JP2014109535A - 内部抵抗推定装置、充電装置、放電装置、内部抵抗推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子の内部抵抗を容易に推定すること。
【解決手段】電池パックは、セルセンサＣＳとバッテリーマネージャーＢＭと電流センサを備え、ＢＭに含まれるＣＰＵは、定電力充電又は定電力放電される電池パック内の全単電池の内部抵抗Ｒを推定する。単電池は、定電力充電又は定電力放電される際に、その充電又は放電を一時的に中断される。ＣＰＵは、中断された際の電流値Ｉである中断前電流値ＩＡを検出する（Ｓ８）とともに、中断期間直後の再開時電流値ＩＢを検出する（Ｓ１４）。そして、中断前電流値ＩＡ及び再開時電流値ＩＢを用いて、電池パック内の全単電池の内部抵抗Ｒを推定する。内部抵抗Ｒを推定する際に、単電池の端子間電圧である電圧値Ｖを測定する必要がなく、内部抵抗Ｒを容易に推定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、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、電気自動車など現在その使用分野を広げている。

蓄電素子では、使用回数の増加により劣化し、内部抵抗が増大する。蓄電素子の内部抵抗が増加すると、電池に求められている入出力特性を実現することができない。そのため、従来から、電池の内部抵抗を算出する技術が用いられている（例えば、引用文献１）。この技術では、電池の電圧及び電流を同一のタイミングで計測し、計測された電圧値と電流値を用いて電池の内部抵抗を算出し、算出された内部抵抗の大きさに基づいて、当該電池の異常を判定する。

特開２００５−１９５６０４号公報

電池などの蓄電素子の内部抵抗を推定する際には、電流計や電圧計などの計測回路を用いて蓄電素子の電圧及び電流を同一のタイミングで計測することが好ましい。しかし、蓄電素子の電圧と電流など、蓄電素子に関する複数の物理量を同時に計測するためには、計測回路において電流計と電圧計の計測タイミングを同期させるなど、計測回路の構成や制御方法が複雑化してしまい、蓄電素子の内部抵抗を容易に推定することができない問題が生じていた。

本発明は、蓄電素子の内部抵抗を容易に推定する技術を提供することにある。

本明細書によって開示される内部抵抗推定装置は、定電力充電又は定電力放電される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、前記蓄電素子の充電電流又は放電電流を検出する電流検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断された際に、中断期間の直前の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である中断前電流値を検出する中断前電流検出処理と、前記中断期間直後の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、前記中断前電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する。

この内部抵抗推定装置では、前記中断期間は、前記蓄電素子の端子間電圧が開放電圧値に到達するまでの開放電圧到達時間以上であり、前記再開時電流値は、前記端子間電圧が前記開放電圧値である場合に前記蓄電素子に流れる特定電流値である構成としても良い。

この内部抵抗推定装置では、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた補正係数が記憶された記憶部を更に備え、前記中断期間は、前記蓄電素子の前記端子間電圧が開放電圧値に到達するまでの開放電圧到達時間よりも短く、前記制御部は、前記推定処理において、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記補正係数を用いて、前記再開時電流値を、前記端子間電圧が前記開放電圧値である場合に前記蓄電素子に流れる特定電流値に補正し、前記中断前電流値と前記特定電流値を用いて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では、定電力充電又は定電力放電における規定電力値をＷとし、前記中断前電流値をＩＡとし、前記特定電流値をＩＰとすると、前記蓄電素子の内部抵抗Ｒは、下記の式で表される構成としても良い。
Ｒ＝Ｗ＊（１／ＩＡ−１／ＩＰ）／ＩＡ

この内部抵抗推定装置では、前記蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記中断前電流検出処理において、前記端子間電圧が規定電圧値となった場合に、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断されたと判断する構成としても良い。

この内部抵抗推定装置では、前記制御部は、前記充電電流又は前記放電電流を積算して電池容量を算出する容量算出処理を更に実行し、前記中断前電流検出処理において、前記電池容量が規定電池容量値となった場合に、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断されたと判断する構成としても良い。

この内部抵抗推定装置では、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた判断電流値が記憶された記憶部を更に備え、前記制御部は、前記推定処理において、前記再開時電流値と、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記判断電流値を比較し、前記再開時電流値が前記判断電流値よりも大きい場合に、前記蓄電素子の内部抵抗が基準抵抗値よりも大きいと推定する、構成としても良い。

この内部抵抗推定装置では、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた判断電流値が記憶された記憶部を更に備え、前記制御部は、前記推定処理において、前記再開時電流値と、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記判断電流値を比較し、前記再開時電流値が前記判断電流値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗が基準抵抗値以下であると推定する、構成としても良い。

本発明は、上記の内部抵抗推定装置を用いて実現される充電装置にも具現化される。本明細書によって開示される充電装置は、蓄電素子を定電力充電する充電装置であって、前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記充電電流の電流値が規定電流値となった場合に、前記定電力充電を中断させる中断処理と、前記定電力充電の中断開始から基準時間経過後に、前記定電力充電を再開させる再開処理と、前記定電力充電を再開する際の前記充電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、前記規定電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する。

また、本発明は、上記の内部抵抗推定装置を用いて実現される放電装置にも具現化される。本明細書によって開示される放電装置は、蓄電素子を定電力放電する放電装置であって、前記蓄電素子の放電電流を検出する電流検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記放電電流の電流値が規定電流値となった場合に、前記定電力放電を中断させる中断処理と、前記定電力放電の中断開始から基準時間経過後に、前記定電力放電を再開させる再開処理と、前記定電力放電を再開する際の前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、前記規定電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する。

また、本発明は、上記の内部抵抗推定装置を用いて実現される蓄電素子の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、定電力充電又は定電力放電される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、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断された際に、中断期間の直前における前記蓄電素子の充電電流又は放電電流の電流値である中断前電流値を検出する中断前電流検出工程と、前記中断期間直後の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出工程と、前記中断前電流値と前記再開時電流値を用いて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。

本明細書によって開示される発明によれば、蓄電素子の内部抵抗を容易に推定することができる。

電池パックの構成を示す概略図 電池モジュールの構成を示す概略図 実施形態１の内部抵抗推定処理を示すフローチャート 中断期間前後における合計電圧値及び電流値の変化を示すグラフ 経過時間に対する合計電圧値と再開時電流値の変化を示すグラフ 中断前電流値及び中断経過時間と補正係数との関係を示す図 実施形態２の内部抵抗推定処理を示すフローチャート 実施形態３の内部抵抗推定処理を示すフローチャート 中断前電流値及び中断経過時間と判断電流値との関係を示す図

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の内部抵抗推定装置の概要について説明する。
本内部抵抗推定装置では、定電力充電又は定電力放電される蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、蓄電素子の定電力充電又は定電力放電が一時中断される中断期間前後の蓄電素子の充電電流又は放電電流を検出して蓄電素子の内部抵抗を推定する。一般に、蓄電素子では、充電時又は放電時に蓄電素子の充電又は放電を中断すると、その中断期間前後において蓄電素子の端子間電圧が変化する。例えば、充電により端子間電圧が開放電圧値よりも上昇していた場合には、中断期間後に端子間電圧が減少する。また、放電により端子間電圧が開放電圧値よりも下降していた場合には、中断期間後に端子間電圧が上昇する。このように、蓄電素子では、充電時又は放電時に蓄電素子の充電又は放電を中断すると、中断期間前後の蓄電素子の端子間電圧に変化が生じる。

発明者らは、蓄電素子の充電時又は放電時の中断期間前後に生じる端子間電圧の変化について研究を重ねた。その結果、蓄電素子が定電力充電又は定電力放電されている場合には、中断期間前後に生じる端子間電圧の変化に伴って発生する蓄電素子の充電電流又は放電電流の変化を用いて、蓄電素子の内部抵抗を推定できることを見出した。

本内部抵抗推定装置では、蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、中断期間前後の蓄電素子の充電電流又は放電電流を検出し、蓄電素子の端子間電圧を検出しない。そのため、蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、蓄電素子の充電電流又は放電電流と端子間電圧の両方を同時に計測していた従来技術に比べて、計測回路の構成や制御方法を簡略化でき、蓄電素子の内部抵抗を容易に推定できる。

本内部抵抗推定装置では、中断期間が開放電圧到達時間以上に設定されているので、検出した再開時電流値は特定電流値に至っており、特定電流値を用いて蓄電素子の内部抵抗を正確に推定できる。

本内部抵抗推定装置では、中断期間が開放電圧到達時間よりも短く設定されているので、検出した再開時電流値は特定電流値に至っていないが、記憶部に記憶された補正係数を用いて再開時電流値を特定電流値に補正できる。この内部抵抗推定装置によれば、再開時電流値を補正した特定電流値を用いて、蓄電素子の内部抵抗を正確に推定できる。また、中断期間が開放電圧到達時間以上に設定されている場合に比べて、短時間で内部抵抗を推定できる。

本内部抵抗推定装置では、規定電力値Ｗと中断前電流値ＩＡと特定電流値ＩＰから、内部抵抗Ｒを推定できる。

本内部抵抗推定装置では、蓄電素子の定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを電圧検出部により判断するので、定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを判断しやすい。また、電圧検出部で検出された端子間電圧は、定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを判断するのに用い、蓄電素子の内部抵抗を推定するのには用いないので、計測回路の構成や制御方法を簡略化できる。

本内部抵抗推定装置では、蓄電素子の定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを充電電流又は放電電流が積算された電池容量により判断するので、定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを判断しやすい。この内部抵抗推定装置では、定電力充電又は定電力放電が中断されたか否かを判断する際に、及び蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、電流検出部で検出された充電電流又は放電電流を用い、端子間電圧を用いないので、計測回路の構成や制御方法を簡略化できる。

本内部抵抗推定装置では、中断前電流値及び中断期間に対応付けられた判断電流値を用いて、蓄電素子の内部抵抗が基準抵抗値よりも大きいか、又は基準抵抗値以下であるか否かを容易に推定できる。

本充電装置では、蓄電素子を定電力充電し、定電力充電の過程において当該蓄電素子の内部抵抗を推定する。蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、蓄電素子の定電力充電を一時中断させ、中断期間前後における蓄電素子の充電電流を検出し、蓄電素子の端子間電圧を検出しない。この充電装置によれば、蓄電素子を定電力充電しながら蓄電素子の内部抵抗を推定でき、かつ、内部抵抗の推定に必要な計測回路の構成や制御方法を簡略化できる。

本充電装置では、蓄電素子を定電力放電し、定電力放電の過程において当該蓄電素子の内部抵抗を推定する。蓄電素子の内部抵抗を推定する際に、蓄電素子の定電力放電を一時中断させ、中断期間前後における蓄電素子の放電電流を検出し、蓄電素子の端子間電圧を検出しない。この放電装置によれば、蓄電素子を定電力放電しながら蓄電素子の内部抵抗を推定でき、かつ、内部抵抗の推定に必要な計測回路の構成や制御方法を簡略化できる。

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１ないし図６を参照しつつ説明する。

１．内部抵抗推定装置の構成
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、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、センサユニット３０や通信部２８等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。電流センサ６４は、電流検出部の一例である。ＣＳ２０及びＢＭ６２は、制御部の一例であり、ＣＳ２０とＢＭ６２と電流センサ６４を加えたものが、内部抵抗推定装置、充電装置及び放電装置の一例である。

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。配線６８により接続された複数の組電池１２は、蓄電素子の一例である。

ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０の他、電流センサ６４を用いて各組電池１２に直列に流れる充電電流又は放電電流の電流値Ｉ［Ａ］を所定期間毎に測定する電流計測部７２、及び通信部７４を備える。

図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７６と、アナログ信号として測定される電流値Ｉをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）７８と、を有する。メモリ７６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７６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。メモリ７６には、また、後述して説明する開放電圧到達時間ＲＴ、補正係数ＨＮ、規定電圧値ＫＶ等が予め決定されて記憶されている。メモリ７６は、記憶部の一例である。

通信部７４は、通信ライン８０を介して各電池モジュール１０のＣＳ２０と接続されており、後述するように各ＣＳ２０で測定された電圧値Ｖや温度Ｄ等の情報を受け取る。ＣＰＵ７０は、これらの情報を用いて組電池１２の充放電を制御するとともに、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。

また、通信部７４は、通信ライン６６を介して充電器１８又は負荷１８の通信部１６に接続されており、充電器１８又は負荷１８から後述する再開信号ＡＳ等の信号を受信する。

なお、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（図示せず）、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（図示せず）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、単電池１４は、満充電時の両端子間の電圧値が略４Ｖとなるリチウムイオン電池であり、特に、正極活物質として２種類以上のリチウム含有金属酸化物を用いたリチウムイオン電池である。尚、上記のリチウム含有金属酸化物としては、例えば、Ｃｏ、ＭｎあるいはＮｉ等の各元素を１種類又は２種類以上含むものを用いることができる。また、結晶構造で言うと、スピネル構造を有するリチウム含有金属酸化物と層状構造を有するリチウム含有金属酸化物とを混合してなるものを正極活物質としている。

また、ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６を含むセンサユニット３０と通信部２８とを含む。電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各単電池１４の両端に接続され、各単電池１４の両端子間の電圧値Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。温度センサ２６は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各単電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。なお、温度Ｄは各単電池毎ではなく、組電池１２中の一部の単電池について測定することとしても良い。電圧測定回路２４は、電圧検出部の一例である。電圧が、端子間電圧の一例である。

通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳ２０で測定された上記電圧値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７６に記憶する。ＢＭ６２のＣＰＵ７０は、メモリ７６に記憶された各単電池１４の電圧値Ｖから、電池パック６０に含まれる全単電池１４の電圧値Ｖを合計した合計電圧値ＶＳを取得する。各単電池１４の正負両端子間の電圧値Ｖや電池パック６０内の直列接続された全単電池の両端間の合計電圧値ＶＳが、端子間電圧の一例である。

２．内部抵抗推定処理
次に、図３ないし図６を用いて、電池パック６０に含まれる全単電池１４の合計の内部抵抗である内部抵抗Ｒを推定する内部抵抗推定処理について説明する。この内部抵抗推定処理では、充電器１８において規定電力値Ｗで定電力充電される全単電池１４の充電を一時中断し、中断期間前後の電流値Ｉから全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。

電池パック６０では、例えば電気自動車への電源の投入、あるいは電気自動車への充電開始等、ユーザによって電池パック６０が起動されると、ＢＭ６２及びＣＳ２０が起動し、直列接続された組電池１２への充電が開始される。ＢＭ６２が起動すると、ＣＰＵ７０はメモリ７６からプログラムを読み出し、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、各単電池１４の温度Ｄ及び電圧値Ｖの測定を開始し、電流値Ｉの測定を開始する（Ｓ２）。ＣＰＵ７０は、測定された各単電池１４の電圧値Ｖから合計電圧値ＶＳを取得する。

ＣＰＵ７０は、合計電圧値ＶＳを用いて、全単電池１４（すなわち電池パック６０）への充電が中断されたかを検出する。具体的には、ＣＰＵ７０は、メモリ７６からプログラムにより、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達すると、充電を中断するように制御されており、合計電圧値ＶＳがメモリ７６に記憶された規定電圧値ＫＶに到達したかを検出する（Ｓ４）。ＣＰＵ７０は、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶ（図４参照）に到達するのを待機し（Ｓ４：ＮＯ）、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、全単電池１４への充電が中断されたと判断する（Ｓ６）。

ＣＰＵ７０は、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達した際、つまり、全単電池１４への充電が中断された際の電流値Ｉである中断前電流値ＩＡ（図４参照）を検出する（Ｓ８）。また、ＣＰＵ７０は、全単電池１４への充電が中断されてからの経過時間Ｔを計測する（Ｓ１０）。

図４に示すように、充電器１８は、点線で示す全単電池１４の合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達し、実線で示す電流値Ｉが規定電圧値ＫＶに対応する規定電流値ＫＩ（中断前電流値ＩＡに等しい）に到達すると、全単電池１４に対する電流の供給を中断する。つまり、規定電圧値ＫＶは、全単電池１４に対する電流の供給を中断する際の電圧値である中断前電圧値ＫＶということができる。中断期間において、充電器１８は、単電池１４に全く電流を供給しなくてもよければ（電流値Ｉ＝０［Ａ］）、わずかに電流を供給してもよい（電流値Ｉ≒０［Ａ］）。充電器１８は、所定の中断期間が経過すると、再開信号ＡＳを通信ライン６６を介してＢＭ６２に送信し、全単電池１４への定電力充電を再開する。

ＣＰＵ７０は、中断期間において、充電器１８から再開信号ＡＳが送信されるのを検出する（Ｓ１２）。ＣＰＵ７０は、再開信号ＡＳが送信されるのを待機し（Ｓ１２：ＮＯ）、再開信号ＡＳが送信されると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、中断期間直後の電流値Ｉである再開時電流値ＩＢ（図４参照）を検出する（Ｓ１４）。また、ＣＰＵ７０は、中断経過時間ＣＴを計時する（Ｓ１６）。

ＣＰＵ７０は、計時された中断経過時間ＣＴをメモリ７６に記憶された開放電圧到達時間ＲＴと比較する（Ｓ１８）。図５に、中断期間における合計電圧値ＶＳ（点線）と、それに対応する再開時電流値ＩＢ（一点鎖線）の変化を示す。図５に示すように、充電中に充電を一時中断すると、全単電池１４の合計電圧値ＶＳが比較的長い開放電圧到達時間ＲＴをかけて開放電圧値ＶＥにまで低下して収束する。規定電力値Ｗで定電力充電されている単電池１４では、上記の合計電圧値ＶＳの変化に対応して、再開時電流値ＩＢは、中断前電流値ＩＡより大きい、図５の一点鎖線上の値となる。合計電圧値ＶＳが開放電圧値ＶＥで収束すると再開時電流値も一定の値（特定電流値ＩＰ）となる。ここで、特定電流値ＩＰとは、開放電圧値ＶＥに対応する再開時電流値ＩＢであり、開放電圧値ＶＥを用いて、下記の関係を有する。
Ｗ＝ＶＥ＊ＩＰ（式１）

ＣＰＵ７０は、中断経過時間ＣＴについて判断し、開放電圧到達時間ＲＴ以上である場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、再開時電流値ＩＢが特定電流値ＩＰであると判断する。一方、中断経過時間ＣＴが開放電圧到達時間ＲＴ未満である場合（Ｓ１８：ＮＯ）、再開時電流値ＩＢが特定電流値ＩＰにまで上昇していないと判断し、メモリ７６に記憶された補正係数ＨＮを用いて再開時電流値ＩＢを補正する。

補正係数ＨＮは、開放電圧到達時間ＲＴ前に検出された再開時電流値ＩＢを特定電流値ＩＰに補正する係数であり、電池パック６０に応じて定められている。補正係数ＨＮは、中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴによって変化することから、図６に示すように、中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴに対応付けられてメモリ７６に記憶されている。

ＣＰＵ７０は、再開時電流値ＩＢを補正する際に、内部抵抗推定処理において取得された中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴに対応付けられている補正係数ＨＮを選出し（Ｓ２０）、再開時電流値ＩＢに選出した補正係数ＨＮを積して再開時電流値ＩＢを補正する（Ｓ２２）。これにより、再開時電流値ＩＢは特定電流値ＩＰに補正される。

次に、ＣＰＵ７０は、中断前電流値ＩＡと再開時電流値ＩＢを用いて、つまり、中断前電流値ＩＡと特定電流値ＩＰから、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定し（Ｓ２４）、内部抵抗推定処理を終了する。全単電池１４の内部抵抗Ｒは、充電器１８の規定電力値Ｗを用いて、下記の式のように推定される。
Ｒ＝Ｗ＊（１／ＩＡ−１／ＩＢ）／ＩＡ＝Ｗ＊（１／ＩＡ−１／ＩＰ）／ＩＡ

上記の式について説明する。
全単電池１４への充電が中断された際における規定電圧値ＫＶは、充電器１８の規定電力値Ｗと中断前電流値ＩＡとの間において、下記の関係を有する。
Ｗ＝ＫＶ＊ＩＡ（式２）
また、規定電圧値ＫＶは、開放電圧値ＶＥと内部抵抗Ｒと中断前電流値ＩＡを用いて下記のように表される。
ＫＶ＝ＶＥ＋Ｒ＊ＩＡ（式３）
従って、式１ないし式３を用いることで、上記の式が求められる。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の電池パック６０では、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する際に、中断期間前後の電流値Ｉを検出し、中断期間前後の単電池１４の電圧値Ｖを検出しない。そのため、従来技術のように、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する際に、電流値Ｉと各単電池１４の電圧値Ｖの両方を同時に計測する必要がない。つまり、これらの値を同時に測定するための構成を電流センサ６４や電圧測定回路２４に含める必要がなく、ＣＳ２０やＢＭ６２が電流センサ６４や電圧測定回路２４を制御する処理が複雑化することがない。この電池パック６０によれば、全単電池１４の内部抵抗Ｒを容易に推定できる。

（２）本実施形態の電池パック６０では、中断経過時間ＣＴが開放電圧到達時間ＲＴ以上である場合には、検出した再開時電流値ＩＢを用いて、中断経過時間ＣＴが開放電圧到達時間ＲＴ未満である場合には、補正係数ＨＮで補正した再開時電流値ＩＢを用いて、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。いずれの場合にも、再開時電流値ＩＢは、開放電圧値ＶＥに対応する特定電流値ＩＰとなることから、特定電流値ＩＰを用いて全単電池１４の内部抵抗Ｒを正確に推定できる。

（３）本実施形態の電池パック６０では、中断経過時間ＣＴが開放電圧到達時間ＲＴ未満である場合にも、再開時電流値ＩＢを補正することで全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する。そのため、全単電池１４の内部抵抗Ｒの推定に必要な再開時電流値ＩＢを検出する際に、必ずしも開放電圧到達時間ＲＴが経過するまで待つ必要がなく、全単電池１４の内部抵抗Ｒを早期に推定できる。

（４）本実施形態の電池パック６０では、全単電池１４への充電が中断されたかを合計電圧値ＶＳにより判断するので、全単電池１４への充電が中断されたかを判断しやすい。なお、合計電圧値ＶＳは、全単電池１４への充電が中断されたか判断するのに用いられ、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定するのには用いられない。そのため、全単電池１４への充電が中断されたかを合計電圧値ＶＳにより判断した場合でも、電流センサ６４や電圧測定回路２４の構成が複雑化したり、ＣＳ２０やＢＭ６２による制御処理が複雑化することを抑制することができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図７を用いて説明する。本実施形態では、ＣＰＵ７０が通信ライン６６を介して充電器１８を制御し、全単電池１４の定電力充電を制御しながら、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する点で、充電器１８による充電に併せて全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する実施形態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７を用いて、本実施形態の内部抵抗推定処理について説明する。
電池パック６０では、ユーザによって電池パック６０が起動されると、ＢＭ６２及びＣＳ２０が起動する。ＢＭ６２が起動すると、ＣＰＵ７０はメモリ７６からプログラムを読み出し、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、通信ライン６６を介して充電器１８に充電を開始させる命令を送信する（Ｓ３２）。

次に、ＣＰＵ７０は、各単電池１４の温度Ｄ及び電圧値Ｖの測定を開始し、電流値Ｉの測定を開始する（Ｓ２）。そして、測定された電圧値Ｖから取得される合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達するのを検出する（Ｓ４：ＮＯ）。ＣＰＵ７０は、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、充電器１８に対して充電を中断させる命令を送信する（Ｓ３４）。

また、ＣＰＵ７０は、合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達すると、規定電圧値ＫＶに対応する規定電流値ＫＩを取得する（Ｓ３６）。規定電流値ＫＩを取得する際には、充電器１８の規定電力値Ｗと規定電圧値ＫＶを用いて規定電流値ＫＩを算出して取得してもよければ、予め算出されてメモリ７６に記憶されている規定電流値ＫＩを読み出してもよい。ＣＰＵ７０は、全単電池１４への充電が中断されてからの経過時間Ｔを計測する（Ｓ１０）。

ＣＰＵ７０は、計測される経過時間Ｔがメモリ７６に記憶された基準時間ＫＴに到達したかを検出する（Ｓ３８）。本実施形態では、基準時間ＫＴは、開放電圧到達時間ＲＴ以上の時間に設定されている。ＣＰＵ７０は、経過時間Ｔが基準時間ＫＴに到達するのを待機し（Ｓ３８：ＮＯ）、経過時間Ｔが基準時間ＫＴに到達した場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、充電器１８に対して充電を再開させる命令を送信する（Ｓ４０）。

ＣＰＵ７０は、充電が再開された所定時間後に中断期間直後の電流値Ｉである再開時電流値ＩＢを検出する（Ｓ１４：図４参照）。本実施形態では、基準時間ＫＴが開放電圧到達時間ＲＴ以上の時間に設定されているので、再開時電流値ＩＢは、開放電圧値ＶＥに対応する特定電流値ＩＰとなる。ＣＰＵ７０は、規定電流値ＫＩと再開時電流値ＩＢを用いて、つまり、規定電流値ＫＩと特定電流値ＩＰを用いて、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する（Ｓ２４）。全単電池１４の内部抵抗Ｒは、充電器１８の規定電力値Ｗを用いて、下記の式のように推定される。
Ｒ＝Ｗ＊（１／ＫＩ−１／ＩＢ）／ＫＩ＝Ｗ＊（１／ＫＩ−１／ＩＰ）／ＫＩ

次に、ＣＰＵ７０は、電流値Ｉがメモリ７６に記憶された終止電流値ＬＩに到達したかを検出する（Ｓ４２）。ここで、終止電流値ＬＩは、全単電池１４への充電を終了させるための電流値である。ＣＰＵ７０は、電流値Ｉが終止電流値ＬＩに到達するのを待機し（Ｓ４２：ＮＯ）、電流値Ｉが終止電流値ＬＩに到達した場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、充電器１８に対して充電を終了させる命令を送信し（Ｓ４４）、内部抵抗推定処理を終了する。

２．本実施形態の効果
本実施形態の電池パック６０では、ＣＰＵ７０が全単電池１４の定電力充電を制御することから、定電力充電を再開するタイミングも自ら決定する。そのため、ＣＰＵ７０は、再開時電流値ＩＢを測定するタイミングをＣＰＵ７０自らが決定することができ、ＣＰＵ７０は、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定しやすい。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図８、９を用いて説明する。本実施形態では、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する際に、規定抵抗値ＫＲ以上であるか否かを推定し、正確な内部抵抗Ｒの値を算出しない点で、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
ＣＰＵ７０は、内部抵抗推定処理を開始すると、実施形態１と同様の処理で中断前電流値ＩＡを検出し（Ｓ８）、再開時電流値ＩＢを検出する（Ｓ１４）。そして、ＣＰＵ７０は、中断経過時間ＣＴを計時し（Ｓ１６）、再開時電流値ＩＢをメモリ７６に記憶された判断電流値ＧＩと比較する。

判断電流値ＧＩは、全単電池１４の使用上限限界となる抵抗値である規定抵抗値ＫＲに対応した電流値Ｉであり、電池パック６０に応じて定められている。判断電流値ＧＩは、中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴによって変化することから、図８に示すように、中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴに対応付けられてメモリ７６に記憶されている。

ＣＰＵ７０は、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する際に、内部抵抗推定処理において取得された中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴに対応付けられている判断電流値ＧＩを選出し（Ｓ５２）、再開時電流値ＩＢと選出した判断電流値ＧＩを比較する（Ｓ５４）。ＣＰＵ７０は、再開時電流値ＩＢが選出した判断電流値ＧＩ以下である場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、全単電池１４の内部抵抗Ｒが規定抵抗値ＫＲ以下であると推定する。この場合、ＣＰＵ７０は、電池パック６０内の全単電池１４が劣化していないと判断し（Ｓ５６）、内部抵抗推定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ７０は、再開時電流値ＩＢが選出した判断電流値ＧＩよりも大きい場合（Ｓ５４：ＮＯ）、全単電池１４の内部抵抗Ｒが規定抵抗値ＫＲよりも大きいと推定する。この場合、ＣＰＵ７０は、全単電池１４が劣化していると判断し（Ｓ５８）、表示部等を用いてユーザに電池パック６０内の全単電池１４の劣化を報知し、内部抵抗処理を終了する。

２．本実施形態の効果
本実施形態の電池パック６０では、全単電池１４の内部抵抗Ｒを推定する際に、中断前電流値ＩＡ及び中断経過時間ＣＴに対応付けられた判断電流値ＧＩを用いて内部抵抗Ｒを推定し、電池パック６０内の全単電池１４の劣化を推定する。そのため、電池パック６０内の全単電池１４の劣化を推定しやすい。

＜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、蓄電素子を構成するもの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構成されるものあってもよい。

（２）上記実施形態では、蓄電素子は複数の単電池で構成されているが、蓄電素子は1個の単電池や１個のキャパシタ等で構成されていてもよい。この場合、ＣＰＵ７０は、内部抵抗推定処理において、1個の単電池や１個のキャパシタ等の内部抵抗Ｒを推定する。

（３）上記実施形態では、全単電池１４を充電する場合に実行される内部抵抗推定処理について説明を行ったが、内部抵抗推定処理は、全単電池１４から負荷１８に放電される場合に適用されても良い。

（４）上記実施形態では、充電器１８の充電を中断させる条件として、電圧測定回路２４を用いて単電池１４の電圧値Ｖを測定し、測定された電圧値Ｖから取得される合計電圧値ＶＳが規定電圧値ＫＶに到達した場合に充電器１８の充電を中断させる例を用いて説明を行った。しかし、充電器１８の充電を中断させる条件はこれに限られない。例えば、ＣＰＵ７０が電流センサ６４が計測した電流値Ｉを積算してＳＯＣを算出する処理を行っている場合には、ＳＯＣが規定値に到達した場合に充電器１８の充電を中断させてもよい。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。ＳＯＣは、電池容量の一例であり、規定値は規定電池容量値の一例である。さらには、電力量や放電容量等、及びこれらと電流値、ＳＯＣを含めたものの複数個を用いて、充電器１８の充電を中断させる条件を設定してもよい。

（５）上記実施形態では、制御部の一例として、１つのＣＰＵ７０を例に挙げた。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。

（６）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７６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。また、メモリ７６は、必ずしもＣＰＵ７０の内部に設けられる必要はなく、ＣＰＵ７０の外部に設けられていてもよい。

１２：組電池、１４：単電池、２０：ＣＳ、２４：電圧測定回路、３０：センサユニット、６２：ＢＭ、６４：電流センサ、７０：ＣＰＵ、７６：メモリ、ＣＴ：中断経過時間、ＧＩ：判断電流値、、ＨＮ：補正係数、ＩＡ：中断前電流値、ＩＢ：再開時電流値、ＩＰ：特定電流値、ＫＶ：規定電圧値、ＲＴ：開放電圧到達時間、Ｗ：規定電力値

Claims (11)

1. 定電力充電又は定電力放電される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、
   前記蓄電素子の充電電流又は放電電流を検出する電流検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記定電力充電又は前記定電力放電が中断された際に、中断期間の直前の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である中断前電流値を検出する中断前電流検出処理と、
   前記中断期間直後の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、
   前記中断前電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する、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、
   前記中断期間は、前記蓄電素子の端子間電圧が開放電圧値に到達するまでの開放電圧到達時間以上であり、
   前記再開時電流値は、前記端子間電圧が前記開放電圧値である場合に前記蓄電素子に流れる特定電流値である、内部抵抗推定装置。
3. 請求項１に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた補正係数が記憶された記憶部を更に備え、
   前記中断期間は、前記蓄電素子の前記端子間電圧が開放電圧値に到達するまでの開放電圧到達時間よりも短く、
   前記制御部は、
   前記推定処理において、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記補正係数を用いて、前記再開時電流値を、前記端子間電圧が前記開放電圧値である場合に前記蓄電素子に流れる特定電流値に補正し、前記中断前電流値と前記特定電流値を用いて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２又は請求項３に記載の内部抵抗推定装置であって、
   定電力充電又は定電力放電における規定電力値をＷとし、前記中断前電流値をＩＡとし、前記特定電流値をＩＰとすると、前記蓄電素子の内部抵抗Ｒは、
   Ｒ＝Ｗ＊（１／ＩＡ−１／ＩＰ）／ＩＡ
   で表される、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、
   前記蓄電素子の端子間電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記中断前電流検出処理において、前記端子間電圧が規定電圧値となった場合に、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断されたと判断する、内部抵抗推定装置。
6. 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、
   前記制御部は、
   前記充電電流又は前記放電電流を積算して電池容量を算出する容量算出処理を更に実行し、
   前記中断前電流検出処理において、前記電池容量が規定電池容量値となった場合に、前記定電力充電又は前記定電力放電が中断されたと判断する、内部抵抗推定装置。
7. 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、
   前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた判断電流値が記憶された記憶部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記推定処理において、前記再開時電流値と、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記判断電流値を比較し、前記再開時電流値が前記判断電流値よりも大きい場合に、前記蓄電素子の内部抵抗が基準抵抗値よりも大きいと推定する、内部抵抗推定装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の内部抵抗推定装置であって、
   前記中断前電流値及び前記中断期間に対応付けられた判断電流値が記憶された記憶部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記推定処理において、前記再開時電流値と、前記中断前電流値及び前記中断期間に対応つけられた前記判断電流値を比較し、前記再開時電流値が前記判断電流値以下である場合に、前記蓄電素子の内部抵抗が基準抵抗値以下であると推定する、内部抵抗推定装置。
9. 蓄電素子を定電力充電する充電装置であって、
   前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記充電電流の電流値が規定電流値となった場合に、前記定電力充電を中断させる中断処理と、
   前記定電力充電の中断開始から基準時間経過後に、前記定電力充電を再開させる再開処理と、
   前記定電力充電を再開する際の前記充電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、
   前記規定電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する、充電装置。
10. 蓄電素子を定電力放電する放電装置であって、
    前記蓄電素子の放電電流を検出する電流検出部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記放電電流の電流値が規定電流値となった場合に、前記定電力放電を中断させる中断処理と、
    前記定電力放電の中断開始から基準時間経過後に、前記定電力放電を再開させる再開処理と、
    前記定電力放電を再開する際の前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出処理と、
    前記規定電流値と前記再開時電流値を用いて前記蓄電素子の内部抵抗を推定する推定処理と、を実行する構成を有する、放電装置。
11. 定電力充電又は定電力放電される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、
    前記定電力充電又は前記定電力放電が中断された際に、中断期間の直前における前記蓄電素子の充電電流又は放電電流の電流値である中断前電流値を検出する中断前電流検出工程と、
    前記中断期間直後の前記充電電流又は前記放電電流の電流値である再開時電流値を検出する再開時電流検出工程と、
    前記中断前電流値と前記再開時電流値を用いて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、内部抵抗推定方法。

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