JP2015184194A - 電池の状態を判定する方法および電池の状態を判定するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で電池の満充電容量を算出し、リアルタイムで電池の劣化状態を把握する。
【解決手段】各々の時刻における電池の電圧値を計測し、前記各々の時刻における電圧値に基づいて、前記電池の開回路電圧を算出し、前記各々の時刻における開回路電圧に基づいて、前記電池の充電率を導出し、前記電池の出力に流れる電流値を継続的に計測し、前記計測された電流値に基づいて、前記各々の時刻における前記電池の残容量を算出し、前記各々の時刻における残容量のうち第１の時刻における残容量と第２の時刻における残容量との差から、前記各々の時刻における充電率のうち前記第１の時刻における充電率と前記第２の時刻における充電率との差を除算して、満充電容量を算出し、前記満充電容量から新品の前記電池の満充電容量を除算して劣化状態を示す値を算出し、前記劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池の満充電容量に基づく電池の状態を判定する方法および電池の状態を判定するシステムに関する。

近年、地球温暖化や資源枯渇の対策の一環として、従来の大型の発電所から発電される電力を供給する集中型電源に代わって、小型の発電設備で発電される電力を供給する分散型電源が普及し始めている。分散型電源には、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用した電源や燃料電池、あるいは蓄電池などの電池が含まれる。

分散型電源の１つである電池を管理するため、電池の電池容量を測定して取得する方法が、非特許文献１に開示されている。

非特許文献１に開示された方法では、先ず、新品の電池の満充電容量を取得する。一方、新品の電池を使用していくと、電池の満充電容量が減少していく。そこで、新品の状態から所定の期間使用した電池の満充電容量を算出する。そして、取得した新品の電池の満充電容量と所定の期間使用した後の電池の満充電容量との比に基づいて、所定の期間使用後における電池の状態を判定する。

竹野和彦、松岡保静著、「スマートタップレスを想定した情報通信機器用スマートバッテリ管理技術の一考察」、信学技報、vol. 110、no. 393、EE2010-36、pp. 49-53、２０１１年１月

しかしながら、非特許文献１に開示された方法では、一度、電池を完全に放電させた後、電池の満充電容量を算出していたため、電池の満充電容量を算出するまでに時間が掛かるという問題があった。

電池の満充電容量を算出するまでに時間が掛かっていたため、電池の状態をリアルタイムに把握することや、電池の内部部品の予測不能な劣化に迅速に対応することができない可能性があるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、短時間で電池の満充電容量を算出し、リアルタイムで電池の状態を把握するための電池の状態を判定する方法および電池の状態を判定するシステムを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電池の状態を判定する方法であって、各々の時刻における前記電池の電圧値をそれぞれ計測するステップと、前記各々の時刻における電圧値に基づいて、前記電池の開回路電圧をそれぞれ算出するステップと、前記各々の時刻における開回路電圧に基づいて、前記電池の充電率をそれぞれ導出するステップと、前記電池の出力に流れる電流値を継続的に計測するステップと、前記計測された電流値に基づいて、前記各々の時刻における前記電池の残容量をそれぞれ算出するステップと、前記各々の時刻における残容量のうち第１の時刻における残容量と第２の時刻における残容量との差から、前記各々の時刻における充電率のうち前記第１の時刻における充電率と前記第２の時刻における充電率との差を除算して、前記電池の満充電容量を算出するステップと、前記算出された電池の満充電容量から新品の前記電池の満充電容量を除算して前記電池の劣化状態を示す値を算出するステップと、前記算出された前記電池の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定するステップとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、電池の運転を中断することなく、電池の満充電容量を算出することが可能となり、算出した満充電容量から、現在の電池の劣化状態を推定することが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステムを示す構成図である。 本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定する方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステムを示す構成図である。 本発明の第２の実施形態にかかる、電池の劣化状態を示す値と、満充電した時刻から第２の時刻までの時間との関係を表す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定する方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
図１に本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステムを示す。本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、電池２と、電池２から出力された直流電力が供給される負荷３との間に設置される。電池２は正負極間において直流電圧Ｅと内部抵抗Ｒとで示される。本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、電池２の閉回路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）を計測するＣＣＶ計測部（第１の計測部）１１と、計測された閉回路電圧を、記憶部１４に予め格納された閉回路電圧と開回路電圧（ＯＣＶ：Opened Circuit Voltage）との関係式に代入して、開回路電圧を算出するＯＣＶ算出部（第１の算出部）１３とを備える。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、算出された開回路電圧を、記憶部１４に予め格納された電池２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）と開回路電圧ＯＣＶとの関係を表すＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、算出された開回路電圧に対応する電池２の充電率を導出するＳＯＣ導出部１５を備える。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、電池２の出力に設置された電流センサで、放電時（または充電時）において、電池２の出力に流れる電流値を継続的に計測する電流計測部（第２の計測部）１６と、計測された電流に基づいて、電池２の残容量（ＲＣ：Remaining Capacity）を算出するＲＣ算出部（第２の算出部）１７とを備える。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、算出された電池２の残容量と導出された電池２の充電率とに基づいて、電池２の満充電容量（ＦＣＣ：Full Charge Capacity）を算出するＦＣＣ算出部（第３の算出部）１８と、算出された電池２の満充電容量と新品の電池２の満充電容量とに基づいて、ＣＣＶ計測部１１で閉回路電圧が計測された時刻における電池２の劣化状態を示す値（ＳＯＨ：State Of Health）を算出するＳＯＨ算出部（第４の算出部）１９とを備える。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、算出された電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定する判定部２０と、電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回った場合、電池２の状態が異常であると決定する決定部２１とを備える。本明細書では、「電池２の状態が異常である」とは、例えば、電池２の内部部品が劣化して、電池２が故障や寿命となる可能性が高いことなどを意味する。

本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、ＣＣＶ計測部１１で計測された閉回路電圧の情報を受信してＯＣＶ算出部１３へ送信し、電流計測部１６で計測された電流の情報を受信してＲＣ算出部１７へ送信する通信部１２を備える。

通信部１２は、電池の状態を判定するシステム１の外部に設置された出力部３０に情報を出力する。出力部３０に出力される情報とは、例えば、ＳＯＨ算出部１９で算出された電池２の劣化状態を示す値、決定部２１で決定された電池２の状態が異常であるという情報である。出力部３０は、例えば、通信部１２から出力された情報を表示するディスプレイなどの表示装置、通信部１２から出力された情報を印刷するプリンタなどの印刷機、または通信部１２から出力された情報を格納する記憶装置を含む。図１では、出力部３０は、電池の状態を判定するシステム１の外部に設置されているが、電池の状態を判定するシステム１の内部に設置されてもよい。

（電池の状態を判定する処理）
本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１は、負荷３に直流電力を供給したままで電池２の状態を判定する。電池の状態を判定するシステム１は、２つの時刻における電池２の残容量の差と電池２の充電率の差とに基づいて、電池２の劣化状態を示す値を算出する。以下、第１の実施形態にかかる電池２の状態を判定する処理の詳細について説明する。

ＣＣＶ計測部１１は、電池２の入力と出力との間の閉回路電圧ＣＣＶ（Ｖ）を定期的に計測する。ＣＣＶ計測部１１は、第１の時刻ｔ_１における閉回路電圧ＣＣＶ_ｔ１を計測し、第１の時刻ｔ_１より後の第２の時刻ｔ_２における閉回路電圧ＣＣＶ_ｔ２を計測する。第２の時刻ｔ_２における閉回路電圧ＣＣＶ_ｔ２が計測される電池２の状態が、判定する対象となる。

ＯＣＶ算出部１３は、例えば、予め記憶部１４に格納された閉回路電圧ＣＣＶと開回路電圧ＯＣＶ（Ｖ）との関係を表した次の（式１）を用いて、閉回路電圧ＣＣＶから開回路電圧ＯＣＶを取得する。
OCV=CCV-V_A×K （式１）

Ｖ_Ａは、主に、電池２の内部抵抗Ｒによる電圧変動量などが含まれる電圧変動量である。Ｋは、電圧変動量を調整するための係数であり、電池２から流れる電流、電池２の内部抵抗、電池２の温度等のファクターによる影響を考慮するための係数である。

ＯＣＶ算出部１３は、計測された第１の時刻ｔ_１における閉回路電圧ＣＣＶ_ｔ１を（式１）に代入して開回路電圧ＯＣＶ_ｔ１を取得し、計測された第２の時刻ｔ_２における閉回路電圧ＣＣＶ_ｔ２を（式１）に代入して開回路電圧ＯＣＶ_ｔ２を取得する。

ＳＯＣ導出部１５は、予め記憶部１４に格納された電池２の充電率ＳＯＣ（％）と開回路電圧ＯＣＶ（Ｖ）との関係を表すＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、ＯＣＶ算出部１３で算出した開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣを導出する。

ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルは、例えば、次の（１）から（３）の手順で作成される。
（１）充分に充電（あるいは放電）した電池２に対して、開回路電圧ＯＣＶを測定する（満充電したときの電池２の開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣを１００％とする）。
（２）電池２を一定容量放電（あるいは充電）した後、充分に休止させ安定させた開回路電圧ＯＣＶを計測する。
（３）電池２の満充電容量に対する放電（あるいは充電）容量の割合に応じた充電率ＳＯＣと、（２）で計測された各々の開回路電圧ＯＣＶとの相関をテーブル化する。

なお、ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルに、電池２の出力付近に設置された温度センサによって取得された電池２の温度を反映させてもよい。また、ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを、充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの関係式で代用してもよい。

電池２の充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの２つの関係を表すＳＯＣ-ＯＣＶテーブルの一例を次の表１に示す。

ＳＯＣ導出部１５は、表１に示すようなＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを用いて、ＯＣＶ算出部１３で算出した開回路電圧ＯＣＶ_ｔ１に対応した充電率ＳＯＣ_ｔ１を導出し、同じくＯＣＶ算出部１３で算出した開回路電圧ＯＣＶ_ｔ２に対応した充電率ＳＯＣ_ｔ２を導出する。

電流計測部１６は、放電時（または充電時）における電池２の出力に流れる電流Ｉを継続的に計測する。 ＲＣ算出部１７は、電流計測部１６で計測された電流に基づいて、直近に満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから任意の時刻までに放電した容量Ｄ（Ａｈ）を計算する。

時刻ｔにおいて電流計測部１６が計測した電池２の出力に流れる電流をＩ_ｔとする。電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第１の時刻ｔ_１までの時間（ｔ_１−ｔ_ＦＵＬＬ）（ｈ）の間で放電した容量Ｄ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ１）}（Ａｈ）は、次の（式２）で表される。

また、電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までの時間（ｔ_２−ｔ_ＦＵＬＬ）（ｈ）の間で放電した容量Ｄ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ２）}（Ａｈ）は、次の（式３）で表される。

電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬにおける満充電容量ＦＣＣ_{ｔＦＵＬＬ}から、満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから任意の時刻までに放電した容量Ｄを差し引いた容量が、任意の時刻における電池２の残容量となる。

電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第１の時刻ｔ_１までの時間（ｔ_１−ｔ_ＦＵＬＬ）（ｈ）の間の電池２の残容量ＲＣ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ１）}（Ａｈ）は、次の（式４）で表される。
RC_(tFULL-t1)=FCC_tFULL-D_(tFULL-t1) （式４）

また、電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までの時間（ｔ_２−ｔ_ＦＵＬＬ）（ｈ）の間の電池２の残容量ＲＣ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ２）}（Ａｈ）は、次の（式５）で表される。
RC_(tFULL-t2)=FCC_tFULL-D_(tFULL-t2) （式５）

ＦＣＣ算出部１８は、ＲＣ算出部１７で算出された残容量ＲＣ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ１）}と、同じくＲＣ算出部１７で算出された残容量ＲＣ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ２）}との残容量の差ΔＲＣを算出する。残容量の差ΔＲＣは、（式４）および（式５）を参照して、次の（式６）で表される。
ΔRC=|RC_(tFULL-t2)-RC_(tFULL-t1)|=|D_(tFULL-t1)-D_(tFULL-t2)| （式６）

（式６）から明らかなように、残容量の差ΔＲＣは、満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第１の時刻ｔ_１までに放電した容量Ｄ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ１）}と満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までに放電した容量Ｄ_{（ｔＦＵＬＬ-ｔ２）}との差の絶対値から算出することができる。

ＦＣＣ算出部１８は、ＳＯＣ導出部１５で導出された充電率ＳＯＣ_ｔ１と、同じくＳＯＣ導出部１５で導出された充電率ＳＯＣ_ｔ２との充電率の差ΔＳＯＣを算出する。充電率の差ΔＳＯＣを次の（式７）で表す。
ΔSOC=|SOC_t1-SOC_t2| （式７）

ＦＣＣ算出部１８は、残容量の差ΔＲＣから充電率の差ΔＳＯＣを除算した次の（式８）で定義される式を用いて、第２の時刻ｔ_２における電池２の満充電容量ＦＣＣ_ｔ２（Ａｈ）を算出する。

第２の時刻ｔ_２での電池２の状態は、電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２に基づいて把握することができる。電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２は、ＦＣＣ算出部１８で算出された満充電容量ＦＣＣ_ｔ２から、予め記憶部１４に格納された新品の電池２の満充電容量ＦＣＣ_{ｆｒｅｓｈ}を除算することで、取得することができる。電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２を、次の（式９）に表す。

電池２は、経年劣化により、例えば２年で寿命が訪れる。そして、電池２の満充電容量は、電池２を使用する時間にしたがって、減少する。ここで、第２の時刻ｔ_２より前の或る時刻ｔ_２’から第２の時刻ｔ_２までの時間が短い場合（例えば２４ｈ）、或る時刻ｔ_２’における電池２の満充電容量ＦＣＣ_ｔ２’と比較して、第２の時刻ｔ_２における電池２の満充電容量ＦＣＣ_ｔ２は、さほど減少しないように思われる。

しかしながら、経年劣化とは別の予測不能の急激な劣化が或る時刻ｔ_２’から第２の時刻ｔ_２までの間で発生することもあり得る。

本実施形態では、或る時刻ｔ_２’から第２の時刻ｔ_２までの間で予測不能の急激な劣化が発生した場合、或る時刻ｔ_２’における電池２の満充電容量ＦＣＣ_ｔ２’が第２の時刻ｔ_２における電池２の満充電容量ＦＣＣ_ｔ２に変化し、（式９）により、或る時刻ｔ_２’における電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２’が電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２に変化するため、或る時刻ｔ_２’から第２の時刻ｔ_２までの電池２の状態の変化を把握することが可能となる。

判定部２０は、算出した電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２が一定の閾値を下回るかどうかを判定する。

算出した電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２が一定の閾値を下回った場合、決定部２１は、第２の時刻ｔ_２における電池２の状態が異常であると決定する。

本実施形態では、電池２が満充電した時刻から任意の時刻までに放電した容量に基づいて、電池２の劣化状態を示す値を算出しているが、電池２が完全に放電した時刻から任意の時刻までに充電した容量に基づいて、電池２の劣化状態を示す値を算出してもよい。

（フローチャート）
図２に本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定する方法のフローチャートを示す。ＣＣＶ計測部１１は、電池２の閉回路電圧を計測する（Ｓ２０１）。通信部１２は、ＣＣＶ計測部１１で計測された閉回路電圧を取得する（Ｓ２０２）。ＯＣＶ算出部１３は、取得された閉回路電圧を、記憶部１４に予め格納された所定の関係式に代入して、開回路電圧を算出する（Ｓ２０３）。ＳＯＣ導出部１５は、記憶部１４に予め格納されたＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、算出された開回路電圧に対応する電池２の充電率を導出する（Ｓ２０４）。電流計測部１６は、放電時における電池２の出力に流れる電流を計測する（Ｓ２０５）。通信部１２は、電流計測部１６で計測された電流を取得する（Ｓ２０６）。ＲＣ算出部１７は、取得された電流に基づいて、電池２の残容量を算出する（Ｓ２０７）。ＦＣＣ算出部１８は、算出された電池２の残容量と、導出された電池２の充電率とに基づいて、電池２の満充電容量を算出する（Ｓ２０８）。ＳＯＨ算出部１９は、算出された電池２の満充電容量と新品の電池２の満充電容量とに基づいて、電池２の劣化状態を示す値を算出する（Ｓ２０９）。判定部２０は、算出された電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定する（Ｓ２１０）。決定部２１は、電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回った場合、電池２の状態が異常であると決定する（Ｓ２１１）。

なお、本実施形態では、ＲＣ算出部１７が、電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから一定の期間に電池２の出力から流れた電流Ｉを積算した値に基づいて電池２の残容量ＲＣを求めているが、電池２の残容量ＲＣを求めずに電池２の残容量の差ΔＲＣを直接求めても良い。また、電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬを用いずに、任意の時刻ｔから第１の時刻ｔ１までの電流値および任意の時刻ｔから第２の時刻ｔ２までの電流値をそれぞれ積分して、積分した値の差から電池２の残容量の差ΔＲＣを求めても構わない。電池２の残容量の差ΔＲＣを直接求める場合は、ＲＣ算出部１７とＦＣＣ算出部１８とが一体化してもよい。

本実施形態によれば、電池の運転を中断することなく、現在の電池の満充電容量を算出することが可能となり、算出した満充電容量から、現在の電池の劣化状態を推定することが可能となる。

（第２の実施形態）
（構成）
図３に本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステムを示す。本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１と異なり、電池２が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までの時間（ｔ_２−ｔ_ＦＵＬＬ）（ｈ）と、電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２との関係式を算定する算定部２２と、算定された関係式を参照して、電池２の状態が知りたい所望の時刻における電池２の劣化状態を示す値（第２の劣化状態を示す値）を算出するＳＯＨ推定部２３とをさらに備える。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１と同様に、電池２と、電池２から出力された直流電力が供給される負荷３との間に設置される。電池２は正負極間において直流電圧Ｅと内部抵抗Ｒとで示される。本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、電池２の閉回路電圧を計測するＣＣＶ計測部１１と、計測された閉回路電圧を、記憶部１４に予め格納された閉回路電圧と開回路電圧との関係式に代入して、開回路電圧を算出するＯＣＶ算出部１３とを備える。 本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、算出された開回路電圧を、記憶部１４に予め格納されたＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、算出された開回路電圧に対応する電池２の充電率を導出するＳＯＣ導出部１５を備える。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、電池２の出力に設置された電流センサで、放電時（または充電時）において、電池２の出力に流れる電流を計測する電流計測部１６と、計測された電流に基づいて、電池２の残容量を算出するＲＣ算出部１７とを備える。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、算出された電池２の残容量と導出された電池２の充電率とに基づいて、電池２の満充電容量を算出するＦＣＣ算出部１８と、算出された電池２の満充電容量と新品の電池２の満充電容量とに基づいて、ＣＣＶ計測部１１で閉回路電圧が計測された時刻における電池２の劣化状態を示す値を算出するＳＯＨ算出部１９とを備える。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、算出された電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回ったどうかを判定する判定部２０と、電池２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回った場合、電池２の状態が異常であると決定する決定部２１とを備える。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、ＣＣＶ計測部１１で計測された閉回路電圧の情報を受信してＯＣＶ算出部１３へ送信し、電流計測部１６で計測された電流の情報を受信してＲＣ算出部１７へ送信する通信部１２を備える。

通信部１２は、電池の状態を判定するシステム４の外部に設置された出力部３０に情報を出力する。出力部３０に出力される情報とは、例えば、ＳＯＨ算出部１９で算出された電池２の劣化状態を示す値、決定部２１で決定された電池２の状態が異常であるという情報である。出力部３０は、例えば、通信部１２から出力された情報を表示するディスプレイなどの表示装置、通信部１２から出力された情報を印刷するプリンタなどの印刷機、または通信部１２から出力された情報を格納する記憶装置を含む。図３では、出力部３０は、電池の状態を判定するシステム４の外部に設置されているが、電池の状態を判定するシステム４の内部に設置されてもよい。

本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４における各機能部の詳細な動作の説明は、第１の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム１が有する同じ各機能部については、第１の実施形態と異ならないので省略する。

（電池の状態を判定する処理）
本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定するシステム４は、負荷３に直流電力を供給したままで電池２の状態を判定し、更に電池２の状態が知りたい所望の時刻における電池２の状態も判定する。以下、第２の実施形態にかかる電池２の状態を判定する処理の詳細について説明する。

図４に本発明の第２の実施形態にかかる、電池の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２と、直近に満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までの時間（ｔ_２−ｔ_ＦＵＬＬ）との関係を表す。ここで、直近に満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから第２の時刻ｔ_２までの時間（ｔ_２−ｔ_ＦＵＬＬ）を時間Ｔ_ａ（ｈ）とする。また、図４に示すグラフについて、縦軸を電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２、横軸を時間Ｔ_ａとする。

算定部２２は、時間Ｔ_ａと、ＳＯＨ算出部１９で算出した電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２とを図４のようなグラフにプロットする（Ａ）。算定部２２は、グラフにプロットした複数の座標点から次の（式１０）に示す近似式を算定する（Ｂ）。
SOH_t2=f(T_a) （式１０）

ｆは、時間Ｔ_ａを変数とする関数である。（式１０）に示す近似式は、時間Ｔ_ａと、電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２との関係式となる。

ＳＯＣ推定部１４は、算定した関係式に、直近に満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから所望の時刻ｔ_ｘまでの時間Ｔ_ｘを代入して電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘを算出する。

判定部２０は、算出した電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘが一定の閾値を下回るかどうかを判定する。

算出した電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘが一定の閾値を下回った場合、決定部２１は、所望の時刻ｔ_ｘにおける電池２の状態が異常であると決定する。

なお、算定部２２は、電池２の充電から放電までを１サイクルとして、サイクル毎に関係式を算定してもよい。

（フローチャート）
図５に本発明の第２の実施形態にかかる電池の状態を判定する方法のフローチャートを示す。本発明の第１の実施形態にかかる電池の状態を判定する方法の処理と同じ処理、すなわち、図２に示すステップＳ２０１からステップＳ２１１の処理については、説明を省略する。

ステップＳ２１１の処理の後、算定部２２は、時間Ｔ_ａと、電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔ２とに基づいて、所定の関係式を算定する（Ｓ３０１）。ＳＯＨ推定部２３は、所定の関係式に電池が満充電した時刻ｔ_ＦＵＬＬから所望の時刻ｔ_ｘまでの時間Ｔ_ｘを代入して電池の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘを算出する（Ｓ３０２）。判定部２０は、所望の時刻ｔ_ｘにおける電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘが一定の閾値を下回るかどうかを判定する（Ｓ３０３）。決定部２１は、所望の時刻ｔ_ｘにおける電池２の劣化状態を示す値ＳＯＨ_ｔｘが一定の閾値を下回った場合、所望の時刻ｔ_ｘにおける電池２の状態が異常であると決定する（Ｓ３０４）。

本実施形態によれば、電池の運転を中断することなく、現在の電池の劣化状態を推定するだけでなく、将来における電池の劣化状態を推定することが可能となる。

なお、第１の実施形態および第２の実施形態において記憶部１４は、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを含んで構成される。ＲＯＭには、電池の状態を判定するシステム１および電池の状態を判定するシステム４全体の動作制御に必要なプログラムや各種のデータ（例えば、計算式である（式１）から（式１０）、ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルなど）が記録される。ＲＡＭには、データやプログラムを一時的に記憶するための記録領域が設けられ、プログラムやデータが保持される。ＲＡＭに一時的に記憶されるデータは、例えば、ＣＣＶ計測部１１で計測された閉回路電圧の情報や電流計測部１６で計測された電流の情報を含む。

本発明は、リチウムイオン電池や鉛蓄電池やニッケル水素電池等の二次電池だけでなく、一次電池においても利用可能である。

Ｅ 直流電圧
Ｒ 内部抵抗
１、４ 電池の状態を判定するシステム
２ 電池
３ 負荷
１１ ＣＣＶ計測部
１２ 通信部
１３ ＯＣＶ算出部
１４ 記憶部
１５ ＳＯＣ導出部
１６ 電流計測部
１７ ＲＣ算出部
１８ ＦＣＣ算出部
１９ ＳＯＨ算出部
２０ 判定部
２１ 決定部
２２ 算定部
２３ ＳＯＨ推定部
３０ 出力部

Claims (4)

1. 電池の状態を判定する方法であって、
   各々の時刻における前記電池の電圧値をそれぞれ計測するステップと、
   前記各々の時刻における電圧値に基づいて、前記電池の開回路電圧をそれぞれ算出するステップと、
   前記各々の時刻における開回路電圧に基づいて、前記電池の充電率をそれぞれ導出するステップと、
   前記電池の出力に流れる電流値を継続的に計測するステップと、
   前記計測された電流値に基づいて、前記各々の時刻における前記電池の残容量をそれぞれ算出するステップと、
   前記各々の時刻における残容量のうち第１の時刻における残容量と第２の時刻における残容量との差から、前記各々の時刻における充電率のうち前記第１の時刻における充電率と前記第２の時刻における充電率との差を除算して、前記電池の満充電容量を算出するステップと、
   前記算出された電池の満充電容量から新品の前記電池の満充電容量を除算して前記電池の劣化状態を示す値を算出するステップと、
   前記算出された前記電池の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定するステップと
   を備えることを特徴とする電池の状態を判定する方法。
2. 前記電池が満充電した時刻から前記各々の時刻までの時間と、前記電池の劣化状態を示す値との関係式を算定するステップと、
   前記関係式に前記電池が満充電した時刻から所望の時刻までの時間を代入して前記電池の第２の劣化状態を示す値を算出するステップとをさらに備え、
   前記判定するステップは、前記算出された前記第２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載の電池の状態を判定する方法。
3. 電池の状態を判定するシステムであって、
   各々の時刻における前記電池の電圧値をそれぞれ計測する第１の計測部と、
   前記各々の時刻における電圧値に基づいて、前記電池の開回路電圧をそれぞれ算出する第１の算出部と、
   前記各々の時刻における開回路電圧に基づいて、前記電池の充電率をそれぞれ導出する導出部と、
   前記電池の出力に流れる電流値を継続的に計測する第２の計測部と、
   前記計測された電流値に基づいて、前記各々の時刻における前記電池の残容量をそれぞれ算出する第２の算出部と、
   前記各々の時刻における残容量のうち第１の時刻における残容量と第２の時刻における残容量との差から、前記各々の時刻における充電率のうち前記第１の時刻における充電率と前記第２の時刻における充電率との差を除算して、前記電池の満充電容量を算出する第３の算出部と、
   前記算出された電池の満充電容量から新品の前記電池の満充電容量を除算して前記電池の劣化状態を示す値を算出する第４の算出部と、
   前記算出された前記電池の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定する判定部と
   を備えたことを特徴とする電池の状態を判定するシステム。
4. 前記電池が満充電した時刻から前記各々の時刻までの時間と、前記電池の劣化状態を示す値との関係式を算定する算定部と、
   前記関係式に前記電池が満充電した時刻から所望の時刻までの時間を代入して前記電池の第２の劣化状態を示す値を算出する推定部とをさらに備え、
   前記判定部は、前記算出された前記第２の劣化状態を示す値が一定の閾値を下回るかどうかを判定することを特徴とする請求項３に記載の電池の状態を判定するシステム。

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