JP2015025751A - 蓄電素子の劣化状態検出装置、劣化状態検出方法、蓄電システム及び電動車両 - Google Patents

蓄電素子の劣化状態検出装置、劣化状態検出方法、蓄電システム及び電動車両 Download PDF

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Abstract

【課題】蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる劣化状態検出装置を提供する。【解決手段】劣化状態検出装置１００であって、第一周波数、第一周波数よりも高い第二周波数、及び第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加することによって得られる応答信号から求められる蓄電素子２００の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗とし、第一抵抗と第三抵抗との差を第一抵抗差とし、第二抵抗と第三抵抗との差を第二抵抗差とし、第一時点から第一時点以降の第二時点までの第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、第一時点から第二時点までの第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する検出部１４０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電素子の劣化状態を検出する劣化状態検出装置、劣化状態検出方法、蓄電素子と劣化状態検出装置とを備える蓄電システム及び電動車両に関する。
リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、ノートパソコンや携帯電話などのモバイル機器の電源として用いられてきたが、近年、電気自動車の電源など、幅広い分野で使用されるようになってきた。
ここで、蓄電素子に大電流での充放電が繰り返し行われた場合には、蓄電素子の内部抵抗が一時的に上昇（以下、一過性劣化という）することがある。そして、この一過性劣化は、蓄電素子に一定時間充放電を行わないことなどにより改善することが可能であるが、この一過性劣化が生じた状態でさらに蓄電素子の使用を継続すると、蓄電素子の劣化が顕著になる場合がある。
このため、一過性劣化が生じていることを検出することが蓄電素子の長寿命化を図る上で重要であり、従来、一過性劣化が生じていることを検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、蓄電素子の充放電時の内部抵抗の比の値（放電時の抵抗値／充電時の抵抗値）を算出し、当該比の値から一過性劣化が生じているか否かを判定する。
特開２０１１−１５８２６７号公報
しかしながら、上記従来の技術においては、蓄電素子に一過性劣化が生じているか否かの判定に、時間を要するという問題がある。
すなわち、上記従来の技術においては、蓄電素子に対して充電及び放電を行い、充電時及び放電時の内部抵抗を測定する必要があるため、一過性劣化が生じているか否かの判定に、時間を要する。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる劣化状態検出装置、劣化状態検出方法、蓄電システム及び電動車両を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の劣化状態検出装置は、蓄電素子の劣化状態を検出する劣化状態検出装置であって、第一周波数、前記第一周波数よりも高い第二周波数、及び前記第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を前記蓄電素子に印加することによって得られる応答信号から求められる前記蓄電素子の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗とし、前記第一抵抗と前記第三抵抗との差を第一抵抗差とし、前記第二抵抗と前記第三抵抗との差を第二抵抗差とし、第一時点から前記第一時点以降の第二時点までの前記第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、前記第一時点から前記第二時点までの前記第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する検出部を備える。
これによれば、劣化状態検出装置は、第一時点から第二時点までの第一抵抗差の増加量と、第一時点から第二時点までの第二抵抗差の増加量との関係を用いて、第二時点における蓄電素子の劣化状態を検出する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該関係を用いて、蓄電素子が一過性劣化の状態であるか否かを検出することができることを見出した。そして、第一抵抗差とは、第一抵抗と第三抵抗との差であり、第二抵抗差とは、第二抵抗と第三抵抗との差である。そして、第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗は、第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子に印加することによって得られる応答信号から求められるそれぞれの抵抗値であり、これらの抵抗値は短時間で取得することができる。つまり、劣化状態検出装置は、蓄電素子を第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子に印加した場合の抵抗値をそれぞれ短時間で取得することで、蓄電素子の劣化状態として蓄電素子が一過性劣化の状態であるか否かを検出することができる。このため、劣化状態検出装置は、時間を要することなく、蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、前記検出部は、前記第一抵抗差増加量に対する前記第二抵抗差増加量の比率が所定の第一閾値以下であるか否かの判断結果から、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出することにしてもよい。
これによれば、劣化状態検出装置は、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が第一閾値以下であるか否かの判断結果から、第二時点における蓄電素子の劣化状態を検出する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該比率が所定の値以下の場合に、蓄電素子が一過性劣化の状態になっていることを見出した。このため、劣化状態検出装置は、当該比率が所定の値以下であるか否かを判断することで、蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、前記検出部は、さらに、前記第一時点から前記第二時点までの前記蓄電素子の内部抵抗の増加率が所定の第二閾値以上であるか否かの判断結果から、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出することにしてもよい。
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、さらに、第一時点から第二時点までの蓄電素子の内部抵抗の増加率が第二閾値以上である場合に、第二時点において蓄電素子が一過性劣化の状態であると検出することができることを見出した。つまり、蓄電素子の内部抵抗の増加率が所定の値以上である場合に、蓄電素子が劣化していると判断することができるため、劣化状態検出装置は、当該判断を行うことで、蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、さらに、前記第一時点及び前記第二時点における前記第一抵抗、前記第二抵抗及び前記第三抵抗を取得する取得部を備え、前記取得部は、０．０１〜１０Ｈｚの範囲内の前記第一周波数での抵抗値を前記第一抵抗として取得し、５００〜５ｋＨｚの範囲内の前記第二周波数での抵抗値を前記第二抵抗として取得し、５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の前記第三周波数での抵抗値を前記第三抵抗として取得することにしてもよい。
これによれば、劣化状態検出装置は、０．０１〜１０Ｈｚ、５００〜５ｋＨｚ及び５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数での抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗として取得する。これにより、劣化状態検出装置は、容易に、第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することができるため、蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、さらに、前記検出部による前記蓄電素子の劣化状態の検出結果に応じて、前記蓄電素子に対する充電または放電を一定期間停止させる第一制御部を備えることにしてもよい。
これによれば、劣化状態検出装置は、蓄電素子が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子に対する充電または放電を一定期間停止させることで、一過性劣化を回復させることができるため、蓄電素子の長寿命化を図ることができる。
また、さらに、前記検出部による前記蓄電素子の劣化状態の検出結果に応じて、前記蓄電素子に対して完全充電または完全放電を行う第二制御部を備えることにしてもよい。
これによれば、劣化状態検出装置は、蓄電素子が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子に対して完全充電または完全放電を行うことで、一過性劣化を回復させることができるため、蓄電素子の長寿命化を図ることができる。
なお、本発明は、このような蓄電素子の劣化状態検出装置として実現することができるだけでなく、蓄電素子と、当該蓄電素子の劣化状態を検出する劣化状態検出装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。また、本発明は、当該蓄電システムを備える電動車両としても実現することができる。また、本発明は、劣化状態検出装置が行う特徴的な処理をステップとする劣化状態検出方法としても実現することができる。また、本発明は、劣化状態検出装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、劣化状態検出方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
本発明によると、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置を備える蓄電システムの外観図である。 本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る記憶部の検出用データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置が蓄電素子に一過性劣化が生じていることを検出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る取得部が抵抗値を取得する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る取得部が抵抗値を取得する処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る算出部が抵抗差増加量比率を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る算出部が抵抗差増加量比率を算出する処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る検出部が一過性劣化状態を検出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る検出部が一過性劣化状態を検出する処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る第一制御部が蓄電素子の一過性劣化後に充放電を一定期間停止させた場合の抵抗値の推移を示す図である。 本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電動車両１の一例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置、当該劣化状態検出装置を備える蓄電システム、及び当該蓄電システムを備える電動車両について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
まず、蓄電システム１０の構成について、説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置１００を備える蓄電システム１０の外観図である。
同図に示すように、蓄電システム１０は、劣化状態検出装置１００と、複数（同図では６個）の蓄電素子２００と、劣化状態検出装置１００及び複数の蓄電素子２００を収容する収容ケース３００とを備えている。
劣化状態検出装置１００は、複数の蓄電素子２００の上方に配置され、複数の蓄電素子２００の劣化状態を検出する回路を搭載した回路基板である。具体的には、劣化状態検出装置１００は、複数の蓄電素子２００に接続されており、複数の蓄電素子２００から情報を取得して、複数の蓄電素子２００の劣化状態を検出する。
なお、ここでは、劣化状態検出装置１００は複数の蓄電素子２００の上方に配置されているが、劣化状態検出装置１００はどこに配置されていてもよい。この劣化状態検出装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。
蓄電素子２００は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。本実施の形態では、６個の矩形状の蓄電素子２００が直列に配置されて組電池を構成している。なお、蓄電素子２００は直列ではなく並列に接続されていてもよいし、直列接続と並列接続が組み合わされていてもよい。また、蓄電素子２００の個数は６個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また、蓄電素子２００の形状も特に限定されない。また、蓄電素子２００は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
具体的には、蓄電素子２００は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の正極基材箔上に正極活物質層が形成された正極と、銅や銅合金などからなる長尺帯状の負極基材箔上に負極活物質層が形成された負極とを有している。ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
ここで、蓄電素子２００は、正極活物質として層状構造のリチウム遷移金属酸化物を含むリチウムイオン二次電池であるのが好ましい。具体的には、正極活物質として、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２など、Ｌｉ１＋ｘＭ１−ｙＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素、０≦ｘ＜１／３、０≦ｙ＜１／３）等の層状構造のリチウム遷移金属酸化物等を用いるのが好ましい。なお、当該正極活物質として、ＬｉＭｎ２Ｏ４やＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等のスピネル型リチウムマンガン酸化物や、ＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン型正極活物質等と、上記層状構造のリチウム遷移金属酸化物とを混合して用いてもよい。
また、負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
次に、劣化状態検出装置１００の詳細な機能構成について、説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。また、図３は、本発明の実施の形態に係る記憶部１７０の検出用データ１７１の一例を示す図である。
劣化状態検出装置１００は、蓄電素子２００の劣化状態を検出する装置である。具体的には、劣化状態検出装置１００は、蓄電素子２００が充放電を繰り返すことにより一時的な性能の劣化である一過性劣化が生じていることを検出する。図２に示すように、劣化状態検出装置１００は、取得部１１０、算出部１２０、判断部１３０、検出部１４０、第一制御部１５０、第二制御部１６０及び記憶部１７０を備えている。
記憶部１７０は、蓄電素子２００の劣化状態を検出するための検出用データ１７１を記憶しているメモリである。ここで、検出用データ１７１は、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを検出するために必要な情報の集まりであり、具体的には、図３に示すように、第一時点及び第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗と、第一閾値と、第二閾値とが記憶されている。なお、第一時点、第二時点、第一抵抗、第二抵抗、第三抵抗、第一閾値及び第二閾値の詳細な説明については、後述する。
取得部１１０は、第一時点及び第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得する。
ここで、第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗は、第一周波数、第一周波数よりも高い第二周波数、及び第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加することによって得られる応答信号から求められる蓄電素子２００の抵抗値である。
そして、第一周波数は、０．０１〜１０Ｈｚの範囲内の周波数であり、例えば、１Ｈｚである。また、第二周波数は、５００〜５ｋＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、１ｋＨｚである。また、第三周波数は、５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、１０ｋＨｚである。なお、「〜」は、両端を含む概念である。つまり、例えば、０．０１〜１０Ｈｚは、０．０１Ｈｚ以上、１０Ｈｚ以下であることを示している。
なお、第二周波数が５ｋＨｚ未満の値である場合には、第三周波数は５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数であるが、第二周波数が５ｋＨｚの場合には、第三周波数は、第二周波数よりも高い周波数であるので、５ｋＨｚよりも高い周波数となる。
また、第一時点とは、蓄電素子２００の一過性劣化を検出する基準となる時点であり、本実施の形態では、第一時点は、蓄電素子２００が初期状態のときの時点である。つまり、取得部１１０は、蓄電素子２００の初期状態での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得する。
具体的には、蓄電素子２００の製造時点、工場出荷時点または電気自動車等の応用機器への搭載時点などの初期状態での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗が、事前に測定され、図３に示すように、事前に記憶部１７０の検出用データ１７１に書き込まれている。そして、取得部１１０は、当該初期状態での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を検出用データ１７１から読み出すことで取得する。このように、取得部１１０は、必要に応じて、蓄電素子２００の第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を検出用データ１７１から読み出して、算出部１２０に出力する。
なお、記憶部１７０には第一時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を算出するためのデータが記憶されており、取得部１１０は、当該データを参照して、第一時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を算出することにより取得することにしてもよい。また、劣化状態検出装置１００は記憶部１７０を備えておらず、取得部１１０は、他の機器から、第一時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することにしてもよいし、第一時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗がプログラムや回路構成などによって劣化状態検出装置１００に組み込まれていたりしていてもかまわない。
なお、第一時点は、上記の初期状態のときの時点には限定されず、どのような時点であってもよく、例えば、蓄電素子２００が充放電を伴う使用を開始してから所定の期間が経過した時点でもかまわない。この場合、取得部１１０は、後述する第二時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得するのと同様の方法で、第一時点での第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することができる。また、第一時点は、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。
また、第二時点とは、第一時点以降の所定の期間が経過した時点であるが、当該所定の期間はどのような期間であってもよく、特に限定されない。また、当該所定の期間の単位も特に限定されず、例えば、分オーダー、時間オーダー、日オーダー、月オーダーなどの期間である。つまり、第二時点は、第一時点と同様に、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。
具体的には、取得部１１０は、第二時点において、第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加することによって得られる応答信号から、蓄電素子２００の第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を測定し、取得する。つまり、取得部１１０は、第二時点において蓄電素子２００から第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得し、図３に示すように、記憶部１７０の検出用データ１７１に書き込む。
さらに具体的には、取得部１１０は、０．０１〜１０Ｈｚの範囲内の第一周波数での抵抗値を、第一抵抗として取得する。また、取得部１１０は、５００〜５ｋＨｚの範囲内の第二周波数での抵抗値を、第二抵抗として取得する。また、取得部１１０は、５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の第三周波数での抵抗値を、第三抵抗として取得する。
そして、取得部１１０は、取得した蓄電素子２００の第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を、記憶部１７０の検出用データ１７１に書き込むとともに、必要に応じて、当該検出用データ１７１から読み出して、算出部１２０に出力する。
算出部１２０は、第一時点及び第二時点において、第一抵抗から第三抵抗を差し引いて第一抵抗差を算出することで、第一抵抗差増加量を算出する。ここで、第一抵抗差とは、第一抵抗と第三抵抗との差である。
つまり、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第一時点における第一抵抗から第三抵抗を差し引くことで、第一時点における第一抵抗差を算出する。また、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第二時点における第一抵抗から第三抵抗を差し引くことで、第二時点における第一抵抗差を算出する。そして、算出部１２０は、第二時点における第一抵抗差から第一時点における第一抵抗差を差し引くことで、第一抵抗差増加量を算出する。
また、算出部１２０は、第一時点及び第二時点において、第二抵抗から第三抵抗を差し引いて第二抵抗差を算出することで、第二抵抗差増加量を算出する。ここで、第二抵抗差とは、第二抵抗と第三抵抗との差である。
つまり、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第一時点における第二抵抗から第三抵抗を差し引くことで、第一時点における第二抵抗差を算出する。また、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第二時点における第二抵抗から第三抵抗を差し引くことで、第二時点における第二抵抗差を算出する。そして、算出部１２０は、第二時点における第二抵抗差から第一時点における第二抵抗差を差し引くことで、第二抵抗差増加量を算出する。
そして、算出部１２０は、算出した第二抵抗差増加量を第一抵抗差増加量で除して、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率である抵抗差増加量比率を算出する。
また、算出部１２０は、第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率である内部抵抗増加率を算出する。本実施の形態では、算出部１２０は、第一時点から第二時点までの第一抵抗の増加率を内部抵抗増加率として算出する。つまり、算出部１２０は、第二時点における第一抵抗を第一時点における第一抵抗で除した値を、当該内部抵抗増加率として算出する。
なお、内部抵抗増加率は、第一時点から第二時点までの第一抵抗の増加率でなくともよく、ある特定の周波数における蓄電素子２００の交流抵抗値の増加率や、蓄電素子２００に対して一定時間の充電または放電を行った場合の分極から計算される直流抵抗値の増加率であることにしてもよい。
判断部１３０は、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が、所定の第一閾値以下であるか否かを判断する。具体的には、判断部１３０は、記憶部１７０の検出用データ１７１から第一閾値を読み出し、算出部１２０が算出した抵抗差増加量比率と比較する。
ここで、当該第一閾値は、図３に示すように、記憶部１７０の検出用データ１７１に予め書き込まれて記憶されている。そして、判断部１３０は、検出用データ１７１から第一閾値Ｐを読み出して、抵抗差増加量比率と第一閾値Ｐとを比較する。この第一閾値Ｐの値は、判断対象の蓄電素子２００の種類や蓄電素子２００の使用形態などによって適宜定められるが、例えば、０．１３〜０．１４の間の数値である。
なお、判断部１３０は、所定の計算式に基づいて当該第一閾値を算出することにしてもよい。また、判断部１３０は、他の機器から当該第一閾値を取得することにしてもよいし、当該第一閾値の値がプログラムや回路構成などによって劣化状態検出装置１００に組み込まれていたりしていてもかまわない。
また、判断部１３０は、第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が所定の第二閾値以上であるか否かを判断する。具体的には、判断部１３０は、記憶部１７０の検出用データ１７１から第二閾値を読み出し、算出部１２０が算出した内部抵抗増加率と比較する。
ここで、当該第二閾値は、図３に示すように、記憶部１７０の検出用データ１７１に予め書き込まれて記憶されている。そして、判断部１３０は、検出用データ１７１から第二閾値Ｑを読み出して、内部抵抗増加率と第二閾値Ｑとを比較する。この第二閾値Ｑの値は、判断対象の蓄電素子２００の種類や蓄電素子２００の使用形態などによって適宜定められるが、例えば、１３０％である。
なお、判断部１３０は、所定の計算式に基づいて当該第二閾値を算出することにしてもよい。また、判断部１３０は、他の機器から当該第二閾値を取得することにしてもよいし、当該第二閾値の値がプログラムや回路構成などによって劣化状態検出装置１００に組み込まれていたりしていてもかまわない。
検出部１４０は、第一抵抗差増加量と第二抵抗差増加量との関係を用いて、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する。つまり、検出部１４０は、第一時点から第二時点までの第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、第一時点から第二時点までの第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出する。
具体的には、検出部１４０は、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が所定の第一閾値以下であるか否かの判断結果から、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する。つまり、検出部１４０は、判断部１３０が第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が第一閾値以下であると判断した場合に、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出する。
また、検出部１４０は、さらに、第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が所定の第二閾値以上であるか否かの判断結果から、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する。つまり、検出部１４０は、さらに、判断部１３０が第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が第二閾値以上であると判断した場合に、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出する。
つまり、検出部１４０は、抵抗差増加量比率が第一閾値以下であると判断され、かつ、内部抵抗増加率が第二閾値以上であると判断された場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出する。
第一制御部１５０及び第二制御部１６０は、検出部１４０による蓄電素子２００の劣化状態の検出結果に応じて、蓄電素子２００に対する充電または放電を制御する。
具体的には、第一制御部１５０は、検出部１４０が、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子２００に対する充電または放電を一定期間停止させる。
なお、第一制御部１５０は、蓄電素子２００に対する充電または放電を一定期間停止させる前に、または停止させるのに代えて、警告を行ったりしてもよいし、蓄電素子２００に対する充電または放電の量を制限したりしてもよい。
また、第二制御部１６０は、検出部１４０が、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子２００に対して完全充電若しくは完全放電又はその両方を行う。
なお、第二制御部１６０は、第一制御部１５０と同様、蓄電素子２００に対して完全充電または完全放電を行う前に、または完全充電または完全放電を行うのに代えて、警告を行ったりしてもよい。
次に、劣化状態検出装置１００が蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを検出する処理について、説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置１００が蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを検出する処理の一例を示すフローチャートである。
同図に示すように、まず、取得部１１０は、蓄電素子２００の抵抗値を取得する（Ｓ１０２）。具体的には、取得部１１０は、第一時点及び第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得する。この取得部１１０が抵抗値を取得する処理の詳細な説明については、後述する。
次に、算出部１２０は、抵抗差増加量比率を算出する（Ｓ１０４）。具体的には、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第一時点及び第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を用いて、第一抵抗差増加量と第二抵抗差増加量とを算出することで、抵抗差増加量比率を算出する。この算出部１２０が抵抗差増加量比率を算出する処理の詳細な説明については、後述する。
次に、検出部１４０は、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出する（Ｓ１０６）。つまり、検出部１４０は、第一時点から第二時点までの第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、第一時点から第二時点までの第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出する。
具体的には、検出部１４０は、算出部１２０が算出した抵抗差増加量比率が第一閾値以下であるか否かを判断部１３０が判断することにより、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出する。この検出部１４０が一過性劣化状態を検出する処理の詳細な説明については、後述する。
そして、第一制御部１５０または第二制御部１６０は、蓄電素子２００に対する充電または放電を制御する（Ｓ１０８）。具体的には、検出部１４０が、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出した場合に、第一制御部１５０が、蓄電素子２００に対する充電または放電を一定期間停止させる、または、第二制御部１６０が、蓄電素子２００に対して完全充電または完全放電を行うように、蓄電素子２００に対する充電または放電を制御する。
例えば、蓄電素子２００がハイブリッド車（ＨＥＶ）に搭載されている場合には、第一制御部１５０は、回生電力による充電を停止させたり、アシスト機能による放電を停止させたりする。
なお、第一制御部１５０または第二制御部１６０は、検出部１４０が蓄電素子２００の一過性劣化状態を検出した場合に、音や映像によって警告を行ったり、他の方法で蓄電素子２００に対する充放電を制御したりすることにしてもよい。
また、検出部１４０が、蓄電システム１０に含まれる１つの蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを検出した場合に、第一制御部１５０または第二制御部１６０は、当該１つの蓄電素子２００に対してのみ充放電を制御することにしてもよいし、蓄電システム１０に含まれる全ての蓄電素子２００に対して充放電を制御することにしてもよい。
以上により、劣化状態検出装置１００が蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを検出する処理は、終了する。
次に、取得部１１０が抵抗値を取得する処理（図４のＳ１０２）について、詳細に説明する。
図５は、本発明の実施の形態に係る取得部１１０が抵抗値を取得する処理の一例を示すフローチャートである。また、図６は、本発明の実施の形態に係る取得部１１０が抵抗値を取得する処理を説明するための図である。
まず、図５に示すように、取得部１１０は、第一時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗を取得する（Ｓ２０２）。具体的には、取得部１１０は、第一時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を、記憶部１７０に記憶されている検出用データ１７１から読み出すことで取得する。
ここで、取得部１１０が取得する第一時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗について、説明する。図６に示すように、第一時点における第一抵抗は、１Ｈｚの第一周波数Ｆ１に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ１ａ（以下、第一抵抗Ｒ１ａという）である。なお、同図のグラフｇ１は、第一時点における周波数と抵抗値との関係を示すボード線図であり、複素インピーダンス測定によって得られるデータを参考にプロットしているものである。
また、同様に、第一時点における第二抵抗は、１ｋＨｚの第二周波数Ｆ２に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ１ｂ（以下、第二抵抗Ｒ１ｂという）である。また、同様に、第一時点における第三抵抗は、１０ｋＨｚの第三周波数Ｆ３に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ１ｃ（以下、第三抵抗Ｒ１ｃという）である。
このように、取得部１１０は、図３に示された検出用データ１７１から、第一時点における第一抵抗Ｒ１ａ、第二抵抗Ｒ１ｂ及び第三抵抗Ｒ１ｃを読み出すことで取得する。なお、取得部１１０は、第一時点における抵抗値を、検出用データ１７１以外から取得してもよいし、後述する第二時点における抵抗値を取得する方法と同様の方法で取得することにしてもよい。
図５に戻り、次に、取得部１１０は、第二時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗を取得する（Ｓ２０４）。具体的には、取得部１１０は、第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加することによって得られる応答信号から求められる蓄電素子２００の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗として取得する。つまり、取得部１１０は、当該周波数に対応する交流信号を１／２サイクル以上の一定時間蓄電素子２００に印加することで当該抵抗値を取得することにしてもよいし、当該周波数に対応する直流パルス信号を蓄電素子２００に印加することで当該抵抗値を取得することにしてもよい。
具体的には、取得部１１０は、第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を、汎用のインピーダンスメータの回路原理を用いることにより取得することができる。つまり、取得部１１０は、３つの周波数における抵抗値を測定すればよいため、複素インピーダンス測定などの複雑な測定を行う必要がなく、市販のインピーダンスメータの回路原理を適用することで簡易に抵抗値を取得することができる。
また、取得部１１０は、第二時点において、充電電流または放電電流が流れていない状態で、第一周波数（例えば、１Ｈｚ）、第二周波数（例えば、１ｋＨｚ）及び第三周波数（例えば、１０ｋＨｚ）のそれぞれで電圧振幅を加えて電流応答を観察し、交流抵抗を測定することで、第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することができる。
また、取得部１１０は、第二時点において、充電電流または放電電流が流れている状態で、第一周波数、第二周波数及び第三周波数のそれぞれで電流振幅を加えて電圧応答を観察し、交流抵抗を測定することで、第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することにしてもよい。
また、取得部１１０は、第二時点において、第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応するパルス幅（例えば、１ｓｅｃ、１ｍｓｅｃ及び０．１ｍｓｅｃ）で直流電圧パルスまたは直流電流パルスを加えて直流抵抗を測定することで、第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することにしてもよい。
また、取得部１１０は、当該抵抗値を、複素インピーダンス測定などの交流インピーダンス法によって測定することにより取得することにしてもよい。つまり、取得部１１０は、第二時点において、第一周波数、第二周波数及び第三周波数のそれぞれでの交流インピーダンス法によって得られるナイキストプロットの実軸成分（即ち、ボード線図の縦軸成分）を測定し、第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗として取得することにしてもかまわない。
ここで、取得部１１０が取得する第二時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗について、説明する。図６に示すように、第二時点における第一抵抗は、１Ｈｚの第一周波数Ｆ１に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ２ａ（以下、第一抵抗Ｒ２ａという）である。なお、同図のグラフｇ２は、第二時点における周波数と抵抗値の関係を示すボード線図であり、複素インピーダンス測定によって得られるデータを参考にプロットしているものである。
また、同様に、第二時点における第二抵抗は、１ｋＨｚの第二周波数Ｆ２に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ２ｂ（以下、第二抵抗Ｒ２ｂという）である。また、同様に、第二時点における第三抵抗は、１０ｋＨｚの第三周波数Ｆ３に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の蓄電素子２００の抵抗値Ｒ２ｃ（以下、第三抵抗Ｒ２ｃという）である。
このように、取得部１１０は、汎用のインピーダンスメータの回路原理を用いることなどにより、第二時点における第一抵抗Ｒ２ａ、第二抵抗Ｒ２ｂ及び第三抵抗Ｒ２ｃを測定することで取得する。なお、取得部１１０は、第二時点における抵抗値を、どのような手法を用いて取得することにしてもよい。
図５に戻り、次に、取得部１１０は、第二時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗を記憶部１７０に記憶させる（Ｓ２０６）。具体的には、取得部１１０は、取得した第二時点における第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗を、記憶部１７０の検出用データ１７１に書き込むことで、記憶部１７０に記憶させる。
以上により、取得部１１０が抵抗値を取得する処理（図４のＳ１０２）は、終了する。
次に、算出部１２０が抵抗差増加量比率を算出する処理（図４のＳ１０４）について、詳細に説明する。
図７は、本発明の実施の形態に係る算出部１２０が抵抗差増加量比率を算出する処理の一例を示すフローチャートである。また、図８は、本発明の実施の形態に係る算出部１２０が抵抗差増加量比率を算出する処理を説明するための図である。
まず、図７に示すように、算出部１２０は、第一時点及び第二時点において、第一抵抗から第三抵抗を差し引いて第一抵抗差を算出する（Ｓ３０２）。
具体的には、図８に示すように、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第一時点における第一抵抗Ｒ１ａから第三抵抗Ｒ１ｃを差し引くことで、第一時点における第一抵抗差Ａ１を算出する。また、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第二時点における第一抵抗Ｒ２ａから第三抵抗Ｒ２ｃを差し引くことで、第二時点における第一抵抗差Ｂ１を算出する。
そして、図７に戻り、算出部１２０は、第一時点及び第二時点において、第二抵抗から第三抵抗を差し引いて第二抵抗差を算出する（Ｓ３０４）。
具体的には、図８に示すように、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第一時点における第二抵抗Ｒ１ｂから第三抵抗Ｒ１ｃを差し引くことで、第一時点における第二抵抗差Ａ２を算出する。また、算出部１２０は、取得部１１０が取得した第二時点における第二抵抗Ｒ２ｂから第三抵抗Ｒ２ｃを差し引くことで、第二時点における第二抵抗差Ｂ２を算出する。
そして、図７に戻り、算出部１２０は、第一抵抗差増加量を算出する（Ｓ３０６）。具体的には、算出部１２０は、第二時点における第一抵抗差Ｂ１から第一時点における第一抵抗差Ａ１を差し引くことで、第一抵抗差増加量Ｃ１（＝Ｂ１−Ａ１）を算出する。
そして、算出部１２０は、第二抵抗差増加量を算出する（Ｓ３０８）。具体的には、算出部１２０は、第二時点における第二抵抗差Ｂ２から第一時点における第二抵抗差Ａ２を差し引くことで、第二抵抗差増加量Ｃ２（＝Ｂ２−Ａ２）を算出する。
そして、算出部１２０は、抵抗差増加量比率を算出する（Ｓ３１０）。具体的には、算出部１２０は、算出した第二抵抗差増加量Ｃ２を第一抵抗差増加量Ｃ１で除して、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率である抵抗差増加量比率Ｄ１（＝Ｃ２／Ｃ１）を算出する。
また、算出部１２０は、内部抵抗増加率を算出する（Ｓ３１２）。具体的には、算出部１２０は、第二時点における第一抵抗Ｒ２ａを第一時点における第一抵抗Ｒ１ａで除した値を、第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率として、内部抵抗増加率Ｅ（＝Ｒ２ａ／Ｒ１ａ）を算出する。なお、算出部１２０が内部抵抗増加率を算出する処理（Ｓ３１２）において、第一周波数Ｆ１における抵抗値を用いるのではなく、第一周波数Ｆ１以外の周波数における抵抗値を用いることにしてもよいし、さらには、抵抗の次元をもつものであればどのような手段で取得されたものを用いてもよい。
以上により、算出部１２０が抵抗差増加量比率を算出する処理（図４のＳ１０４）は、終了する。
次に、検出部１４０が一過性劣化状態を検出する処理（図４のＳ１０６）について、詳細に説明する。
図９は、本発明の実施の形態に係る検出部１４０が一過性劣化状態を検出する処理の一例を示すフローチャートである。また、図１０は、本発明の実施の形態に係る検出部１４０が一過性劣化状態を検出する処理を説明するための図である。
まず、図９に示すように、判断部１３０は、抵抗差増加量比率が第一閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。つまり、判断部１３０は、算出部１２０が算出した第一抵抗差増加量Ｃ１に対する第二抵抗差増加量Ｃ２の比率である抵抗差増加量比率Ｄ１が、検出用データ１７１に記憶されている第一閾値Ｐ以下であるか否かを判断する。本実施の形態では、第一閾値Ｐは、０．１３であることとする。
ここで、以下に示す試験（一過性劣化試験、放置試験、サイクル試験）を行い、それぞれの試験における周波数と抵抗値との関係を求めた。つまり、以下の試験では、アルミニウム箔上に正極合剤が形成された正極と、銅箔上に負極合剤が形成された負極とを有するリチウムイオン二次電池を用いた。ここで、正極合剤には、正極活物質として、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物を用い、負極合剤には、負極活物質として、炭素材料を用いた。
そして、一過性劣化試験では、容量が１０ｍＡｈの電池を用い、１２ＣＡ（１２０ｍＡ）の電流で３０秒の充電と３０秒の放電との組み合わせを、休止時間を設けることなく、１０００回繰り返し行った（1分間／サイクル×１０００サイクル＝１６時間４０分）。
また、放置試験では、容量が６５０ｍＡｈの電池を用い、放置前に、電流１ＣＡ（６５０ｍＡ）、電圧４．１Ｖ、充電時間３時間の定電流定電圧充電を行い、放置温度４５℃、放置期間を３００日間として放置を行った。
また、サイクル試験では、容量が６５０ｍＡｈの電池を用い、充電は、４５℃、電流１ＣＡ（６５０ｍＡ）、電圧４．１Ｖ、充電時間３時間の定電流定電圧充電とし、放電は、４５℃、電流１ＣＡ（６５０ｍＡ）、終止電圧２．８５Ｖの定電流放電とした。そして、充電と放電との組み合わせを１サイクルとし、試験期間を２０００サイクルとした。
また、それぞれの試験の各時点において、電流１ＣＡ、電圧３．８Ｖ、充電時間３時間の定電流定電圧充電にて充電を行い、測定時のＳＯＣを５０％に調整した状態で、交流振幅５ｍＶ、周波数範囲０．１Ｈｚ〜１０ｋＨｚにて複素インピーダンス測定を行った。
以上の試験の結果を、図１０に示す。同図のグラフｈ１は、第一時点における周波数と抵抗値との関係を示すボード線図であり、グラフｈ２は、蓄電素子２００に放置試験を行った場合の第二時点における周波数と抵抗値との関係を示すボード線図であり、グラフｈ３は、蓄電素子２００にサイクル試験を行った場合の第二時点における周波数と抵抗値との関係を示すボード線図である。また、グラフｇ２は、第二時点において蓄電素子２００に一過性劣化試験を行った場合の周波数と抵抗値との関係を示すボード線図である。
図１０に示すように、放置劣化を示す放置試験のグラフｈ２と、サイクル劣化を示すサイクル試験のグラフｈ３とは、一過性劣化を示す一過性劣化試験のグラフｇ２に比べ、高周波領域での抵抗値の上昇が大きい。これは、負極上への被膜の形成によって高周波領域での抵抗値が増加する傾向にあるが、一過性劣化は、負極上への被膜の形成が少ないため、高周波領域での抵抗値の増加が放置劣化及びサイクル劣化に比べて少ないからと考えられる。このため、低周波数領域における抵抗差増加量に対する高周波数領域における抵抗差増加量の比率である抵抗差増加量比率は、一過性劣化の方が放置劣化及びサイクル劣化に比べて小さくなる。
なお、図１０に示すグラフは、複素インピーダンス測定によって得られるデータを参考にプロットしたボード線図であるが、劣化状態検出装置１００は、３つの周波数における抵抗値を取得すればよく、これにより蓄電素子２００の劣化状態を検出することができる。
具体的には、グラフｇ２の一過性劣化状態においては、第一時点において、第一抵抗Ｒ１ａ＝６５１（ｍＯｈｍ、以下同様）、第二抵抗Ｒ１ｂ＝４４３及び第三抵抗Ｒ１ｃ＝３９７であったため、第一抵抗差Ａ１＝２５４、第二抵抗差Ａ２＝４６となる。また、第二時点において、第一抵抗Ｒ２ａ＝９０６、第二抵抗Ｒ２ｂ＝５８２及び第三抵抗Ｒ２ｃ＝５２１であったため、第一抵抗差Ｂ１＝３８５、第二抵抗差Ｂ２＝６１となる。このため、第一抵抗差増加量Ｃ１＝１３１、第二抵抗差増加量Ｃ２＝１５となり、抵抗差増加量比率Ｄ１＝０．１２となる。
また、グラフｈ２の放置劣化状態においては、第一時点において、第一抵抗Ｒ１ａ＝７３．０、第二抵抗Ｒ１ｂ＝５４．８及び第三抵抗Ｒ１ｃ＝４８．０であったため、第一抵抗差Ａ１＝２５、第二抵抗差Ａ２＝６．８となる。また、第二時点において、第一抵抗Ｒ２ａ＝９１．４、第二抵抗Ｒ２ｂ＝７１．１及び第三抵抗Ｒ２ｃ＝６３．７であったため、第一抵抗差Ｂ１＝２７．７、第二抵抗差Ｂ２＝７．４となる。このため、第一抵抗差増加量Ｃ１＝２．７、第二抵抗差増加量Ｃ２＝０．６となり、抵抗差増加量比率Ｄ２＝０．２２となる。
また、グラフｈ３のサイクル劣化状態においては、第一時点において、第一抵抗Ｒ１ａ＝７３．０、第二抵抗Ｒ１ｂ＝５４．８及び第三抵抗Ｒ１ｃ＝４８．０であったため、第一抵抗差Ａ１＝２５、第二抵抗差Ａ２＝６．８となる。また、第二時点において、第一抵抗Ｒ２ａ＝１２７．１、第二抵抗Ｒ２ｂ＝９０．２及び第三抵抗Ｒ２ｃ＝７９．５であったため、第一抵抗差Ｂ１＝４７．６、第二抵抗差Ｂ２＝１０．７となる。このため、第一抵抗差増加量Ｃ１＝２２．６、第二抵抗差増加量Ｃ２＝３．９となり、抵抗差増加量比率Ｄ３＝０．１７となる。
このため、グラフｈ２の放置劣化及びグラフｈ３のサイクル劣化においては、判断部１３０は、抵抗差増加量比率Ｄ２（＝０．２２）及びＤ３（＝０．１７）が第一閾値Ｐ（＝０．１３）よりも大きいと判断し（Ｓ４０２でＮｏ）、処理を終了する。
また、判断部１３０は、グラフｇ２の一過性劣化においては、抵抗差増加量比率Ｄ１（＝０．１２）が第一閾値Ｐ（＝０．１３）以下であると判断する（Ｓ４０２でＹｅｓ）。
そして、判断部１３０は、抵抗差増加量比率が第一閾値以下であると判断した場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）、内部抵抗増加率が第二閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ４０４）。つまり、判断部１３０は、算出部１２０が算出した蓄電素子２００の内部抵抗の増加率である内部抵抗増加率Ｅが、検出用データ１７１に記憶されている第二閾値Ｑ以上であるか否かを判断する。本実施の形態では、第二閾値Ｑは、１３０％であることとする。
ここで、グラフｇ２の一過性劣化における内部抵抗増加率Ｅ（＝Ｒ２ａ／Ｒ１ａ）は、１４０％である。このため、判断部１３０は、内部抵抗増加率Ｅ（＝１４０％）が第二閾値Ｑ（＝１３０%）以上であると判断し（Ｓ４０４でＹｅｓ）、検出部１４０は、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出する（Ｓ４０６）。
なお、判断部１３０が、内部抵抗増加率が第二閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ４０４でＮｏ）には、検出部１４０が蓄電素子２００の一過性劣化状態を検出することなく、処理を終了する。
以上により、検出部１４０が一過性劣化状態を検出する処理（図４のＳ１０６）は、終了する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置１００によれば、第一時点から第二時点までの第一抵抗差の増加量と、第一時点から第二時点までの第二抵抗差の増加量との関係を用いて、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該関係を用いて、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出することができることを見出した。そして、第一抵抗差とは、第一抵抗と第三抵抗との差であり、第二抵抗差とは、第二抵抗と第三抵抗との差である。そして、第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗は、第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加することによって得られる応答信号から求められるそれぞれの抵抗値であり、これらの抵抗値は短時間で取得することができる。つまり、劣化状態検出装置１００は、蓄電素子２００を第一周波数、第二周波数及び第三周波数に対応する信号を蓄電素子２００に印加した場合の抵抗値をそれぞれ短時間で取得することで、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であるか否かを検出することができる。このため、劣化状態検出装置１００は、時間を要することなく、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、劣化状態検出装置１００は、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が第一閾値以下であるか否かの判断結果から、第二時点における蓄電素子２００の劣化状態を検出する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該比率が所定の値以下の場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態になっていることを見出した。このため、劣化状態検出装置１００は、当該比率が所定の値以下であるか否かを判断することで、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、さらに、第一時点から第二時点までの蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が第二閾値以上である場合に、第二時点において蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することができることを見出した。つまり、蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が所定の値以上である場合に、蓄電素子２００が劣化していると判断することができるため、劣化状態検出装置１００は、当該判断を行うことで、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、劣化状態検出装置１００は、第一時点及び第二時点における第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得し、第一時点及び第二時点において第一抵抗差を算出することで第一抵抗差増加量を算出するとともに、第一時点及び第二時点において第二抵抗差を算出することで第二抵抗差増加量を算出する。このように、劣化状態検出装置１００は、容易に、第一抵抗差増加量及び第二抵抗差増加量を算出することができるため、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、劣化状態検出装置１００は、０．０１〜１０Ｈｚ、５００〜５ｋＨｚ及び５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数での抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗として取得する。これにより、劣化状態検出装置１００は、容易に、第一抵抗、第二抵抗及び第三抵抗を取得することができるため、蓄電素子２００に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる。
また、劣化状態検出装置１００は、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子２００に対する充電または放電を一定期間停止させることで、一過性劣化を回復させることができるため、蓄電素子２００の長寿命化を図ることができる。
図１１は、本発明の実施の形態に係る第一制御部１５０が蓄電素子２００の一過性劣化後に充放電を一定期間停止させた場合の抵抗値の推移を示す図である。同図に示すように、蓄電素子２００に一過性劣化が生じた後に、蓄電素子２００に対する充放電を一定期間停止（開回路状態で放置）させることで、一過性劣化で上昇した抵抗値を一過性劣化前の抵抗値に近づくように回復させることができている。
また、劣化状態検出装置１００は、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出した場合に、蓄電素子２００に対して完全充電または完全放電を行うことで、一過性劣化を回復させることができるため、蓄電素子２００の長寿命化を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１０及び劣化状態検出装置１００について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態では、検出部１４０は、第一抵抗差増加量に対する第二抵抗差増加量の比率が第一閾値以下であると判断された場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することにした。しかし、検出部１４０は、第一抵抗差増加量と第二抵抗差増加量との差が所定の閾値以上（または以下）と判断された場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することにしてもよい。
また、上記実施の形態では、検出部１４０は、蓄電素子２００の内部抵抗の増加率が第二閾値以上であると判断された場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することにした。しかし、検出部１４０は、当該判断を行うことなく、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することにしてもよいし、蓄電素子２００の内部抵抗の増加量が所定の閾値以上であると判断された場合に、蓄電素子２００が一過性劣化の状態であると検出することにしてもよい。
また、上記実施の形態では、第一周波数は、０．０１〜１０Ｈｚの範囲内の周波数であり、第二周波数は、５００〜５ｋＨｚの範囲内の周波数であり、第三周波数は、５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の周波数であることにした。しかし、第一周波数、第二周波数及び第三周波数の値は、上記範囲からの多少の逸脱は許容される。
また、本発明は、このような蓄電システム１０または劣化状態検出装置１００として実現することができるだけでなく、劣化状態検出装置１００に含まれる特徴的な処理部をステップとする劣化状態検出方法としても実現することができる。
また、本発明に係る劣化状態検出装置１００が備える各処理部は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。例えば、図１２に示すように、本発明は、取得部１１０、算出部１２０、判断部１３０、検出部１４０、第一制御部１５０及び第二制御部１６０を備える集積回路１８０として実現することができる。図１２は、本発明の実施の形態に係る劣化状態検出装置１００を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。
なお、集積回路１８０が備える各処理部は、個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
また、本発明は、劣化状態検出方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
また、本発明は、上記の蓄電システム１０を備える電動車両としても実現することができる。図１３は、本発明の実施の形態に係る電動車両１の一例を示す図である。
電動車両１は、劣化状態検出装置１００を備える蓄電システム１０と、蓄電システム１０を収容した車体本体２０とを備えた移動体である。つまり、電動車両１は、蓄電システム１０を電源として走行する電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などの移動体であり、車体本体２０の底部中央部分に蓄電システム１０を備えている。
なお、蓄電システム１０の配置位置は、車体本体２０の底部中央部分には限定されず、車体本体２０のフロント部分（前部）やリア部分（後部）などに配置されていてもかまわない。また、電動車両１は、蓄電システム１０を複数備えていてもかまわない。また、電動車両１は、同図のような乗用車の他に、トラック、バス、二輪自動車もしくは電車などであってもよく、また、蓄電システム１０を備えて移動するものであればその他どのような形態の移動体であってもかまわない。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に一過性劣化が生じていることを簡便に検出することができる劣化状態検出装置等に適用できる。
１ 電動車両
１０ 蓄電システム
２０ 車体本体
１００ 劣化状態検出装置
１１０ 取得部
１２０ 算出部
１３０ 判断部
１４０ 検出部
１５０ 第一制御部
１６０ 第二制御部
１７０ 記憶部
１７１ 検出用データ
１８０ 集積回路
２００ 蓄電素子
３００ 収容ケース

Claims (10)

  1. 蓄電素子の劣化状態を検出する劣化状態検出装置であって、
    第一周波数、前記第一周波数よりも高い第二周波数、及び前記第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を前記蓄電素子に印加することによって得られる応答信号から求められる前記蓄電素子の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗とし、前記第一抵抗と前記第三抵抗との差を第一抵抗差とし、前記第二抵抗と前記第三抵抗との差を第二抵抗差とし、
    第一時点から前記第一時点以降の第二時点までの前記第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、前記第一時点から前記第二時点までの前記第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する検出部を備える
    劣化状態検出装置。
  2. 前記検出部は、前記第一抵抗差増加量に対する前記第二抵抗差増加量の比率が所定の第一閾値以下であるか否かの判断結果から、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する
    請求項１に記載の劣化状態検出装置。
  3. 前記検出部は、さらに、前記第一時点から前記第二時点までの前記蓄電素子の内部抵抗の増加率が所定の第二閾値以上であるか否かの判断結果から、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する
    請求項１または２に記載の劣化状態検出装置。
  4. さらに、
    前記第一時点及び前記第二時点における前記第一抵抗、前記第二抵抗及び前記第三抵抗を取得する取得部を備え、
    前記取得部は、
    ０．０１〜１０Ｈｚの範囲内の前記第一周波数での抵抗値を前記第一抵抗として取得し、
    ５００〜５ｋＨｚの範囲内の前記第二周波数での抵抗値を前記第二抵抗として取得し、
    ５ｋ〜５０ｋＨｚの範囲内の前記第三周波数での抵抗値を前記第三抵抗として取得する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の劣化状態検出装置。
  5. さらに、
    前記検出部による前記蓄電素子の劣化状態の検出結果に応じて、前記蓄電素子に対する充電または放電を一定期間停止させる第一制御部を備える
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の劣化状態検出装置。
  6. さらに、
    前記検出部による前記蓄電素子の劣化状態の検出結果に応じて、前記蓄電素子に対して完全充電または完全放電を行う第二制御部を備える
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の劣化状態検出装置。
  7. 蓄電素子と、
    前記蓄電素子の劣化状態を検出する請求項１〜６のいずれか１項に記載の劣化状態検出装置と
    を備える蓄電システム。
  8. 請求項７に記載の蓄電システムを備える
    電動車両。
  9. コンピュータが、蓄電素子の劣化状態を検出する劣化状態検出方法であって、
    第一周波数、前記第一周波数よりも高い第二周波数、及び前記第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を前記蓄電素子に印加することによって得られる応答信号から求められる前記蓄電素子の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗とし、前記第一抵抗と前記第三抵抗との差を第一抵抗差とし、前記第二抵抗と前記第三抵抗との差を第二抵抗差とし、
    第一時点から前記第一時点以降の第二時点までの前記第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、前記第一時点から前記第二時点までの前記第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する検出ステップを含む
    劣化状態検出方法。
  10. 蓄電素子の劣化状態を検出する集積回路であって、
    第一周波数、前記第一周波数よりも高い第二周波数、及び前記第二周波数よりも高い第三周波数に対応する信号を前記蓄電素子に印加することによって得られる応答信号から求められる前記蓄電素子の抵抗値を、それぞれ第一抵抗、第二抵抗、及び第三抵抗とし、前記第一抵抗と前記第三抵抗との差を第一抵抗差とし、前記第二抵抗と前記第三抵抗との差を第二抵抗差とし、
    第一時点から前記第一時点以降の第二時点までの前記第一抵抗差の増加量である第一抵抗差増加量と、前記第一時点から前記第二時点までの前記第二抵抗差の増加量である第二抵抗差増加量との関係を用いて、前記第二時点における前記蓄電素子の劣化状態を検出する検出部を備える
    集積回路。
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