JP2021113729A - 蓄電デバイスの測定方法、測定装置及び検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短い時間で蓄電デバイスの状態を求める。【解決手段】蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する測定装置１は、蓄電デバイス１０の電圧が所定の値であるときに蓄電デバイス１０に定電流を供給する定電流源２と、定電流を供給した蓄電デバイス１０の電圧を測定する電圧センサ３と、測定した前記蓄電デバイスの電圧に基づいて蓄電デバイス１０の電圧変化を検出するコントローラ４と、を備える。上記所定の値は、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量成分との関係を特定するためのデータに基づいて定められる。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電デバイスの状態を測定する測定装置及び測定方法、並びに蓄電デバイスの電圧変化を検出する検出装置に関する。

特許文献１には、エージング時間における二次電池の電圧降下量に基づいて二次電池の良否判定を行う検査方法が開示されている。このような検査方法では、二次電池の状態を正極及び負極を開放した状態で二次電池を数日から数週間保存し、自己放電により電圧が低下した後に電圧を測定することで、二次電池の状態が推定される。

特開２０１５−０７２１４８号公報

特許文献１の検査方法では、自己放電により電圧が低下するまでエージング時間として数日から数週間の間、二次電池を保存する必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、短い時間で蓄電デバイスの状態を取得することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、蓄電デバイスの状態を測定する測定方法は、前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係に基づいて前記蓄電デバイスの状態を測定する際の測定電圧を決定する決定ステップと、蓄電デバイスの電圧が前記測定電圧であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給ステップと、前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定ステップと、測定した前記蓄電デバイスの電圧変化に基づいて前記蓄電デバイスの内部状態を演算する演算ステップと、を備える。

本発明の第二の態様によれば、蓄電デバイスの状態を測定する測定装置は、前記蓄電デバイスの電圧が所定の値であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給手段と、前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定手段と、測定した前記蓄電デバイスの電圧変化に基づいて前記蓄電デバイスの内部状態を演算する演算手段と、を備える。前記所定の値は、前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係を特定するためのデータに基づいて定められる。

本発明の第三の態様によれば、蓄電デバイスの電圧変化を検出する検出装置は、前記蓄電デバイスの電圧が所定の値であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給手段と、前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定手段と、測定した前記蓄電デバイスの電圧に基づいて前記蓄電デバイスの電圧変化を検出する検出手段と、を備える。前記所定の値は、前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係を特定するためのデータに基づいて定められる。

これらの態様によれば、定電流が蓄電デバイスに供給されることによって、蓄電デバイスの内部状態の違いに起因する蓄電デバイスの電圧変化が大きくなる。これに加え、蓄電デバイスの電圧と静電容量成分との関係を考慮して測定電圧が所定の値に決定されるので、例えば蓄電デバイスの静電容量成分によって電圧変化が小さくなるのを抑制することも可能となる。

それゆえ、蓄電デバイスの電圧変化を測定する時間を短縮できるので、短い時間で蓄電デバイスの状態を求めることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電デバイスの測定装置の構成を示す図である。 図２は、測定装置を用いた蓄電デバイスの測定方法を示すフローチャートである。 図３は、測定方法に含まれる測定電圧決定処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、蓄電デバイスの充放電による蓄電デバイスの電圧変化の一例を示す図である。 図５は、蓄電デバイスの電圧と蓄電デバイスの静電容量成分との関係を例示する図である。 図６は、測定方法に含まれる状態演算処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、定電流の供給時間に対する蓄電デバイスの電圧変化の一例を示す図である。 図８は、図７の比較例として、蓄電デバイスの静電容量成分が最大となる状態での定電流の供給時間に対する蓄電デバイスの電圧変化の例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る状態演算処理を示す図である。 図１０は、第３実施形態に係る測定装置を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図１から図８を参照して、本発明の第１実施形態に係る蓄電デバイス１０の測定装置（以下、単に「測定装置」と称する。）１について説明する。

まず、図１を参照して、蓄電デバイス１０の構成及び測定装置１の構成について説明する。図１は、測定装置１の構成を示す図である。

蓄電デバイス１０は、例えば、リチウムイオン二次電池の単一の蓄電セルである。蓄電デバイス１０は、二次電池（化学電池）に限らず、例えば、電気二重層キャパシタであってもよい。また、蓄電デバイス１０は、複数の蓄電セルが直列に接続されてなる蓄電モジュールであってもよい。

蓄電デバイス１０は、図１のように、等価回路モデルによって示される。蓄電デバイス１０は、等価回路モデルによれば、正極電極１１と、負極電極１２と、蓄電部１３と、内部抵抗１４と、並列抵抗１５と、を有する。蓄電部１３、内部抵抗１４及び並列抵抗１５は、それぞれ蓄電デバイス１０の内部状態を表わす等価回路の素子である。

蓄電部１３は、蓄電デバイス１０の静電容量成分であり、この静電容量成分は、例えば、数百［Ｆ］又は数千［Ｆ］程度である。蓄電部１３は、蓄電デバイス１０のセル電圧よりも高い電圧が印加されると、電荷が蓄積されて充電される。蓄電部１３では、充電時に流れる電流が比較的小さい場合には、主に電気二重層反応が起こり、充電時に流れる電流が比較的大きい場合には、主に化学反応が起こる。ここでは、蓄電部１３の静電容量をＣｓｔ［Ｆ］とし、蓄電部１３に流れる電流をＩｓｔ［Ａ］とする。

内部抵抗１４は、正極電極１１と負極電極１２との間で、蓄電部１３に直列に接続される直列抵抗である。ここでは、内部抵抗１４の抵抗値をＲｉｒ［ｍΩ］とし、内部抵抗１４に流れる電流をＩｉｒ［Ａ］とする。

並列抵抗１５は、蓄電部１３に並列に接続される放電抵抗である。並列抵抗１５に流れる電流は、自己放電電流、いわゆる漏れ電流である。ここでは、並列抵抗１５の抵抗値をＲｐｒ［ｋΩ］とし、並列抵抗１５に流れる自己放電電流をＩｐｒ［Ａ］とする。

測定装置１は、蓄電デバイス１０の状態を測定するための装置又はシステムであり、蓄電デバイス１０の電圧についての時間変化、即ち電圧変化を検出する検出装置を含む。測定装置１は、供給手段としての定電流源２と、検出手段及び測定手段としての電圧センサ３と、演算手段としてのコントローラ４と、表示部５と、を備える。

定電流源２は、蓄電デバイス１０の内部状態を検出するための定電流を蓄電デバイス１０に供給することによって蓄電デバイス１０を充電する直流電源である。定電流源２は、蓄電デバイス１０に供給される電流を所定の大きさに維持する。定電流源２は、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を供給して蓄電デバイス１０を充電する。

定電流源２から蓄電デバイス１０に供給される定電流は、蓄電デバイス１０の自己放電電流の値に基づき設定することができ、例えば１０［μＡ］である。以下では、このような定電流のことを「微小な定電流」とも称し、定電流を供給して充電することを「微小充電」とも称する。

ここで、蓄電デバイス１０に定電圧を印加して蓄電デバイス１０を充電する場合は、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電圧を安定して印加することは困難である。これに対して、定電流源２を用いてマイクロアンペア（μＡ）オーダーの比較的小さい電流を供給することは容易である。よって、測定装置１では、定電流源２を用いることによって、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を安定して供給することができる。

電圧センサ３は、蓄電デバイス１０の電圧を測定する直流電圧計である。電圧センサ３は、測定した電圧を時系列に示す電気信号をコントローラ４に出力する。本実施形態では、電圧センサ３は、定電流源２から定電流が供給された状態を含み、少なくとも二回以上、蓄電デバイス１０の電圧を測定する。

コントローラ４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４は、複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ４は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことによって測定装置１の各種動作を制御する制御装置である。

コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０への電流供給を制御し、電圧センサ３を用いて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する。即ち、コントローラ４は、電圧センサ３が測定した電圧を示す電気信号に基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する。

本実施形態では、コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０に定電流を供給した状態において電圧センサ３から電気信号を取得し、その電気信号に示される蓄電デバイス１０の電圧について時間変化を検出する。コントローラ４は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づいて蓄電デバイス１０の自己放電状態などの内部状態を推定する。

例えば、コントローラ４は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づき、蓄電デバイス１０の内部状態についての良否を判定する。あるいは、コントローラ４は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づき、並列抵抗１５に流れる自己放電電流、並列抵抗１５の抵抗値又は蓄電部１３の静電容量を算出してもよい。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧変化が正常範囲内である場合には、蓄電デバイス１０が正常であると判定し、蓄電デバイス１０の電圧変化が正常範囲内でない場合には、蓄電デバイス１０が異常であると判定する。このように、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の良否を判定する。

表示部５は、コントローラ４による判定結果又は算出結果などの情報を表示して使用者に通知する。表示部５は、例えばタッチスクリーンであり、使用者が情報を視認可能、かつ使用者が操作可能なように構成される。

次に、本実施形態に係る測定装置１の動作について図面を参照して説明する。

図２は、測定装置１を用いて蓄電デバイス１０の状態を測定する測定方法の一例を示すフローチャートである。図２に示す例では、測定装置１は、例えば雰囲気温度を一定に維持可能な恒温槽の中に蓄電デバイス１０を収容するなどして、蓄電デバイス１０の温度変化を抑制した環境にて測定を実行する。

まず、上記測定を実行するにあたり、測定装置１を蓄電デバイス１０に接続し、電圧センサ３によって蓄電デバイス１０の電圧を測定可能な状態にするとともに、定電流源２から蓄電デバイス１０に定電流を供給可能な状態にする。

ステップＳ１では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の測定電圧決定処理を実行する。この測定電圧決定処理において、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係に基づいて蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。

蓄電デバイス１０の測定電圧とは、蓄電デバイス１０に定電流を供給して蓄電デバイス１０の状態を測定する際の蓄電デバイス１０の電圧のことである。測定電圧は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔを考慮した所定の値であり、電圧値又は電圧範囲を示す。

上述した蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係は、例えば、蓄電デバイス１０の実測データ、シミュレーション結果などの解析データ、理論データ又は統計データに基づいて求められる。本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧に対する静電容量Ｃｓｔの特性を特定するための実測データを用いて蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。この測定電圧決定処理については図３を参照して後述する。

ステップＳ２では、コントローラ４は、電圧センサ３に対し、蓄電デバイス１０の電圧を測定させる。これにより、電圧センサ３から、蓄電デバイス１０の電圧に対応する電気信号がコントローラ４に入力される。

ステップＳ３では、コントローラ４は、電気信号によって示される蓄電デバイス１０の電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する。即ちコントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧が所定の値を示す測定電圧であるか否かを判断する判断手段を構成する。ステップＳ３にて、蓄電デバイス１０の電圧が所定範囲内にあると判定された場合には、コントローラ４は、ステップＳ４へ進む。蓄電デバイス１０の電圧が所定範囲内にないと判定された場合には、コントローラ４は、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧を測定電圧に調整するための電圧制御を実行する。この電圧制御においてコントローラ４は、蓄電デバイス１０で化学反応が起きるように比較的大きな電流を供給して蓄電デバイス１０を充電又は放電する。このような充電又は放電のことを、以下では「通常充電」又は「通常放電」とも称する。

本実施形態では、コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０へ微小な定電流よりも大きな充電電流又は放電電流を供給して蓄電デバイス１０を充電又は放電する。このとき、定電流源２から蓄電デバイス１０の正極電極１１へ供給される充電電流は、例えば＋１９０［ｍＡ］であり、定電流源２から蓄電デバイス１０の負極電極１２へ供給される放電電流は、例えば−１９０［ｍＡ］である。

これに代えて、蓄電デバイス１０の性能試験での充放電サイクル工程において、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧が測定電圧に達した際に、この工程を中断することによって、蓄電デバイス１０の電圧を測定電圧に調整してもよい。

ステップＳ７にて電圧制御が完了すると、コントローラ４は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ３にて蓄電デバイス１０の電圧が所定範囲内にあると判定し場合には、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０に微小な定電流を供給して微小充電を開始する。

ステップＳ５では、電圧センサ３は、微小充電状態において蓄電デバイス１０の電圧を測定する。これにより、コントローラ４は、電圧センサ３から測定データとして、定電流を供給した蓄電デバイス１０の電圧を示す電気信号を取得することができる。

ステップＳ６では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の状態演算処理を実行する。この状態演算処理においてコントローラ４は、電気信号により示される蓄電デバイス１０の電圧に基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する。この状態演算処理の詳細については図６を参照して後述する。

ステップＳ６の処理が完了すると、測定装置１による測定方法についての一連の処理手順が終了する。

次に、図３を参照して、ステップＳ１で実行される測定電圧決定処理について説明する。図３は、測定装置１による測定電圧決定処理（Ｓ１）の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１では、コントローラ４は、電圧センサ３に対し、蓄電デバイス１０の電圧を測定させる。これにより、電圧センサ３から、蓄電デバイス１０の電圧に対応する電気信号がコントローラ４に入力される。

ステップＳ１２では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０で化学反応が起こるように蓄電デバイス１０を充電又は放電する充放電制御を実行する。本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０に充電電流を供給して通常充電を行う充電制御と、蓄電デバイス１０に放電電流を供給して通常放電を行う放電制御と、を共に一回以上行う。放電電流及び充電電流の絶対値は、定電流に対して数万倍の大きさに設定される。

ステップＳ１３では、電圧センサ３は、蓄電デバイス１０に充放電制御を行っているときに蓄電デバイス１０の電圧を測定する。これにより、コントローラ４は、電圧センサ３から測定データとして、充放電制御を行っている際の蓄電デバイス１０の電圧を示す電気信号を取得することができる。この電気信号は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔと蓄電デバイス１０の電圧との関係を特定するための測定データとして用いられる。

ステップＳ１４では、コントローラ４は、電圧センサ３から取得した電気信号に基づいて、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔと蓄電デバイス１０の電圧との関係を示す特性データを生成する。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧値ごとに、次式（１）のように、電流Ｉとしての充電電流Ｉｃ又は放電電流Ｉｄと単位電圧ｄＶあたりの時間変化量ｄｔとを乗じて蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔを算出する。このように、コントローラ４は、特性データを生成する。この特性データは、コントローラ４のメモリに記録される。

これに代えて、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧値ごとに単位時間あたりの電圧変化量、即ち蓄電デバイス１０の電圧変化の傾きを算出することによって、蓄電デバイス１０の電圧と電圧変化の傾きとの関係を示す特性データを生成してもよい。この場合、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが小さくなるにつれて蓄電デバイス１０の電圧変化の傾きは大きくなる。

ステップＳ１５では、コントローラ４は、生成した特性データに基づいて蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが、その最大値よりも小さな閾値を下回る電圧値を蓄電デバイス１０の測定電圧として決定する。即ち、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値近傍を避けるように測定電圧を決定する。

これにより、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔがその最大値よりも小さくなるので、蓄電デバイス１０に微小な定電流を供給した際の蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくすることができる。上述した閾値は、例えば、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔの最大値又は平均値に基づいて設定される。

ステップＳ１５の処理が完了すると、本実施形態における測定電圧決定処理についての一連の処理手順が終了し、コントローラ４は、図２に示した測定方法の処理手順に戻り、ステップＳ２へ進む。

ここで、ステップＳ１３乃至Ｓ１５の処理の具体例について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、蓄電デバイス１０に充放電制御を実行した際の経過時間に対する蓄電デバイス１０の電圧の変化を例示する図である。図５は、蓄電デバイス１０の電圧と静電容量Ｃｓｔとの関係を例示する図である。

図４に示す例では、蓄電デバイス１０に＋１９０［ｍＡ］の充電電流Ｉｃを供給する充電制御が行われた後、蓄電デバイス１０に−１９０［ｍＡ］の放電電流Ｉｄを供給する放電制御が行われ、このときの蓄電デバイス１０の電圧変化が示されている。ここでは、横軸が、蓄電デバイス１０に対して充放電制御を開始してからの経過時間を示し、縦軸が、蓄電デバイス１０の電圧を示す。

図４に示す実線は、ステップＳ１３の処理によって取得された測定データに基づいて描かれている。蓄電デバイス１０の充電容量が０％（パーセント）のときの蓄電デバイス１０の完全放電電圧Ｖｌが約３．０［Ｖ］であり、蓄電デバイス１０の充電容量が１００％のときの蓄電デバイス１０の満充電電圧Ｖｕが約４．２［Ｖ］である。このように、充放電制御を行ったときに完全放電電圧Ｖｌから満充電電圧Ｖｕまでの範囲で、蓄電デバイス１０の電圧が変化する。

図４に示すように、蓄電デバイス１０の電圧が３．０［Ｖ］から３．５［Ｖ］までの範囲では、実線の傾きが大きいので、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが小さいといえる。電圧が３．５［Ｖ］から３．７［Ｖ］までの範囲では、実線の傾きが小さいので、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが大きいとえる。

このように、充放電制御を行った際の蓄電デバイス１０の電圧変化を示す測定データを取得することによって、静電容量Ｃｓｔが比較的大きくなる蓄電デバイス１０の電圧値を特定することが可能となる。したがって、この測定データは、蓄電デバイス１０の電圧に対する静電容量Ｃｓｔの特性を特定するための特性データとして用いることができる。

続いて、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係についてより詳細に説明する。

図５の横軸は、蓄電デバイス１０の電圧を示し、縦軸は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔを示す。蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔは、上式（１）のように算出される。

図５に示す実線は、蓄電デバイス１０の電圧−静電容量特性を示す線であり、ステップＳ１４の処理によって生成される特性データに基づいて描かれている。充電制御時の静電容量Ｃｓｔはプラスの値で示され、放電制御時の静電容量Ｃｓｔは便宜的にマイナスの値で示されており、両者の電圧−静電容量特性は同様の特性を有している。以下では、充電制御時における電圧−静電容量特性に着目して説明する。

図５に示すように、蓄電デバイス１０の電圧が約３．４［Ｖ］と約３．７［Ｖ］のときに、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが極大となり、電圧が約３．７［Ｖ］のときに静電容量Ｃｓｔが最大となる。

本実施形態では、蓄電デバイス１０の内部状態を測定するにあたり、蓄電デバイス１０に微小な定電流を供給した際の蓄電デバイス１０の電圧変化を求めることが必要となる。この蓄電デバイス１０の電圧変化については、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが大きいほど電圧変化の程度が小さくなってしまうので、電圧変化を測定するのに時間を要する。

この対策として、図３に示したステップＳ１５の処理においてコントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる最大点Ｂに対応する蓄電デバイス１０の電圧値とその近傍を避けるように、蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。

具体的には、蓄電デバイス１０の測定電圧は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが所定の閾値Ｔｈを下回る電圧値に設定される。例えば、閾値Ｔｈは、静電容量Ｃｓｔの最大値に基づいて定められ、本実施形態では静電容量Ｃｓｔの最大値の二分の一の値に設定されている。これに代えて、閾値Ｔｈは、静電容量Ｃｓｔの平均値に基づいて定められてもよい。

また、蓄電デバイス１０がリチウムイオン二次電池である場合は、蓄電デバイス１０の電圧が満充電電圧Ｖｕに近づくほど、蓄電デバイス１０において分解反応が起こり易くなる。したがって、蓄電デバイス１０の劣化を抑制する観点から、蓄電デバイス１０の測定電圧は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値よりも低い電圧値に設定されることが好ましい。それゆえ、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値よりも蓄電デバイス１０の測定電圧を低くしてもよい。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最小となる最小点Ａに対応する蓄電デバイス１０の電圧値、即ち完全放電電圧Ｖｌ近傍の電圧値を、蓄電デバイス１０の測定電圧として決定する。これにより、蓄電デバイス１０の微小充電時の電圧変化を最大にすることができる。

これに代えて、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが極小となる極小点Ｃに対応する蓄電デバイス１０の電圧値に測定電圧を決定する。これにより、蓄電デバイス１０が安定した状態において迅速に蓄電デバイス１０の電圧変化を検出することができる。

この後、コントローラ４は、ステップＳ３にて、蓄電デバイス１０の電圧が所定範囲を示す測定電圧にあるか否かを判断する。即ち、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧に基づいて、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが閾値を超えているか否かを判断する。

次に、図２に示したステップＳ６で実行される状態演算処理について図６乃至図８を参照して説明する。

図６は、測定装置１による状態演算処理（Ｓ６）の一例を示すフローチャートである。図７は、本実施形態における微小な定電流の供給時間に対する蓄電デバイス１０の電圧変化の例を示す図である。図８は、比較例として、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値における微小な定電流の供給時間に対する蓄電デバイス１０の電圧変化の例を示す図である。

図６に示す例では、コントローラ４は、状態演算処理（Ｓ６）として、蓄電デバイス１０の電圧変化に基づき蓄電デバイス１０の良否を判定する。

ステップＳ６１では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０に微小な定電流の供給を開始してからの経過時間である供給時間が所定の時間を超えたか否かを判定する。所定の時間は、蓄電デバイス１０が正常な場合と異常な場合とで電圧の変化に差が現れる程度の長さに予め設定される。

ステップＳ６１にて、定電流の供給時間が所定の時間を超えていないと判定された場合には、コントローラ４は、供給時間が所定の時間を超えると判定されるまで、蓄電デバイス１０に微小な定電流を供給し続ける。一方、供給時間が所定の時間を超えたと判定された場合には、コントローラ４は、ステップＳ６２へ移行する。

このように、電圧センサ３は、定電流の供給開始時の電圧である初期電圧と、定電流源２から定電流が供給された状態における微小充電電圧と、を測定する。即ち、電圧センサ３は、蓄電デバイス１０の電圧を、定電流源２から定電流が供給された状態を含み二回以上測定する。

ステップＳ６２では、コントローラ４は、電圧センサ３によって測定した蓄電デバイス１０の電圧に基づき、蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する。具体的には、コントローラ４は、供給開始時の初期電圧と、定電流源２から定電流が供給された状態における微小充電電圧と、に基づき、蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線を求める。より詳細には、コントローラ４は、制御周期ごとに測定した微小充電電圧に基づき、最小二乗法によって蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線を求める。

これに代えて、コントローラ４は、供給開始時の初期電圧と、定電流源２から定電流が供給された状態における供給電圧との差分から蓄電デバイス１０の電圧変化を検出するようにしてもよい。この場合、電圧センサ３によって蓄電デバイス１０の電圧を二回測定すればよいので、例えばマルチプレクサを用いて切り換えて電圧測定を行うことも可能である。それゆえ、測定装置１を簡素化することができる。

ステップＳ６３では、近似直線の傾きが所定範囲内であるか否かを判定する。近似直線の傾きが上限値と下限値との間の所定範囲内であると判定された場合には、蓄電デバイス１０は正常な状態であるので、ステップＳ６４へ移行する。一方、ステップＳ６３にて、近似直線の傾きが所定範囲内ではない、即ち所定範囲の上限値よりも大きいか、又は所定範囲の下限値よりも小さいと判定された場合には、蓄電デバイス１０は異常な状態であるので、ステップＳ６５へ移行する。

ステップＳ６４では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０が正常な状態であるとして、表示部５にその旨を表示して使用者に通知する。一方、ステップＳ６５では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０が異常な状態であるとして、表示部５にその旨を表示して使用者に通知する。

以上の状態演算処理（Ｓ６）を実行することにより、蓄電デバイス１０の良否判定が完了する。

次に、ステップＳ６２及びステップＳ６３の処理の具体例について図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８の横軸は、蓄電デバイス１０に微小な定電流の供給を開始してからの経過時間である供給時間［ｓ］を示し、縦軸は、電圧センサ３が測定した微小充電電圧と初期電圧との差分［μＶ］を示す。

図７に示す例では、供給開始時の初期電圧が、図５に示した最小点Ａに対応する電圧値であり、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最も小さい状態であるときの測定データが示されている。

図７に示す実線のデータは、蓄電デバイス１０が正常な状態であるときの電圧変化であり、実線の直線は、ステップＳ６２の処理によって求めた電圧変化の近似直線Ｌｎ１である。一方、図７に示す点線のデータは、蓄電デバイス１０が異常な状態であるときの電圧変化であり、破線の直線は、ステップＳ６２の処理によって求めた電圧変化の近似直線Ｌａ１である。また、近似直線Ｌｎ１の傾きをＲｎとし、近似直線Ｌａ１の傾きをＲａとする。

また、図７に示す二本の二点鎖線の直線は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとを各々示すものであり、二本の二点鎖線の直線の間が、蓄電デバイス１０が正常な状態における傾きである。なお、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘ及び下限値Ｒｍｉｎは、正常な状態の蓄電デバイス１０を用いて予め実測して求めた近似直線の例えば±１０％に設定される。

図７を参照すると、実線で示す近似直線Ｌｎ１（傾きＲｎ）は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っている。よって、コントローラ４は、蓄電デバイス１０が正常な状態であると判定する。一方、破線で示す近似直線Ｌａ１（傾きＲａ）は、近似直線の傾きの上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っていない。よって、コントローラ４は、蓄電デバイス１０が異常な状態であると判定する。

このように、コントローラ４は、近似直線の傾きが上限値Ｒｍａｘと下限値Ｒｍｉｎとの間に入っているか否かに基づいて、蓄電デバイス１０が正常な状態であるか、あるいは異常な状態であるかを判定する。

なお、図７に示す例では、蓄電デバイス１０の良否判定に６００［ｓ］の測定時間Ｔ１をかけているが、実線で示す近似直線Ｌｎ１と破線で示す近似直線Ｌａ１との傾きの差は、供給時間が１００［ｓ］程度経過すれば明確に確認できる。このように、測定装置１では、蓄電デバイス１０の良否判定を数分程度の短い時間で実行することができる。

一方、図８に示す例では、供給開始時の初期電圧が、図５に示した最大点Ｂに対応する電圧値であり、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最も大きい状態であるときの測定データが示されている。実線のデータは、蓄電デバイス１０が正常な状態であるときの電圧変化であり、実線の直線は、ステップＳ６２の処理によって求めた電圧変化の近似直線Ｌｎ０である。

図８に示すように、６００［ｓ］の測定時間Ｔ１では実線で示す近似直線Ｌｎ０の傾きがほぼゼロであるため、良否判定を行うことは困難である。このため、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが比較的大きいときには、良否判定を行う時間を長くしなければならない。

以上のように、本実施形態の測定装置１は、定電流源２からの微小な定電流によって蓄電デバイス１０を充電し、定電流が供給された状態における微小充電電圧を測定して蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する。そして検出した蓄電デバイス１０の電圧変化が正常範囲内であるか否かを判断し、電圧変化が正常範囲内である場合に、蓄電デバイス１０が正常であると判定する。そのため、蓄電デバイス１０の電圧が自己放電により低下するまで待つ必要がないので、蓄電デバイス１０の良否判定にかかる時間が短い。

このとき、定電流源２は、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を供給して蓄電デバイス１０を充電する。よって、定電流の大きさが比較的小さいので、内部抵抗１４に流れる電流Ｉｉｒ［Ａ］に対して蓄電部１３に流れる電流Ｉｓｔ［Ａ］の割合が大きい。そのため、並列抵抗１５の有無による微小充電曲線の傾きの差が大きくなるので、蓄電デバイス１０が正常であるか否かの判定が容易である。

これに加え、測定装置１は、蓄電デバイス１０の電圧に対する静電容量Ｃｓｔの特性に基づいて蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔの最大値を避けるように測定電圧を決定し、蓄電デバイス１０の電圧が測定電圧となるときに微小充電を行う。そのため、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔに起因する電圧変化の縮小が抑制される。

したがって、短い時間で蓄電デバイス１０の良否判定を行うことができる。

なお、上記実施形態では電圧センサ３が微小な定電流の供給を開始してから初期電圧として蓄電デバイス１０の電圧を測定したが、これに代えて微小な定電流の供給を開始する前に、電圧センサ３が初期電圧として蓄電デバイス１０の電圧を測定してもよい。この場合であっても、蓄電デバイス１０の電圧を、定電流が供給された状態を含み二回以上測定することができるので、蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線を求めることができる。

次に、第１実施形態による作用効果について説明する。

本実施形態における蓄電デバイス１０の状態を測定する測定方法は、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係に基づいて蓄電デバイス１０の状態を測定する際の測定電圧を決定する決定ステップ（Ｓ１）を備える。さらに、測定方法は、蓄電デバイス１０の電圧が上記測定電圧であるときに蓄電デバイス１０に定電流を供給する供給ステップ（Ｓ４）と、定電流を供給した蓄電デバイス１０の電圧を測定する測定ステップ（Ｓ５）と、測定した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する演算ステップ（Ｓ６）と、を備える。

そして、本実施形態における蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する検出装置を含む測定装置１は、蓄電デバイス１０の電圧が所定の値であるときに蓄電デバイス１０に定電流を供給する定電流源２と、定電流を供給した蓄電デバイス１０の電圧を測定する電圧センサ３と、測定した蓄電デバイス１０の電圧に基づいて蓄電デバイス１０の電圧変化を検出するコントローラ４と、を備える。上記所定の値は、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係を特定するためのデータに基づいて定められる。

さらに、本実施形態における蓄電デバイス１０の状態を測定する測定装置１は、上述した定電流源２、電圧センサ３及びコントローラ４を備え、コントローラ４は、測定した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を演算する。

まず、蓄電デバイス１０の内部状態の違いは、蓄電デバイス１０の電圧の時間変化の違いに現われる。そのため、上述した構成によれば、蓄電デバイス１０に定電流が供給されることによって蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくすることができる。したがって、蓄電デバイス１０の電圧変化及び内部状態を求める時間を短縮することができる。

これに加え、上述した構成によれば、蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係を考慮して測定電圧が所定の値に決定される。これにより、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが比較的小さいときに蓄電デバイス１０に定電流を供給することが可能になるので、蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくすることができる。

このように、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔを考慮して蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくすることが可能となるので、短い時間で蓄電デバイス１０の状態を求めることができる。

また、上述した構成によれば、蓄電デバイス１０に定電圧を供給する場合と比較して、定電流源２を用いて比較的小さい電流を供給することは容易である。よって、測定装置１では、定電流源２を用いることで、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を安定して供給することができる。

また、本実施形態における測定装置１のコントローラ４は、通常の放電又は充電によって蓄電デバイス１０の電圧が変化する範囲のうち、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値近傍を避けるよう測定電圧を決定する。例えば、測定電圧は、放電又は充電によって蓄電デバイス１０の電圧が変化する範囲のうち、蓄電デバイス１０の静電容量成分が閾値を下回る電圧値に設定される。閾値は、前記蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔの最大値又は平均値に基づいて設定される。

この構成によれば、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大値（上限値）よりも小さいときに蓄電デバイス１０に定電流が供給される。これにより、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる状態で微小充電を行う場合に比べて、蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくすることができる。

また、本実施形態におけるコントローラ４は、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値よりも蓄電デバイス１０の測定電圧を低くする。これにより、蓄電デバイス１０で生じる分解反応が起こり難くなるので、蓄電デバイス１０の電圧変化を大きくしつつ蓄電デバイス１０の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態におけるコントローラ４は、蓄電デバイス１０を充電又は放電する制御を行う制御ステップ（Ｓ１２）と、この制御を行っているときに蓄電デバイス１０の電圧を測定する制御測定ステップ（Ｓ１３）と、測定した蓄電デバイス１０の電圧に基づいて蓄電デバイス１０の電圧と蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔとの関係を特定するためのデータを生成する生成ステップ（Ｓ１４）と、を実行する。

この構成によれば、蓄電デバイス１０の実測データに基づいて蓄電デバイス１０の測定電圧が決定されることになるので、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが最大となる電圧値を的確に避けることができる。

また、本実施形態における定電流源２は、蓄電デバイス１０にて過電圧よりも小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を供給する。

この構成によれば、定電流の大きさが小さいので、内部抵抗１４に流れる電流Ｉｉｒ［Ａ］に対して蓄電部１３に流れる電流Ｉｓｔ［Ａ］の割合が大きくなる。そのため、並列抵抗１５の有無による微小充電曲線の傾きの差が大きくなるので、蓄電デバイス１０が正常であるか否かの判定が容易である。

＜変形例＞
次に、第１実施形態の変形例に係る測定装置１のコントローラ４について説明する。本変形例のコントローラ４は、蓄電デバイス１０の測定条件に基づいて測定電圧を決定する点が上記実施形態と異なる。

本変形例のコントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧を測定するための測定時間Ｔ１又は電圧変化の検出に必要とされる電圧変化量ΔＶに基づいて、図５に示した静電容量Ｃｓｔに関する閾値Ｔｈを設定する。ここでは、電圧変化量ΔＶは、初期電圧から測定時間Ｔ１が経過した時の変化量を指す。

例えば、別個の測定装置１ごとに測定時間Ｔ１又は電圧変化量ΔＶが異なる場合は、コントローラ４は、予め定められた測定時間Ｔ１と電圧変化量ΔＶとに基づいて、電圧変化を検出可能な静電容量Ｃｓｔの上限値を算出する。具体的には、コントローラ４は、上式（１）を用いて、測定時間Ｔ１の値をｄｔに代入し、電圧変化量ΔＶの値をｄｔに代入することにより、静電容量Ｃｓｔの上限値を算出する。

そしてコントローラ４は、算出した静電容量Ｃｓｔの上限値を閾値Ｔｈに設定する。閾値Ｔｈは、言い換えると、測定時間Ｔ１又は電圧変化量ΔＶに基づいて設定される。これにより、コントローラ４は、算出した静電容量Ｃｓｔの上限値を下回る電圧値を測定電圧として決定することができる。

このように、コントローラ４は、測定時間Ｔ１又は電圧変化量ΔＶに基づいて蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。

また、測定時間Ｔ１が可変である場合は、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧の現在値に基づいて測定時間Ｔ１を設定してもよい。この場合、コントローラ４は、電圧センサ３から蓄電デバイス１０の電圧を取得すると、図５に示した特性データを参照し、取得した電圧に対応付けられた静電容量Ｃｓｔを算出する。そしてコントローラ４は、算出した静電容量Ｃｓｔと予め定められた電圧変化量ΔＶとを式（１）に代入して、測定時間Ｔ１の値を算出する。電圧変化量ΔＶが可変である場合についても同様である。

第１実施形態の変形例によれば、コントローラ４は、定電流を供給した蓄電デバイス１０の電圧変化を検出するための測定時間Ｔ１又は検出に必要とされる電圧変化量ΔＶに基づいて蓄電デバイス１０の測定電圧を決定する。これにより、蓄電デバイス１０の静電容量Ｃｓｔが上限を超えない状態で微小充電が行われるので、蓄電デバイス１０の測定精度を確保することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る測定装置１のコントローラ４について説明する。以下では、並列抵抗１５の抵抗値を放電抵抗Ｒｐｒと称し、並列抵抗１５に流れる電流を自己放電電流Ｉｐｒと称する。

本実施形態のコントローラ４は、蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒ又は自己放電電流Ｉｐｒを演算する点が第１実施形態とは異なる。

コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０に供給される定電流を、第一の電流値を示す定電流と、第二の電流値を示す定電流と、の間で切り替える。以下では、第一の電流値を示す定電流を、単に「第一の定電流」とも称し、第二の電流値を示す定電流を、単に「第二の定電流」とも称する。

第一の電流値は、第１実施形態と同様、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して一倍又は数倍に設定され、本実施形態では、自己放電電流Ｉｐｒの基準値を一倍した１０［μＡ］に設定される。また、第二の電流値は、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して数十倍以上に設定され、本実施形態では、自己放電電流Ｉｐｒの基準値の五十倍に設定される。

上述した自己放電電流Ｉｐｒの基準値は、既知の情報であり、例えば、多数の蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを集計した統計データ、又は、電気特性が正常である特定の蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの試験結果などを用いて予め定められる。

続いて、コントローラ４は、定電流源２から供給された定電流の大きさごとに、蓄電デバイス１０の電圧に基づいて蓄電デバイス１０の電圧変化を検出する。

本実施形態では、コントローラ４は、定電流の各々について、図７に示したように、定電流の供給開始時の初期電圧と、定電流源２から定電流が供給された状態における微小充電電圧と、に基づき蓄電デバイス１０の電圧変化の傾きを求める。これに代えて、コントローラ４は、蓄電デバイス１０に供給される定電流の大きさごとに、蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線Ｌｎ１を求め、その近似直線Ｌｎ１の傾きを電圧変化の傾きとして用いてもよい。

コントローラ４は、定電流の大きさごとに求められた蓄電デバイス１０の電圧変化の傾きと、蓄電デバイス１０の蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求める数式と、を用いて、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを演算する。ここで、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒの演算手法について説明する。

蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求める数式は、第一の電流値Ｉ１を示す定電流を蓄電デバイス１０に充電したときの電圧変化の傾きＡ１と、蓄電部１３に充電される電流Ｉｓｔ［Ａ］と、を用いて表わすことができる。蓄電部１３に充電される電流Ｉｓｔ［Ａ］は、静電容量Ｃｓｔに蓄積される単位時間あたりの電荷量であり、図１に示した内部抵抗１４に流れる電流である第一の電流値Ｉ１から、並列抵抗１５に流れる自己放電電流Ｉｐｒを減じた値（Ｉ１−Ｉｐｒ）に相当する。

したがって、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求める数式は、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒと、第一の電流値Ｉ１と、第一の定電流を蓄電デバイス１０に充電したときの電圧変化の傾きＡ１と、を用いて、次式（２）のように表わすことができる。

さらに、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求める数式は、第二の電流値Ｉ２と、第二の電流値Ｉ２を示す定電流を蓄電デバイス１０に充電したときの電圧変化の傾きＡ２と、を用いて、次式（３）のように表わすことができる。

上式（３）において、静電容量Ｃｓｔに充電される電流Ｉｓｔ［Ａ］は、第二の定電流の電流値Ｉ２から自己放電電流Ｉｐｒを減じた値（Ｉ２−Ｉｐｒ）に相当する。しかしながら、図１に示した内部抵抗１４に流れる電流である第二の定電流の電流値Ｉ２は、上述のとおり、並列抵抗１５に流れる自己放電電流Ｉｐｒよりも十分に大きいため、次式（４）のように近似することができる。

このため、上式（３）では、第二の定電流の電流値Ｉ２から自己放電電流Ｉｐｒを減じた電流値（Ｉ２−Ｉｐｒ）に代えて、第二の定電流の電流値Ｉ２が用いられている。続いて、式（２）及び式（３）を自己放電電流Ｉｐｒについて解くと、次式（５）が導出される。

このように、定電流の大きさごとに求めた電圧変化の傾きＡ１,Ａ２及び定電流の電流値Ｉ１,Ｉ２を、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求める数式に代入することにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出することができる。

続いて、コントローラ４は、算出した自己放電電流Ｉｐｒに基づいて蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを演算する。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒにより蓄電デバイス１０の開放電圧（ＯＣＶ）を除して蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを算出する。蓄電デバイス１０の開放電圧（ＯＣＶ）は、定電流の供給を開始する前に電圧センサ３によって測定された蓄電デバイス１０の電圧値を用いてもよく、あるいは、蓄電デバイス１０の試験結果などを用いて予め定められた電圧値を用いてもよい。

これに代えて、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒと放電抵抗Ｒｐｒとの関係を表わす対応テーブル又は関数を予め記憶しておき、この対応テーブル又は関数を用いて放電抵抗Ｒｐｒを算出してもよい。

最後に、コントローラ４は、算出した放電抵抗Ｒｐｒに基づいて蓄電デバイス１０が正常であるか否かを判定する。

本実施形態では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の抵抗範囲内にあるか否かを判定する。所定の抵抗範囲の上限値及び下限値は、複数の蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを集計した統計データ、又は、電気特性が正常である特定の蓄電デバイス１０の試験結果などを用いて予め定められる。

そしてコントローラ４は、放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の抵抗範囲内にあると判定した場合には、蓄電デバイス１０が正常な状態であると判定し、放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の範囲内にないと判定した場合には、蓄電デバイス１０が異常であると判定する。

これに代えて、放電抵抗Ｒｐｒごとに蓄電デバイス１０の正常又は異常を示す診断テーブルをコントローラ４に予め記憶してもよい。この場合、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを算出すると、診断テーブルを参照し、算出した放電抵抗Ｒｐｒに対応付けられた蓄電デバイス１０の内部状態を特定する。

なお、本実施形態ではコントローラ４が、放電抵抗Ｒｐｒの算出値に基づいて蓄電デバイス１０の良否判定を行ったが、これに代えて、自己放電電流Ｉｐｒの算出値を用いて蓄電デバイス１０が正常な状態であるか否かを判定してもよい。この場合、コントローラ４は、自己放電電流Ｉｐｒの算出値が、例えば所定の電流範囲内にあるか否かを判定し、その算出値が所定の電流範囲内にあると判定したときに蓄電デバイス１０が正常な状態であると判定する。

また、本実施形態ではコントローラ４が、蓄電デバイス１０に電流値が異なる定電流を順次供給するように定電流源２の動作を制御したが、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔが既知であれば、第一の電流値Ｉ１を示す定電流のみ供給するようにしてもよい。この場合、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔがコントローラ４に予め記憶され、コントローラ４は、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔと、第一の電流値Ｉ１と、第一の電流値Ｉ１に対応する電圧変化の傾きＡ１と、を上式（２）に代入して自己放電電流Ｉｐｒを算出する。

コントローラ４に記憶される静電容量Ｃｓｔについては、複数の蓄電デバイス１０における蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを集計した統計データ、又は、特定の蓄電デバイス１０の試験結果などを用いて予め定められる。これに代えて、第二の電流値Ｉ２を示す定電流を蓄電デバイス１０に充電し、そのときの電圧変化の傾きＡ２と第二の電流値Ｉ２とを上式（３）に代入して蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを求めてもよい。

次に、図９を参照して、第２実施形態に係る測定装置１を用いた測定方法について説明する。図９は、測定装置１による状態演算処理（Ｓ６）の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る状態演算処理（Ｓ６）は、図６に示したステップＳ６３の処理に代えて、ステップＳ６３１乃至Ｓ６３５の処理を備えている。ここでは、ステップＳ６３１乃至Ｓ６３５の各処理についてのみ説明し、他の処理については第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

ステップＳ６２にて、コントローラ４は、図２のステップＳ４で設定された第一の電流値Ｉ１を示す定電流を充電したときの蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線Ｌｎ１を求めて近似直線Ｌｎ１の傾きＡ１を取得し、ステップＳ６３１へ進む。

ステップＳ６３１では、コントローラ４は、定電流源２から蓄電デバイス１０に供給される定電流を、第一の定電流から、第一の電流値Ｉ１よりも大きい第二の電流値Ｉ２を示す定電流へ切り替える。

ステップＳ６３２及びステップＳ６３３の処理は、それぞれステップＳ６１及びステップＳ６２の処理と同様である。そのため、ステップＳ６３２及びＳ６３３では、コントローラ４は、所定の時間だけ蓄電デバイス１０の電圧を測定し、第二の定電流を充電したときの電圧変化の近似直線Ｌｎ２を求めて近似直線Ｌｎ２の傾きＡ２を取得する。

ステップＳ６３４では、コントローラ４は、第一の電流値Ｉ１及び第二の電流値Ｉ２を示す定電流の大きさごとに取得した近似直線の傾きＡ１，Ａ２に基づいて蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを演算する。

本実施形態では、コントローラ４は、第一の電流値Ｉ１と、近似直線の傾きＡ１と、第二の電流値Ｉ２と、近似直線の傾きＡ２と、を上式（５）に代入して蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出する。そしてコントローラ４は、蓄電デバイス１０の開放電圧（ＯＣＶ）を蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒで除して蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを算出する。

ステップＳ６３５では、コントローラ４は、算出した蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒに基づいて蓄電デバイス１０が正常であるか否かを判定する。

本実施形態では、コントローラ４は、放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の抵抗範囲内にあるか否かを判定する。放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の抵抗範囲内にあると判定された場合には、コントローラ４は、蓄電デバイス１０は正常な状態であるため、ステップＳ６４へ進む。一方、放電抵抗Ｒｐｒの算出値が所定の抵抗範囲内にはない、即ち、抵抗範囲の上限値よりも大きいか、又は抵抗範囲の下限値よりも小さいと判定された場合には、蓄電デバイス１０は異常な状態である、コントローラ４は、ステップＳ６５へ進む。

以上の状態演算処理（Ｓ６）を実行することで、蓄電デバイス１０の良否判定が完了する。

なお、図９に示した例では、コントローラ４は、蓄電デバイス１０に供給される定電流の大きさを一回だけ切り替えて蓄電デバイス１０の電圧変化の傾きを二回求めることにより自己放電電流Ｉｐｒを算出した。これに代えて、複数回、定電流の大きさを切り替えて電圧変化の近似直線の傾きを順次求めることにより複数の自己放電電流Ｉｐｒを算出し、これらの平均値又は中央値などの統計値を最終結果として用いてもよい。

また、本実施形態ではコントローラ４が定電流源２から蓄電デバイス１０の正極電極１１に供給される定電流の大きさを切り替えて自己放電電流Ｉｐｒを算出したが、これに限られるものではない。例えば、定電流源２と蓄電デバイス１０との接続関係を逆にし、定電流源２から蓄電デバイス１０の負極電極１２に定電流を供給して蓄電デバイス１０を放電し、この状態において定電流の大きさを切り替えてもよい。この場合であっても、上記実施形態のように自己放電電流Ｉｐｒを算出することが可能である。

さらに、本実施形態では定電流源２から蓄電デバイス１０に供給される定電流の大きさを切り替えたが、定電流の向きを切り替えても自己放電電流Ｉｐｒ及び放電抵抗Ｒｐｒを算出することができる。以下に、蓄電デバイス１０に供給される定電流の向きを切り替えた場合における蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを演算する手法について簡単に説明する。

蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔは、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒと、第一の電流値Ｉ１を示す定電流を蓄電デバイス１０に充電したときの電圧変化の傾きＡｃと、を用いて次式（６）のように表わすことができる。さらに蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔは、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒと、第二の電流値Ｉ２を示す定電流によって蓄電デバイス１０が放電したときの電圧変化の傾きＡｄと、を用いて次式（７）のように表わすことができる。

上記の式（６）及び式（７）を自己放電電流Ｉｐｒについて解くと、次式（８）が導出される。

したがって、第一の電流値Ｉ１を示す定電流を充電したときの電圧変化の傾きＡｃと、第二の電流値Ｉ２を示す定電流で放電したときの電圧変化の傾きＡｄと、を上式（８）に代入することで、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出することができる。算出した自己放電電流Ｉｐｒで蓄電デバイス１０の開放電圧を除して放電抵抗Ｒｐｒが算出される。

この場合、第一の電流値Ｉ１及び第二の電流値Ｉ２については、少なくとも一方の絶対値が、自己放電電流Ｉｐｒの基準値に対して一倍又は数倍に設定されていればよく、双方の絶対値が、互いに同じ値でも異なる値であってもよい。例えば、第一の電流値Ｉ１は、自己放電電流Ｉｐｒの基準値を一倍した１０［μＡ］に設定され、第二の電流値Ｉ２は、第一の電流値Ｉ１に「−１」を乗算した値、即ち−１０［μＡ］に設定される。また、電圧変化の傾きＡｃ，Ａｄについては、図７で述べた手法と同様の手法により取得される。

また、本実施形態ではコントローラ４が定電流の大きさを切り替えたが、定電流の大きさを切り替えた後に定電流の向きを切り替えてもよく、定電流の向きを切り替えた後に定電流の大きさを切り替えてもよい。この場合には、複数の自己放電電流Ｉｐｒが得られるので、これらの平均値などを最終結果として用いてもよい。

また、本実施形態ではコントローラ４が定電流を切り替えて蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒを算出したが、定電流を切り替えることなく自己放電電流Ｉｐｒを算出してもよい。例えば、式（２）中の蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔが既知であれば、蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線の傾きＡ１を求め、その傾きＡ１と、第一の電流値Ｉ１と、既知の静電容量Ｃｓｔを上式（２）に代入して自己放電電流Ｉｐｒを算出してもよい。あるいは、上式（２）中の蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔ及び第一の電流値Ｉ１に、予め実測した測定値又は予測値をそれぞれ代入して近似直線の傾きＡ１と自己放電電流Ｉｐｒとの関係を示す演算テーブルを生成し、これをコントローラ４に予め記録しておいてもよい。この場合、コントローラ４は、近似直線の傾きＡ１を求めると、演算テーブルを参照し、求めた近似直線の傾きＡ１に関係付けられた自己放電電流Ｉｐｒを算出する。

また、蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒは、上述したように、蓄電デバイス１０の開放電圧（ＯＣＶ）を自己放電電流Ｉｐｒで除して算出される。このため、蓄電デバイス１０の開放電圧（ＯＣＶ）が既知であれば、近似直線の傾きＡ１と放電抵抗Ｒｐｒとの関係を示す演算テーブルを生成してコントローラ４に予め記憶しておいてもよい。この場合、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の電圧変化の近似直線の傾きＡ１を求めると、演算テーブルを参照し、求めた近似直線の傾きＡ１に関係付けられた放電抵抗Ｒｐｒを算出する。

以上のように、本実施形態では、短い時間で検出した蓄電デバイス１０の一又は複数の電圧変化に基づいて自己放電電流Ｉｐｒ又は放電抵抗Ｒｐｒが算出されるので、コントローラ４は、蓄電デバイス１０の内部状態を迅速に推定することができる。

次に、第２実施形態による作用効果について説明する。

本実施形態における測定装置１のコントローラ４は、測定した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づいて蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ又は自己放電電流Ｉｐｒが流れる蓄電デバイス１０の放電抵抗Ｒｐｒを演算する。

この構成によれば、短い時間で蓄電デバイス１０の電圧変化の検出した結果を、例えば上記の式（２）、式（５）又は式（８）に代入することにより、蓄電デバイス１０の自己放電電流Ｉｐｒ又は放電抵抗Ｒｐｒを求めることができる。したがって、短い時間で、蓄電デバイス１０の内部状態として自己放電電流Ｉｐｒ及び放電抵抗Ｒｐｒを測定することができる。

（第３実施形態）
次に、図１０を参照して、第３実施形態に係る測定装置１について説明する。図１０は、測定装置１の構成を示す図である。測定装置１は、図１に示した構成に加えて基準電圧源３０を備えている。

基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０の電圧に対して基準となる基準電圧を生成する。例えば、基準電圧は、蓄電デバイス１０の電圧が３Ｖ程度である場合は、蓄電デバイス１０の電圧に対して「−１Ｖ」から「＋１Ｖ」までの範囲内に設定される。基準電圧源３０は、例えば電圧生成回路によって構成される。

電圧センサ３は、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差を測定する。すなわち、電圧センサ３は、間接的に蓄電デバイス１０の電圧の変化を測定する。

第３実施形態によれば、蓄電デバイス１０の電圧と基準電圧との電位差を測定することによって、蓄電デバイス１０の電圧の直流成分の一部が除去されるので、電圧センサ３の分解能を上げることができる。それゆえ、電圧センサ３の内部ノイズによる影響が低減されるので、測定時間を短縮することができる。

なお、基準電圧源３０は、蓄電デバイス１０と同じ種類である他の蓄電デバイスによって構成されてもよい。同じ環境下にある蓄電デバイス１０と他の蓄電デバイスとの電位差を測定することによって、蓄電デバイス１０の温度変化に伴う電圧変動成分が除去されるので、蓄電デバイス１０の内部状態の違いに起因する電圧変化の検出精度を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、蓄電デバイス１０の電圧変化の程度は蓄電デバイス１０の内部温度に応じて変わる。この性質を利用して蓄電デバイス１０の電圧変化と内部温度との関係を示す温度テーブルをコントローラ４に予め記憶しておき、コントローラ４は、検出した蓄電デバイス１０の電圧変化に基づいて蓄電デバイス１０の内部温度を推定してもよい。

また、上記実施形態では蓄電デバイス１０の電圧変化を用いて自己放電電流Ｉｐｒ及び放電抵抗Ｒｐｒを算出したが、蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを算出してもよい。例えば、第二の電流値Ｉ２を示す定電流を蓄電デバイス１０に充電したときの電圧変化の傾きＡ２と第二の電流値Ｉ２とを上式（３）に代入して蓄電部１３の静電容量Ｃｓｔを算出する。

これに加え、コントローラ４は、算出した静電容量Ｃｓｔに基づいて蓄電デバイス１０の内部状態を判定してもよい。例えば、コントローラ４は、静電容量Ｃｓｔの算出値が所定の正常範囲内にあるか否かを判定することで、蓄電デバイス１０の良否を判定する。

また、上記実施形態では一つの蓄電デバイス１０を測定したが、複数の蓄電デバイス１０が直列接続された蓄電装置を測定することができる。また、測定装置１には表示部５が含まれているが、表示部５を省略してもよい。

１ 測定装置
２ 定電流源（供給手段）
３ 電圧センサ（測定手段）
４ コントローラ（演算手段）
１０ 蓄電デバイス
１３ 蓄電部
１４ 内部抵抗
１５ 並列抵抗
Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６（決定ステップ、供給ステップ、測定ステップ、演算ステップ）

Claims (10)

1. 蓄電デバイスの状態を測定する測定方法であって、
   前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係に基づいて前記蓄電デバイスの状態を測定する際の測定電圧を決定する決定ステップと、
   前記蓄電デバイスの電圧が前記測定電圧であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給ステップと、
   前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定ステップと、
   測定した前記蓄電デバイスの電圧変化に基づいて前記蓄電デバイスの内部状態を演算する演算ステップと、
   を備える蓄電デバイスの測定方法。
2. 請求項１に記載の蓄電デバイスの測定方法であって、
   前記決定ステップは、放電又は充電によって前記蓄電デバイスの電圧が変化する範囲のうち前記蓄電デバイスの静電容量成分が最大となる電圧値近傍を避けるように前記測定電圧を決定する、
   蓄電デバイスの測定方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄電デバイスの測定方法であって、
   前記決定ステップは、前記蓄電デバイスの静電容量成分が最大となる電圧値よりも前記測定電圧を低くする、
   蓄電デバイスの測定方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスの測定方法であって、
   前記蓄電デバイスを充電又は放電する制御を行う制御ステップと、
   前記制御を行っているときに前記蓄電デバイスの電圧を測定する制御測定ステップと、
   測定した前記蓄電デバイスの電圧に基づいて前記関係を特定するためのデータを生成する生成ステップと、
   を備える蓄電デバイスの測定方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスの測定方法であって、
   前記決定ステップは、前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧変化を検出するための時間又は検出に必要とされる電圧変化量に基づいて前記測定電圧を決定する、
   蓄電デバイスの測定方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスの測定方法であって、
   前記供給ステップは、前記蓄電デバイスにて過電圧より小さく、主に電気二重層反応が発生する大きさの定電流を供給する、
   蓄電デバイスの測定方法。
7. 蓄電デバイスの状態を測定する測定装置であって、
   前記蓄電デバイスの電圧が所定の値であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給手段と、
   前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定手段と、
   測定した前記蓄電デバイスの電圧変化に基づいて前記蓄電デバイスの内部状態を演算する演算手段と、を備え、
   前記所定の値は、前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係を特定するためのデータに基づいて定められる、
   蓄電デバイスの測定装置。
8. 請求項７に記載の蓄電デバイスの測定装置であって、
   前記所定の値は、放電又は充電によって前記蓄電デバイスの電圧が変化する範囲のうち、前記蓄電デバイスの静電容量成分が閾値を下回る電圧値に設定される、
   蓄電デバイスの測定装置。
9. 請求項８に記載の蓄電デバイスの測定装置であって、
   前記閾値は、前記蓄電デバイスの静電容量成分の最大値又は平均値に基づいて設定される、
   蓄電デバイスの測定装置。
10. 蓄電デバイスの電圧変化を検出する検出装置であって、
    前記蓄電デバイスの電圧が所定の値であるときに前記蓄電デバイスに定電流を供給する供給手段と、
    前記定電流を供給した前記蓄電デバイスの電圧を測定する測定手段と、
    測定した前記蓄電デバイスの電圧に基づいて前記蓄電デバイスの電圧変化を検出する検出手段と、を備え、
    前記所定の値は、前記蓄電デバイスの電圧と前記蓄電デバイスの静電容量成分との関係を特定するためのデータに基づいて定められる、
    蓄電デバイスの検出装置。

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