが規定数ＫＭ以上であるか否かを確認する（Ｓ８）。データ数Ｍが規定数ＫＭより少ない場合、取得された電流値Ｉと電圧値Ｖの組み合わせだけでは、精度良く内部抵抗Ｒを推定することができない。ここで、規定数ＫＭとは、例えば「２」である。ＣＰＵ７０は、データ数Ｍが規定数ＫＭより少ない場合（Ｓ８：ＮＯ）、内部抵抗Ｒの推定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、データ数Ｍが規定数ＫＭ以上であり、ランプ領域ＬＡ経過期間に電流値Ｉと電圧値Ｖの組み合わせが複数個取得された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、内部抵抗Ｒを推定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ７０は、取得された電流値Ｉと電圧値Ｖの組み合わせの複数個から、電流値Ｉに対する電圧値Ｖの傾きを算出し、当該傾きを単電池１４の内部抵抗Ｒと推定する。

図５に示すように、ＣＰＵ７０は、複数個取得された電流値Ｉと電圧値Ｖの組み合わせを用いることで、精度良く傾きを算出することができる。なお、傾きを算出する方法としては、例えば公知技術である最小二乗法を用いることができる。

次に、ＣＰＵ７０は、推定された単電池１４の内部抵抗Ｒ、単電池１４の温度ＤとＳＯＣ、及びメモリ７４に記憶された相関関係表を用いて、単電池１４の劣化度Ｚを推定する（Ｓ１２）。一般的に、単電池１４の内部抵抗Ｒは、同一の劣化状態であっても、単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣによって異なる値を示す。劣化度Ｚは、電池の劣化状態を表す指標であり、内部抵抗の一例である。

ここで、単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣは、充電期間のランプ領域ＬＡ経過期間に測定されたものであり、さらには、電流値Ｉ及び電圧値Ｖが測定された際の単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣであることが好ましい。

図６に、メモリ７４に記憶された相関関係表を示す。相関関係表では、縦軸に複数のＳＯＣ範囲が記載されており、横軸に複数の温度範囲が記載されている。そして、ＳＯＣ範囲と温度範囲との各組み合わせにおける、単電池１４の初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２が記録されている。初期内部抵抗値Ｈは、比較内部抵抗の一例である。

初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２は、単電池１４の初期状態において当該単電池１４を用いて実際に測定され、あるいは代表する単電池１４を用いて測定あるいは推定された内部抵抗Ｒの値である。初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２は、初期状態のＳＯＣ範囲と温度範囲との各組み合わせにおいて測定等されて、メモリ７４に記憶されている。

ＣＰＵ７０は、単電池１４の劣化度Ｚを推定する際に、相関関係表に含まれる初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２の中から、ランプ領域ＬＡ経過期間に測定された単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣに対応する初期内部抵抗値Ｈを選出する。そして、選出された初期内部抵抗値Ｈに対する単電池１４の内部抵抗Ｒの比の値を、単電池１４の劣化度Ｚとして推定する。
劣化度Ｚ＝内部抵抗Ｒ／初期内部抵抗値Ｈ

次に、ＣＰＵ７０は、劣化度Ｚが閾値ＫＺ以下であるか否かを確認する（Ｓ１４）。ここで、閾値ＫＺとは、単電池１４のサイクル数を考慮して算出された値である。劣化度Ｚが閾値ＫＺよりも大きい場合、Ｓ１０で算出された内部抵抗Ｒが劣化による内部抵抗Ｒの増大の範囲を超えて増大していることを意味する。ＣＰＵ７０は、劣化度Ｚが閾値ＫＺよりも大きい場合（Ｓ１４：ＮＯ）、Ｓ６における電流値Ｉ及び電圧値Ｖの測定において誤測定があったと判断し、内部抵抗Ｒの推定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、劣化度Ｚが閾値ＫＺ以下である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１０で算出された内部抵抗Ｒを、充電開始前の単電池１４の温度Ｄ、ＳＯＣ、サイクル数とともにメモリ７４に記憶し（Ｓ１６）、内部抵抗Ｒの推定処理を終了する。ＣＰＵ７０は、内部抵抗推定処理の終了後、メモリ７４に記憶された内部抵抗Ｒを用いて、単電池１４の劣化をユーザに報知する等の処理を実行できる。

３．内部抵抗の評価
図７、８に、本実施形態の内部抵抗推定処理で取得された単電池１４の内部抵抗Ｒを示す。図７には、単電池１４の温度が２５℃における、単電池１４のＳＯＣと内部抵抗Ｒの関係を示し、図８には、単電池１４のＳＯＣが３０％における、単電池１４の温度Ｄと内部抵抗Ｒの関係を示す。図７、８では、比較として、従来の一般方式を用いて取得された同一の単電池１４の内部抵抗Ｒをあわせて示す。従来の一般方式としては、例えば、単電池１４に一定の電流値Ｉを流した際の単電池１４の電圧値Ｖを測定する方式がある。当該方式では、休止（つまり、０Ａ）を挟んで複数回に亘って測定を繰り返すとともに、各測定において電流値Ｉを変更し、電流値Ｉと電圧値Ｖとの組み合わせの複数個を用いて、単電池１４の内部抵抗Ｒを測定する。当該方法は、二次電池の評価試験で用いられる一般的な方法である。

図７、８に示すように、本実施形態の内部抵抗推定処理で取得される単電池１４の内部抵抗Ｒは、従来の一般方式を用いて取得される単電池１４の内部抵抗Ｒとほぼ一致する。その一方、本実施形態の内部抵抗推定処理では、単電池１４に一定の電流値Ｉを流す必要が無い。そのため、特に、電気自動車等に搭載された後の単電池１４であり、単電池１４の内部抵抗Ｒを測定するために一定の電流値Ｉを流すことが難しい状況であっても、精度よく単電池１４の内部抵抗Ｒを推定することができる。

４．本実施形態の効果
（１）本実施形態の内部抵抗推定処理では、単電池１４への充電開始後、単電池１４が定電流充電状態になるまでのランプ領域ＬＡ経過期間において測定された電流値Ｉと電圧値Ｖとから単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。

電気自動車等に搭載された単電池１４では、単電池１４の内部抵抗Ｒを測定するために一定の電流値Ｉを流すことが難しい。その一方、急速充電時における電流値Ｉの時間変化率ΔＩが、急速充電規格により規定された結果、ランプ領域ＬＡ経過期間において、電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定値に保たれる。

本実施形態の内部抵抗推定処理では、急速充電規格により電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定に制限されるランプ領域ＬＡ経過期間を利用して単電池１４の内部抵抗Ｒを推定するので、単電池１４の充電期間中に、単電池１４の内部抵抗Ｒを精度良く推定できる。

（２）本実施形態の内部抵抗推定処理では、ランプ領域ＬＡ経過期間内で複数回に亘って電流値Ｉ及び電圧値Ｖを取得し、これらを用いて単電池１４の内部抵抗Ｒを推定するので、電流値Ｉに対する電圧値Ｖの傾きを算出することができ、この傾きから単電池１４の内部抵抗Ｒを推定できる。

（３）本実施形態の内部抵抗推定処理では、実行条件を満たす場合に内部抵抗Ｒを推定するので、精度良く単電池１４の内部抵抗Ｒを推定できる。

（４）本実施形態の内部抵抗推定処理では、単電池１４の温度ＤとＳＯＣ、及び相関関係表を用いて劣化度Ｚを推定するので、精度良く単電池１４の劣化を推定できる。

＜実施形態２＞
実施形態２を、図９を参照しつつ説明する。本実施形態の電池パック６０は、内部抵抗推定処理において、劣化度Ｚを推定する方法が実施形態１と異なる。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。

１．内部抵抗推定処理
図９に、メモリ７４に記憶された相関関係表を示す。本実施形態では、相関関係表において、ＳＯＣ範囲と温度範囲との各組み合わせにおける、単電池１４の補正値Ｘ１〜Ｘ１２が記録されている。

補正値Ｘ１〜Ｘ１２は、初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２に基づいて設定されており、具体的には、初期内部抵抗値Ｈ１〜Ｈ１２と、初期状態の基準状態（例えば、温度Ｄ＝２５℃、ＳＯＣ＝５０％）において測定された内部抵抗Ｒ０との比の値である。内部抵抗Ｒ０は、基準内部抵抗の一例である。
補正値Ｘ＝初期内部抵抗値Ｈ／内部抵抗Ｒ０

ＣＰＵ７０は、単電池１４の劣化度Ｚを推定する（Ｓ１２）際に、相関関係表に含まれる補正値Ｘ１〜Ｘ１２の中から、ランプ領域ＬＡ経過期間に測定された単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣに対応する補正値Ｘを選出する。そして、Ｓ１０で算出された単電池１４の内部抵抗Ｒ（図３参照）を選出された補正値Ｘで除して、単電池１４の内部抵抗Ｒを基準状態における内部抵抗ＲＸに換算し、内部抵抗Ｒ０に対する内部抵抗ＲＸの比の値を、単電池１４の劣化度Ｚとして推定する。
内部抵抗ＲＸ＝内部抵抗Ｒ／補正値Ｘ
劣化度Ｚ＝内部抵抗ＲＸ／内部抵抗Ｒ０

２．本実施形態の効果
本実施形態の内部抵抗推定処理では、メモリ７４に初期内部抵抗値Ｈを記憶する代わりに、補正値Ｘと内部抵抗Ｒ０を記憶し、メモリ７４に各ＳＯＣ範囲、温度範囲における初期内部抵抗値Ｈを記憶する必要がない。

＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として二次電池の単電池１４を示したが、これに限らず、蓄電素子は、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよい。

（２）上記実施形態では、劣化度Ｚの推定方法として、単電池１４の温度Ｄ及びＳＯＣが組み合わされた相関関係表を用いて説明したが、単電池１４の温度Ｄまたは単電池１４のＳＯＣのいずれか一方による相関関係表が用いられても良い。単電池１４の温度Ｄまたは単電池１４のＳＯＣのいずれか一方による相関関係表を用いて劣化度Ｚの推定処理が行われた場合でも、相関関係表を用いずに劣化度Ｚの推定処理が行わた場合に比べて、精度良く単電池１４の劣化度Ｚを推定できる。

（３）さらには、図６、９の相関関係表におけるＳＯＣ範囲と温度範囲の設定も適宜変更される。例えば、ＳＯＣ範囲は０〜１００％の間で設定してもよく、温度範囲は０〜６０℃の範囲で設定してもよい。また、ＳＯＣ範囲は必ずしも１０％毎に設定する必要はなく、温度範囲も必ずしも１０℃毎に設定する必要もない。ＳＯＣ範囲や温度範囲を細かく設定することで、劣化度Ｚの推定精度を向上できる。

（４）上記実施形態では、内部抵抗推定処理の初期において、実行条件を確認する処理を実行する例を用いて説明を行ったが、実行条件を確認する処理は必ずしも実行されなくてもよい。さらに、上記実施形態で示した実行条件において設定される条件は、一例であり、単電池１４の種類や用途に応じて適宜変更される。

（５）上記実施形態では、急速充電規格により、ランプ領域ＬＡ経過期間における電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定に制限される例を用いて説明を行ったが、ランプ領域ＬＡ経過期間における時間変化率ΔＩは、必ずしも一定に制限される必要はなく、変動していてもよい。つまり、電流値Ｉが変化しており、傾きを有していれば、その時間変化率ΔＩは一定でなくてもよい。

例えば、ランプ領域ＬＡにおいて、電流値Ｉが二次関数など、非線形関数に従って変動している場合には、電流値Ｉと電圧値Ｖを各々非線形関数に近似した際の近似式の係数の比から、内部抵抗Ｒを推定することができる。例えば、電流値Ｉが経過時間Ｔに対して、Ｉ＝Ａ×Ｔ＾２で表され、電圧値Ｖが経過時間Ｔに対して、Ｖ＝Ａ×Ｂ×Ｔ＾２＋Ｖ０で表される場合、予め定められた時間Ｔ１、Ｔ２で測定した電圧値Ｖの差（ΔＶ）および電流値Ｉの差（ΔＩ）を用いて内部抵抗Ｒを推定する。なお、非線形関数としては、二次関数の他、三角関数や多次元関数など、種々の関数であってもよい。

（６）更には、時間変化率ΔＩを一定に制限するための規格は、急速充電規格に限定されない。例えば、急速充電よりも長い時間をかけて充電が行われる普通充電規格により時間変化率ΔＩが一定に制限されてもよい。また、電流値Ｉの時間変化率ΔＩが一定に制限される期間もランプ領域ＬＡ経過期間に限られるものではない。

（７）上記実施形態では、内部抵抗推定処理が最も劣化の早い単電池１４に対して実行される例を用いて説明を行ったが、全ての単電池１４に対して同時に実行されても良い。この場合、単電池１４の電圧値Ｖとしては、組電池１２に含まれる複数の単電池１４の平均の電圧値Ｖが用いられてもよい。また、電流値Ｉと同時に電圧値Ｖを測定することができる単電池１４が特定されている場合には、この特定の単電池１４の電圧値Ｖが測定されてもよい。

（８）上記実施形態では、制御部の一例として、１つのＣＰＵ７０等を備えるＢＭ６２を例挙げた。しかし、制御部は、複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。要するに、制御部は、上記の状態推定処理を、ソフト処理またはハード回路を利用して実行するものであればよい。

（９）上記実施形態では、ＣＰＵ７０が読み込んで実行するプログラムとして、メモリ７４に記憶されたものを例に挙げた。しかし、プログラムは、これに限らず、ハードディスク装置、フラッシュメモリ（登録商標）などの不揮発性メモリや、ＣＤ−Ｒなどの記憶媒体などに記憶されたものでもよい。

（１０）上記実施形態では、ランプ領域、つまり、電流値Ｉが傾きを有する領域として、定電流定電圧充電形式の定電流充電前のランプ領域を用いて説明を行ったが、充電形式はこれに限らない。例えば、定電力定電圧充電形式の定電力充電前のランプ領域や、定電流充電形式の定電流充電前のランプ領域、定電力充電形式の定電力充電前のランプ領域等、他の充電形式におけるランプ領域を用いてもよい。

１２：組電池、１４：単電池、２０：ＣＳ、２４：電池電圧計測部、６２：ＢＭ、６６：電流計測部、７０：ＣＰＵ、７４：メモリ、ＬＡ：ランプ領域、Ｉ：電流値、Ｒ：内部抵抗、Ｖ：電圧値

Claims (14)

1. 蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置であって、
   前記蓄電素子への充電電流を測定する電流測定部と、
   前記蓄電素子の端子間電圧を測定する電圧測定部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記蓄電素子の充電期間のうち、前記充電電流の時間変化率が一定である制限期間において測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置。
2. 請求項１に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記制御部は、前記蓄電素子を規定電流で定電流充電した後に規定電圧で定電圧充電をし、
   前記制限期間は、前記蓄電素子への充電開始後、前記蓄電素子に流れる前記充電電流が前記規定電流になるまでの経過期間である、内部抵抗推定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記制御部は、前記制限期間内で複数回に亘って、前記充電電流と前記端子間電圧とを同時に測定し、複数の前記充電電流の値と複数の前記端子間電圧の値とによって示される前記端子間電圧の前記充電電流に対する傾きから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記制御部は、充電規格により前記蓄電素子への充電を制御する、内部抵抗推定装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、
   前記制御部は、充電開始時における前記蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記蓄電素子の温度を測定する温度測定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を算出し、前記充電期間における前記蓄電素子の温度を用いて、前記蓄電素子の内部抵抗を補正し、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
7. 請求項６に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記制御部は、
   基準内部抵抗と、前記蓄電素子の温度に関連付けて決定される補正値と、を記憶しており、
   前記蓄電素子の内部抵抗を補正する際に、前記蓄電素子の温度を用いて前記補正値を選出し、選出した前記補正値と前記基準内部抵抗から比較内部抵抗を算出し、前記蓄電素子の内部抵抗を前記比較内部抵抗と比較して、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する、内部抵抗推定装置。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を算出し、前記充電期間における前記蓄電素子のＳＯＣを用いて、前記蓄電素子の内部抵抗を補正し、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
9. 請求項８に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記制御部は、
   基準内部抵抗と、前記蓄電素子のＳＯＣに関連付けて決定される補正値と、を記憶しており、
   前記蓄電素子の内部抵抗を補正する際に、前記蓄電素子のＳＯＣを用いて前記補正値を選出し、選出した前記補正値と前記基準内部抵抗から比較内部抵抗を算出し、前記蓄電素子の内部抵抗を前記比較内部抵抗と比較して、前記蓄電素子の内部抵抗を補正する、内部抵抗推定装置。
10. 蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置であって、
    前記蓄電素子への充電電流を測定する電流測定部と、
    前記蓄電素子の端子間電圧を測定する電圧測定部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記蓄電素子の充電期間のうち、前記充電電流の立ち上がりにおいて、前記充電電流が変化するランプ領域において測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置。
11. 請求項１０に記載の内部抵抗推定装置であって、
    前記制御部は、前記蓄電素子を定電流充電と定電力充電の少なくとも一方で充電し、
    前記ランプ領域は、前記蓄電素子が定電流充電される定電流充電状態、又は、前記蓄電素子が定電力充電される定電力充電状態になるまでの時間領域である、内部抵抗推定装置。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の内部抵抗推定装置であって、
    前記制御部は、前記ランプ領域内で複数回に亘って、前記充電電流と前記端子間電圧とを同時に測定し、複数の前記充電電流の値と複数の前記端子間電圧の値とによって示される前記端子間電圧の前記充電電流に対する傾きから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
13. 請求項１０ないし請求項１２のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
    前記蓄電素子のＳＯＣを検知する充電状態検知部をさらに備え、
    前記制御部は、充電開始時における前記蓄電素子のＳＯＣが規定値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗を推定する、内部抵抗推定装置。
14. 蓄電素子の内部抵抗を推定する内部抵抗推定方法であって、
    前記蓄電素子の充電期間のうち、前記蓄電素子への充電電流の時間変化率が一定である制限期間において、前記充電電流と前記蓄電素子の端子間電圧とを測定する測定工程と、
    前記測定工程で測定された前記充電電流と前記端子間電圧とから前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定工程と、
    を備えた内部抵抗推定方法。

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