JP2014153131A - 充電状態算出装置、充電状態算出方法および電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で充電状態を精度良く算出可能な充電状態算出装置を提供する。
【解決手段】１以上の蓄電池セル１０から構成される蓄電池１００が充電動作から停止動作に移行した時を起点として、充電による拡散分極の解消前の第１の時点ｔ１と、第１の時点以降の所定の時点ｔ２１とを計時する計時部５２と、第１の時点ｔ１で蓄電池１００から検出された第１の電圧値Ｖ１を保持する電圧保持部５３と、第１の電圧値Ｖ１と、第１の時点ｔ１以降の所定の時点ｔ２１に蓄電池１００から検出された電圧値Ｖ２１との電圧変動特性（Ｖ１／Ｖ２１）に基づいて、蓄電池１００の開回路電圧Ｖｏｃを推定する開回路電圧推定部５４と、開回路電圧推定部５４により推定された開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を算出する充電状態算出部５５と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、１以上の蓄電池セルから構成される蓄電池の充電状態を算出する充電状態算出装置、充電状態算出方法および電力供給システムに関するものである。

蓄電池は、従来からカーバッテリの用途として用いられ、過放電や過充電を防止する観点から、充電状態に基づいて充放電が制御されている。例えば、１５〜２０時間程度、蓄電池の運用を停止して安定状態となった開回路電圧（open circuit voltage：ＯＣＶ）を測定することで、蓄電池の充電状態を算出することができる。また、蓄電池が安定な開回路電圧になる前であっても、蓄電池の充電状態を算出する発明が、例えば特許文献１に記載されている。すなわち、特許文献１には、バッテリの内部電圧による抵抗成分の効果が除去された第１時点と、第１時点の後で電解質拡散による分極現象が解消され始めてから所定時間経過した第２時点のそれぞれに対応するバッテリ電圧を検出して、その検出結果から所定の式に従ってバッテリの充電状態を算出している。

上述したカーバッテリとしての用途以外にも、蓄電池は、例えば、太陽光発電や風力発電から得られた電力を供給側と需要側との両方から制御する送電網などのスマートグリッドの用途として用いられている。太陽光発電や風力発電による発電量が天候や気候に左右されるため、このようなスマートグリッドに組み込まれた蓄電池は、太陽光発電や風力発電によって発電された電力を充電して、商用系統などの既存の送電系統に放電、すなわち送電している。

特開２００７−５３００５号公報

スマートグリッドなどの運用時間が長い用途に適用される蓄電池では、稼働率を高める観点から、より短い時間で蓄電池の充電状態を精度良く算出することが望まれる。しかしながら、上述した特許文献１に記載の充電状態の算出手法では、充放電動作を停止した後、電解質拡散による分極現象が解消され始めてから所定時間が経過した第２時点の以降に蓄電池の充電状態を算出しているため、充電状態を算出するのに時間がかかってしまった。

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、短時間で充電状態を精度良く算出可能な充電状態算出装置、充電状態算出方法および電力供給システムを提供することを目的とする。

（第１の態様）
本発明の第１の態様に係る充電状態算出装置は、１以上の蓄電池セルから構成される蓄電池の充電動作を停止した充電停止時を起点として、充電による拡散分極の解消前の第１の時点と、第１の時点以降の所定の時点とを計時する計時部と、第１の時点で蓄電池から検出された第１の電圧値を保持する電圧保持部と、第１の電圧値と、第１の時点以降の所定の時点に蓄電池から検出された電圧値との電圧変動特性に基づいて、蓄電池の開回路電圧を推定する開回路電圧推定部と、開回路電圧推定部により推定された開回路電圧から充電状態を算出する充電状態算出部と、を備える。

上記第１の態様において、「蓄電池の充電動作を停止」するとは、蓄電池に充電電流が流れている状態から、電流が流れない状態に移行することである。蓄電池の充電動作を停止することで、放電などの影響を受けることなく、充電による拡散分極が単調に解消し、特に蓄電池の充電状態が高いほど、速く拡散分極が解消する。このため、充電状態が高いほど、拡散分極の解消前の電圧値を基準値として電圧がより速く降下する。

上記第１の態様によれば、拡散分極の解消前の電圧値を基準値として電圧が降下する電圧変動特性が、充電状態に応じて変化することを利用して、充電動作を停止してから短時間で開回路電圧を推定し、推定した開回路電圧から充電状態を精度良く算出することができる。

（第２の態様）
本発明の第２の態様に係る充電状態算出装置によれば、上記第１の態様において、開回路電圧推定部は、第１の電圧を、第１の時点以降の第２の時点で蓄電池から検出された第２の電圧で除算した第１の電圧比を算出する電圧比算出部と、第１の電圧比に基づいて蓄電池の開回路電圧を算出する電圧算出部と、を有することを特徴とする。

上記第２の態様によれば、充電による拡散分極の解消前までの第１の時点から電圧降下する電圧変動特性として、第１の時点と第１の時点以降の第２の時点とから算出される電圧比を用いて開回路電圧を容易に推定して、推定した開回路電圧から充電状態を精度良く算出することができる。

（第３の態様）
本発明の第３の態様に係る充電状態算出装置によれば、上記第１の態様において、計時部は、蓄電池から検出される電圧が、第１の電圧から所定の電圧値まで降下する第２の時点を計時し、開回路電圧推定部は、第１の電圧値から所定の電圧値まで降下する電圧変動特性を示す特性値として、第１の時点と第２の時点との時間差を算出する時間差算出部と、時間差算出部により算出した時間差に基づいて、蓄電池の開回路電圧を算出する電圧算出部と、を有することを特徴とする。

上記第３の態様によれば、蓄電池の充電状態が高いほど、拡散分極の解消前までの第１の時点を起点として所定の電圧値まで単調に降下する電圧降下時間が短くなる電圧変動特性を利用して、充電動作を停止してから短時間で充電状態を精度良く算出することができる。

（第４の態様）
本発明の第４の態様に係る充電状態算出装置によれば、上記第１乃至第３の態様において、蓄電池の充放電を制御する充放電制御部をさらに備え、開回路電圧推定部は、充放電制御部によって所定の充電容量を充電して充電動作を停止した充電停止時を起点として、第１の電圧値と、第１の時点以降の所定の時点に検出された蓄電池の電圧値との変動特性に基づいて、蓄電池の開回路電圧を推定することを特徴とする。上記第４の態様によれば、予め決められた条件下で充電した後に拡散分極が単調に解消する時の電圧変動特性を利用して、充電状態を精度良く算出することができる。

（第５の態様）
本発明の第５の態様に係る充電状態判定装置は、上記第１乃至第４の態様において、蓄電池は、複数の蓄電池セルを組み合わせることにより構成されていることを特徴とする。上記第５の態様によれば、複数の蓄電池セルから構成される蓄電池全体において充電状態が高い状態であるか否かを容易且つ精度良く判定することができる。

（他の態様）
また、以上のような本発明は、上記充電状態算出装置の態様に限らず、他の態様、すなわち充電状態算出方法又は電力供給システムによって実現することも可能である。

本発明によれば、拡散分極の解消前の電圧値を基準値として電圧が降下する電圧変動特性が充電状態に応じて変化することを利用して、充電状態を短時間で精度良く算出することができる。

本実施形態に係る電力供給システムの全体構成を説明するための概念図である。 蓄電池運用管理部の具体的な機能構成を説明するためのブロック図である。 充電動作停止時に、時間に伴って拡散分極が解消する時間特性について説明するための図である。 図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、充電状態と、充電動作停止後の電圧変動特性との対応関係について説明するための図である。 第１の実施形態に係る特定充電判定部の具体的な機能構成を説明するためのブロック図である。 第１の実施形態に係る充電状態算出処理について説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係る充電状態算出処理の変形例について説明するためのフローチャートである。 充電状態と、充電動作停止後の電圧変動特性との対応関係について説明するための図である。 第２の実施形態に係る特定充電判定部の具体的な機能構成を説明するためのブロック図である。 第２の実施形態に係る充電状態算出処理について説明するためのフローチャートである。 充電動作停止後に、時間に伴って拡散分極が解消する時間特性について説明するための図である。

本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、１以上の蓄電池セルから構成される蓄電池の充電状態を算出する充電状態算出装置が組み込まれた電力供給システムに関する。

（１）全体構成
本実施形態の電力供給システム１は、図１に示すように、例えば、家庭用又は工業用の商用電源として交流電流が流れる商用系統２と接続され、受電した電力を蓄電池１００に蓄電して、蓄電した電力を商用系統２に接続された負荷に供給するものである。

すなわち、電力供給システム１は、蓄電池１００と、パワーコンディショナー２０と、蓄電池用データロガー３０と、蓄電池運用管理部２００とを備える。

（蓄電池）
蓄電池１００は、たとえば、合計９個の蓄電池セル１１、１２、１３、・・・、１９（総称して蓄電池セル１０という。）から構成され、蓄電池セル１０同士が並列または直列に接続されている。個々の蓄電池セル１０は、具体的には、鉛蓄電池であって、蓄電池運用管理部２００によって蓄電池の状態が管理され、パワーコンディショナー２０によって充放電が制御され、充電時に商用系統２からの受電電力を蓄電し、放電時に蓄電した電力を商用系統２に送電する。

なお、蓄電池１００は、１以上の蓄電池セルから構成されていればよく、蓄電池セルの合計数が９個に限定されるものではない。また、蓄電池セル１０は、鉛蓄電池以外にもリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの他の二次電池であってもよい。

（パワーコンディショナー）
パワーコンディショナー２０は、商用系統２から受電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、蓄電池１００から供給される直流電流を交流電流に変換するインバータとの２つの機能を有する。パワーコンディショナー２０のコンバータ機能により交流電流から変換された直流電流は、蓄電池運用管理部２００および蓄電池用データロガー３０を介して蓄電池１００に供給される。また、パワーコンディショナー２０のインバータ機能により直流電流から変換された交流電流は、商用系統２に送電される。

（蓄電池用データロガー）
蓄電池用データロガー３０は、蓄電池の状態に関する情報として、充放電電流と総電圧と雰囲気温度とを含む蓄電池情報を計測する。具体的に、充放電電流は、蓄電池１００とパワーコンディショナー２０との電流経路に流れる電流である。総電圧は、蓄電池１００の出力端子の電圧である。雰囲気温度は、蓄電池１００に近接して設けられた温度計により計測される温度である。計測された蓄電池情報は、蓄電池運用管理部２００に送信される。

（蓄電池運用管理部）
蓄電池運用管理部２００は、蓄電池情報に基づいて、蓄電池の運用すなわち、蓄電池１００の充放電動作を制御する。具体的に、図２に示すように、蓄電池運用管理部２００は、蓄電池情報を受信する計測情報受信部２１０と、充電状態を判定する充電状態判定部２２０と、蓄電池１００の状態をパワーコンディショナー２０に送信する通信部２３０とを備える。なお、本実施例では蓄電池１００の状態をパワーコンディショナー２０に送信しているが、エネルギーマネジメントシステム（ＥＭＳ）が別に存在する場合には、ＥＭＳに送信しても良い。

計測情報受信部２１０は、蓄電池用データロガー３０から蓄電池情報を受信する。計測情報受信部２１０により受信された蓄電池情報は、充電状態判定部２２０に通知される。

充電状態判定部２２０は、ＯＣＶ判定部２２１と、積算電流判定部２２２と、特定充電判定部２２３とを備える。

ＯＣＶ判定部２２１は、例えば運用を停止してから１５〜２０時間程度経過した開回路状態となった蓄電池１００の開回路電圧を判定指標として用いて充電状態を算出する。ＯＣＶ判定部２２１は、運用停止から長時間かかるものの高精度に充電状態を算出することができる。これは、開回路電圧と充電状態との間には、非常に線形性が高くかつ強い相関関係が成立するからである。

積算電流判定部２２２は、例えばＯＣＶ判定部２２１により算出された充電状態を初期値とし、蓄電池１００の運用開始から充放電電流を積算した積算電流値に基づいて、運用時充電状態を更新する。積算電流判定部２２２は、運用時間が長くなるほど充電状態の算出誤差を累積してしまうが、上述したＯＣＶ判定部２２１のように運用停止することなく、充電状態を算出することができる。

特定充電判定部２２３は、充電停止後に拡散分極が解消する時間特性を判定指標として用いて、運用時の蓄電池情報から蓄電池１００の充電状態を算出する。

通信部２３０は、充電状態判定部２２０で蓄電池１００の運用時または停止時に判定された充電状態に基づいた情報をパワーコンディショナー２０に送信する。例えば充電状態が所定の下限値より小さくなった場合には過放電保護のため放電停止要求信号を送信する。放電停止以外にも、所定の充電状態まで回復充電を要求してもよい。また、充電状態が所定の上限値より高くなった場合には、過充電保護のため充電停止要求信号が送信される。

なお、通信部２３０は、充電状態以外に、例えば劣化状態などを判定し、当該判定結果に基づいて要求信号を送信してもよい。

（２）特定充電判定部
次に、特定充電判定部２２３について説明する。まず、特定充電判定部２２３の具体的な構成及び動作の説明に先立ち、当該特定充電判定部２２３が充電状態を算出するのに利用する特性、すなわち、充電停止後に拡散分極が解消する時間特性について説明する。

（２−１） 充電による拡散分極が解消する時間特性について
まず、図３に示すように、運用中（Ｓｔａｔｅ０）に、例えば所定の充電容量を蓄電池１００に充電する充電動作（Ｓｔａｔｅ１）が行われ、その後に充電動作を停止すると（Ｓｔａｔｅ２）、充電停止時ｔ０を起点として拡散分極が解消する。すなわち、図３に示すように、充電停止時ｔ０の後に、拡散分極が解消する前の時点ｔ１から、時点ｔ１以降の時点ｔ２にかけて拡散分極が解消し、蓄電池１００の総電圧が電圧値Ｖ１から電圧値Ｖ２に降下する。所定の充電容量とは、例えば０．１Ｃ相当の充電電流で３０秒間充電した場合の電気容量である。なお、本実施形態では、所定の充電容量の一例として、０．１Ｃ相当の充電電流で３０秒間充電した場合の電気容量を挙げたが、この値に限定されず、例えば、蓄電池１００の容量や蓄電池セル１０のセル数などに応じて、後述するような充電状態の算出に適した充電容量を用いることが可能である。

図３に示すように、時間に伴って拡散分極が解消する時間特性、換言すれば、電圧値Ｖ１から電圧値Ｖ２に電圧が降下する変動特性は、蓄電池１００の充電状態によって異なる。図４（Ａ）に示す具体例では、拡散分極が解消する前の時点ｔ１を充電停止時ｔ０から１０秒後とし、時点ｔ２を開回路状態と見なすことが可能な充電停止時ｔ０から１６時間後とする。図４（Ａ）から明らかなように、充電状態（ＳＯＣ［％］）が高いほど、時点ｔ２での蓄電池１００の開回路電圧Ｖｏｃに対する時点ｔ１での蓄電池１００の電圧Ｖ１の電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）が大きくなる。このような電圧比で評価した電圧変動特性から明らかなように、充電状態が高いほど速く拡散分極が解消することとなる。

また、充電停止時ｔ０から１分後又は１０分後の時点ｔ２で蓄電池１００から検出された電圧をそれぞれ電圧値Ｖ２１、Ｖ２２とすると、図４（Ｂ）に示すように、充電状態（ＳＯＣ［％］）を変化させた場合、電圧値Ｖ２１に対する電圧値Ｖ１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）、および、電圧値Ｖ２２に対する電圧値Ｖ１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２２）の変化は、それぞれ、電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）の変化との間で相関関係が成立する。

図４（Ｂ）に示すような相関関係に基づいて、電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）又は電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）から、電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を推定することができる。ここで、時点ｔ２でＶ１が既知であるため電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）から開回路電圧値Ｖｏｃを算出して、開回路電圧値から高精度に充電状態を算出することができる。

（２−２−１） 第１の実施形態に係る特定充電判定部
上述した充電による拡散分極が解消する時間特性を利用して充電状態を算出するため、特定充電判定部２２３は、第１の実施形態として、図５に示すように、特定充電操作部５１と、計時部５２と、電圧保持部５３と、開回路電圧推定部５４と、充電状態算出部５５とを備える。

特定充電操作部５１は、例えば０．１ＣＡ（１ＣＡは１時間で電池容量を放電する平均電流値）相当の充電電流で３０秒間充電を行うなど、運用時とは異なる特定の条件下で充電を行うように、通信部２３０を介してパワーコンディショナー２０に指示する。計時部５２は、蓄電池１００の充電動作を停止した充電停止時を起点として経過時間を計測する。電圧保持部５３は、計時部５２により計時された所定の時点で計測情報入力部２１０から入力された総電圧値を保持する。開回路電圧推定部５４は、電圧比算出部５４１と充電状態算出部５４２とを有し、電圧保持部５３により保持された電圧値と、計測情報入力部２１０から入力された電圧値とから得られる電圧変動特性に基づいて、後述する処理を行うことで開回路電圧を推定する。充電状態算出部５５は、開回路電圧算出部５４により推定された開回路電圧から充電状態を算出する。

（２−２−２） 充電状態算出処理
図５に示した構成を有する特定充電判定部２２３は、第１の実施例に係る特定充電判定処理として、例えば図６に示すようなフローチャートに従って、蓄電池１００の充電状態を算出する。本処理工程の前処理として、蓄電池１００の充電動作を停止した充電停止時を起点として、計時部５２が計時を開始しているものとする。ここで、「充電動作を停止」するとは、蓄電池１００に充電電流が流れている状態から、電流が流れない動作に移行することである。充電動作を停止することで、放電などの影響を受けることなく、充電による拡散分極が単調に解消することとなる。

ステップＳ６１において、計時部５２は、充電による拡散分極の解消前の、第１の時点ｔ１を計時したか否かを判断する。例えば、計時部５２は、充電停止時を起点として経過時間が１０秒となったとき、第１の時点ｔ１を計時したと判断する。第１の時点ｔ１を計時していない場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）には当該ステップＳ６１を繰り返し、第１の時点ｔ１を計時した場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）にはステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２において、電圧保持部５３は、第１の時点ｔ１で計測情報入力部２１０から入力された総電圧値を保持する。すなわち、電圧保持部５２は、第１の時点ｔ１で蓄電池１００から検出された第１の電圧値Ｖ１を保持して、ステップＳ６３に進む。

ステップＳ６３において、計時部５２は、第１の時点ｔ１以降の第２の時点ｔ２を計時したか否かを判断する。例えば、計時部５２により計時を開始して経過時間が１分後となったとき、第２の時点ｔ２を計時したと判断される。第２の時点ｔ２を計時していない場合（ステップＳ６３：Ｎｏ）には当該ステップＳ６３を繰り返し、第２の時点ｔ２を計時した場合（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）にはステップＳ６４に進む。

ステップＳ６４において、開回路電圧推定部５４は、第２の時点ｔ２で計測情報入力部２１０から入力された総電圧値すなわち、第２の時点ｔ２で蓄電池１００から検出された第２の電圧値Ｖ２１を取得して、ステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５において、開回路電圧推定部５４は、電圧比算出部５４１により、第１の電圧Ｖ１を第２の電圧Ｖ２１で除算した第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）を算出して、ステップＳ６６に進む。

ステップＳ６６において、開回路電圧推定部５４は、電圧算出部５４２により、電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）と相関関係にある電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を用いて、開回路電圧Ｖｏｃを推定してステップＳ６７に進む。具体的に、電圧算出部５４２は、例えば図４（Ｂ）に示す相関関係に基づいて、第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）に対応する電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を表したルックアップテーブルや関数を予めメモリなどに記憶しておき、このようなルックアップテーブルや関数を参照して得られた電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）と既知のＶ１とから開回路電圧Ｖｏｃを算出することができる。

ステップＳ６７において、充電状態算出部５５は、ステップＳ６６で算出した開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を算出して本処理工程を終了する。

以上のような処理工程を特定充電判定部２２３が実行することにより、第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）と電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）との間で成り立つ相関関係を利用して、停止状態になってから短時間で開回路電圧Ｖｏｃを推定し、推定した開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を精度良く算出することができる。特に、図６に示すような処理により、第１の時点ｔ１と第２の時点ｔ２１とから算出される第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）を用いて開回路電圧Ｖｏｃを容易に推定して、推定した開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を精度良く算出することができる。

なお、第１の時点が、第２の時点は第１の時点以降であれば如何なる時点であっても良いが、特に、第２の時点ｔ２として、第１の時点以降であって蓄電池１００が拡散分極の解消前の状態の時点を用いることで、蓄電池１００の停止後から、より短い時間で開回路電圧を推定して、推定した開回路電圧から充電状態を精度良く算出することができる点で好ましい。

（２−２−３） 充電状態算出処理の変形例
変形例に係る充電状態判定処理として、特定充電判定部２２３は、図７に示すようなフローチャートに従って蓄電池１００の充電状態を算出してもよい。本処理工程の前処理として、蓄電池１００の充電動作を停止した充電停止時を起点として、計時部５２が計時を開始しているものとする。

まず、ステップＳ７１とステップＳ７２については、上述した第１の実施例のステップＳ６１とステップＳ６２と同様の処理を行うので、その説明を省略する。

ステップＳ７３において、計時部５２は、第１の時点ｔ１以降の第２の時点ｔ２１を計時したか否かを判断する。例えば、計時部５２により計時を開始して経過時間が１分後となったとき、第２の時点ｔ２１を計時したと判断される。第２の時点ｔ２１を計時していない場合（ステップＳ７３：Ｎｏ）には当該ステップＳ７３を繰り返し、第２の時点ｔ２１を計時した場合（ステップＳ７３：Ｙｅｓ）にはステップＳ７４に進む。

ステップＳ７４において、電圧保持部５３は、第２の時点ｔ２１で計測情報入力部２１０から入力された総電圧値を保持する。すなわち、電圧保持部５３は、第２の時点ｔ２１で蓄電池１００から検出された第２の電圧値Ｖ２１を保持し、ステップＳ７４に進む。

ステップＳ７５において、計時部５２は、第２の時点ｔ２１以降の第３の時点ｔ２２を計時したか否かを判断する。例えば、計時部５２により計時を開始して経過時間が１０分後となったとき、第３の時点ｔ２２を計時したと判断される。第３の時点ｔ２２を計時していない場合（ステップＳ７５：Ｎｏ）には当該ステップＳ７５を繰り返し、第２の時点ｔ２２を計時した場合（ステップＳ７５：Ｙｅｓ）にはステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６において、開回路電圧推定部５４は、第３の時点ｔ２２で計測情報入力部２１０から入力された総電圧値すなわち、第３の時点ｔ２２で蓄電池１００から検出された第３の電圧値Ｖ２２を取得して、ステップＳ７７に進む。

ステップＳ７７において、開回路電圧推定部５４は、電圧比算出部５４１により、第１の電圧ｖ１を第２の電圧Ｖ２１で除算した第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）を算出し、第１の電圧ｖ１を第３の電圧Ｖ２２で除算した第２の電圧比（Ｖ１／Ｖ２２）を算出して、ステップＳ７８に進む。

ステップＳ７８において、開回路電圧推定部５４は、電圧算出部５４２により、図８に示すような、第１の電圧比（Ｖ１／Ｖ２１）と第２の電圧比（Ｖ１／Ｖ２２）との差分Δ（Ｖ１／Ｖ２）を算出してステップＳ７９に進む。

ステップＳ７９において、開回路電圧推定部５４は、ステップＳ７８で算出した差分Δ（Ｖ１／Ｖ２）に基づいて、開回路電圧を算出する。ここで、図８から明らかなように、差分Δ（Ｖ１／Ｖ２）と電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）との間に相関関係が成り立つので、差分Δ（Ｖ１／Ｖ２１）に対応する電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を表したルックアップテーブルや関数を予めメモリなどに記憶しておき、このようなルックアップテーブルや関数を参照して得られた電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）と、既知のＶ１とから、開回路電圧Ｖｏｃを算出することができる。

ステップＳ７１０において、充電状態算出部５５は、ステップＳ７９で算出した開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を算出して本処理工程を終了する。

以上のような処理工程を特定充電判定部２２３が実行することにより、第１の時点ｔ１と、第１の時点以降の時点ｔ２１、ｔ２２とに亘って変化する電圧変動特性を用いることで、電圧の測定誤差の影響を軽減し、開回路電圧Ｖｏｃを精度良く推定して充電状態を算出することができる。

（２−２−４）他の変形例
第１の実施形態に係る特定充電判定部２２３は、上述した電圧比（Ｖ１／Ｖ２）を二乗した値を用いて電圧変動特性を評価したり、第１の時点ｔ１を含む複数の時点で計測した電圧値から導出した微分方程式から電圧変動特性を評価したりして、電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を推定して充電状態を算出してもよい。すなわち、第１の実施形態に係る特定充電判定部２２３は、拡散分極の解消前の電圧値を基準値として電圧が降下する電圧変動特性を評価する評価指標であれば、上述した電圧比や微分方程式以外の評価値を用いて、開回路電圧Ｖｏｃを推定してもよい。

（２−３−１） 第２の実施形態に係る特定充電判定装置
次に、第２の実施形態に係る特定充電判定部９０の構成について図９を参照して説明する。すなわち、特定充電判定部９０は、特定充電操作部９１と、計時部９２と、電圧保持部９３と、開回路電圧推定部９４と、充電状態算出部９５とを備える。ここで、特定充電操作部９１、計時部９２、電圧保持部９３および充電状態算出部９５については、それぞれ上述した第１の実施形態に係る特定充電操作部５１、計時部５２、電圧保持部５３および充電状態算出部９５と同様の構成なのでその説明を省略する。また、開回路電圧推定部９４は、２つの時点の時間差を算出する時間差算出部９４１と、時間差に基づいて開回路電圧を算出する電圧算出部９４２とを有する。

（２−３−２） 充電状態推定処理
図９に示した構成を有する特定充電判定部９０は、例えば図１０に示すようなフローチャートに従って、蓄電池１００の充電状態を推定する。本処理工程の前処理として、蓄電池１００の充電動作を停止した充電停止時を起点として計時部９２が計時を開始しているものとする。

ステップＳ１０１およびステップＳ１０２において、上述した図６に示したステップＳ６１とステップＳ６２と同様の処理を行うので、その説明を省略する。

ステップＳ１０３において、計時部９２は、第１の時点ｔ１以降であって、蓄電池１００から検出される電圧が第１の電圧Ｖ１から所定の電圧値ΔＶまで降下する第２の時点ｔ２となったか否かを判断する。第２の時点ｔ２を計時していない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）には当該ステップＳ１０３を繰り返し、第２の時点ｔ２を計時した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、開回路電圧推定部９４は、時間差算出部９４１により、図１１に示すような、第１の時点ｔ１と第２の時点ｔ２との時間差ΔＴを算出して、ステップＳ１０５に進む。ここで、時間差ΔＴは、第１の電圧値Ｖ１から所定の電圧値ΔＶまで降下する電圧変動特性を示す。

ステップＳ１０５において、開回路電圧推定部９４は、電圧算出部９４２により、ステップＳ１０４で算出した時間差ΔＴに基づいて開回路電圧Ｖｏｃを算出する。ここで、図１１に示すように、時間差ΔＴは、第１の電圧値Ｖ１から第２の電圧値Ｖ２までの変動特性を示す特性値であって、時間差ΔＴが短いほど拡散分極が速く解消し、電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）が大きくなる。このような相関関係に基づいて、時間差ΔＴに対応する電圧比（Ｖ１／Ｖｏｃ）を表したルックアップテーブルや関数を予めメモリなどに記憶しておき、このようなルックアップテーブルや関数を参照することで、既知のＶ１から開回路電圧Ｖｏｃを算出することができる。

ステップＳ１０６において、充電状態算出部９５は、ステップＳ１０５で算出した開回路電圧Ｖｏｃから充電状態を算出して本処理工程を終了する。

以上のような処理工程を特定充電判定部９０により実行することで、蓄電池１００の充電状態が高いほど、充電停止後に拡散分極が速く解消して時間差ΔＴが短くなることを利用して、短時間で充電状態を精度良く算出することができる。

（３）その他
本実施形態では、充電状態から停止状態に移行した後に、拡散分極の解消前の電圧値を基準値として電圧が降下する電圧変動特性に基づいて開回路電圧Ｖｏｃを推定することができるが、特に、特定充電操作部５１、９１によって停止状態となる前に所定の充電容量を充電することによって、予め決められた条件下で充電動作を停止してから拡散分極が単調に解消する時の電圧変動特性を利用して、蓄電池１００の充電状態を精度良く算出することができる。

また、本実施形態では、蓄電池の一態様として、複数個の蓄電池セル１０が組み合わせられた蓄電池１００を用いたが、このような蓄電池１００に限定されず、蓄電池セル単体に適用しても、運用中における蓄電池セルが高充電状態であるかどうかを精度良く判定することができる。上記のように、蓄電池セル単体でも高充電状態の判定対象として適用可能であるが、特に、複数個の蓄電池セル１０から構成される蓄電池１００を適用対象とすることで、個々の蓄電池セルの状態によらず、蓄電池１００全体において充電状態が高い状態であるか否かを容易且つ精度良く判定することができる点で好ましい。

１０ 蓄電池セル
１００ 蓄電池
５２ 計時部
５３ 電圧保持部
５４ 開回路電圧推定部
５５ 充電状態算出部

Claims (7)

1. １以上の蓄電池セルから構成される蓄電池の充電動作を停止した充電停止時を起点として、充電による拡散分極の解消前の第１の時点と、前記第１の時点以降の所定の時点とを計時する計時部と、
   前記第１の時点で前記蓄電池から検出された第１の電圧値を保持する電圧保持部と、
   前記第１の電圧値と、前記第１の時点以降の所定の時点で前記蓄電池から検出された電圧値との電圧変動特性に基づいて、当該蓄電池の開回路電圧を推定する開回路電圧推定部と、
   前記開回路電圧推定部により推定された開回路電圧から充電状態を算出する充電状態算出部と、
   を備える充電状態算出装置。
2. 前記開回路電圧推定部は、
   前記第１の電圧を、前記第１の時点以降の第２の時点で前記蓄電池から検出された第２の電圧で除算した第１の電圧比を算出する電圧比算出部と、
   前記第１の電圧比に基づいて前記蓄電池の開回路電圧を算出する電圧算出部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の充電状態算出装置。
3. 前記計時部は、前記蓄電池から検出される電圧が、前記第１の電圧から所定の電圧値まで降下する第２の時点を計時し、
   前記開回路電圧推定部は、
   前記第１の電圧値から前記所定の電圧値まで降下する電圧変動特性を示す特性値として、前記第１の時点と前記第２の時点との時間差を算出する時間差算出部と、
   前記時間差算出部により算出した時間差に基づいて、前記蓄電池の開回路電圧を算出する電圧算出部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の充電状態算出装置。
4. 前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御部をさらに備え、
   前記開回路電圧推定部は、前記充放電制御部によって所定の充電容量を充電して充電動作を停止した充電停止時を起点として、前記第１の電圧値と、前記第１の時点以降の所定の時点に検出された当該蓄電池の電圧値との変動特性に基づいて、当該蓄電池の開回路電圧を推定することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の充電状態算出装置。
5. 蓄電池は、複数の蓄電池セルを組み合わせることにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の充電状態判定装置。
6. １以上の蓄電池セルから構成される蓄電池の充電動作を停止した充電停止時を起点として、充電による拡散分極の解消前の第１の時点を計時するステップと、
   前記第１の時点で前記蓄電池から検出された第１の電圧値を電圧保持部に保持するステップと、
   前記充電停止時を起点として、前記第１の時点以降の所定の時点を計時するステップと、
   前記第１の電圧値と、前記第１の時点以降の所定の時点に前記蓄電池から検出された電圧値との電圧変動特性に基づいて、当該蓄電池の開回路電圧を推定するステップと、
   前記開回路電圧から充電状態を算出するステップと、
   を有する充電状態算出方法。
7. １以上の蓄電池セルから構成される蓄電池と、
   前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、
   前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記充放電制御部により、前記蓄電池の充電動作を停止した充電停止時を起点として、充電による拡散分極の解消前の第１の時点と、前記第１の時点以降の所定の時点とを計時する計時部と、
   前記第１の時点で前記蓄電池から検出された第１の電圧値を保持する電圧保持部と、
   前記第１の電圧値と、前記第１の時点以降の時点に前記蓄電池から検出された電圧値との電圧変動特性に基づいて、当該蓄電池の開回路電圧を推定する開回路電圧推定部と、
   前記開回路電圧推定部により推定された開回路電圧から充電状態を算出する充電状態算出部と、
   を備える電力供給システム。

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