JP2021128172A - 充電器を含む模擬電池制御システム及び模擬電池制御方法 - Google Patents

充電器を含む模擬電池制御システム及び模擬電池制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】模擬電池による二次電池の特性の様々な条件下での再現の利便性の向上を図りうる装置等を提供する。
【解決手段】電子機器２００および／または当該電子機器２００が接続される充電器４００と、模擬電池制御装置１００との相互通信に基づき、当該電子機器２００に搭載されている模擬電池２３０の動作が制御され、指定負荷２５０に対して電流指令値Ｉcmd（ｔ）に応じた電圧Ｖ（ｔ）が印加される。そして、当該印加電圧Ｖ（ｔ）に応じた指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）に応じた動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が当該電子機器２００の出力インターフェース２０４に出力される。このため、ユーザは電子機器２００を専門機関等に持参する必要はなく、当該電子機器２００の指定負荷２５０に対して、電流指令値Ｉcmd（ｔ）に応じた電圧Ｖ（ｔ）が印加された際の、当該指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）を把握できるため、電子機器２００のユーザにとっての利便性の向上が図られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオンバッテリ等の二次電池の性能を模擬する技術に関する。
二次電池の内部抵抗を抵抗ＲとキャパシタＣの並列回路を多段に接続して等価回路を構成し、電流−電圧の挙動波形の変化を論じている。しかしながら電圧の数秒以上の過渡応答波形を説明するには時定数要素としてのキャパシタ容量値が数１００Ｆから数１０００Ｆの値を用いざるを得ない。このような値は、電池のＡＣ特性の評価方法であるＡＣインピーダンスとその等価回路モデルとは対応できない数値であり、電池の性状を再現しているとは言いがたい。
二次電池の特性項目として内部抵抗がある。たとえばリチウムイオン二次電池（以下ＬＩＢ二次電池）においては、電池内部における電極反応、ＳＥＩ反応、イオンの拡散反応等複雑な化学反応が絡み合って生じているため、電池電圧の挙動も内部抵抗を単なる直流抵抗と見なしてオームの法則を適用できる類いではない。
電池の内部抵抗を強化する方法としては、従来より周波数応答解析法（ＦＲＡ： Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）に基づくＡＣインピーダンス解析法がよく知られており、様々な内部反応を等価回路のモデルを適用して、いくつかの時定数要素に分解して解釈する方法が確立している。電池の秒のオーダーの挙動はワールブルグ（Ｗａｒｂｕｒｇ）抵抗としての拡散現象が支配的影響を占めており、このワールブルグ抵抗を如何に動作モデルとして組み込めるかが、モデルとしての性能を決定している。ＡＣインピーダンス測定を行うには周波数応答アナライザ（ＦＲＡ）のような専用装置が必要である。
特許第５９２４６１７号公報
しかし、実用時には二次電池は負荷と接続されており、充電および放電の繰り返しが行われており、その場合には二次電池の状態を知るための基礎情報としては電圧、電流および温度のみが測定される。このような状況下において、電池の出力電圧は内部抵抗に影響され、また内部抵抗自体も温度条件または電池の劣化度によって変化しており、実動作状態の電池の特性を精度よく再現する手段が必要とされていた。
そこで、本発明は、模擬電池による二次電池の特性の様々な条件下での再現の利便性の向上を図りうる装置等を提供することを目的とする。
電源としての二次電池が搭載される電子機器と、
前記電子機器に接続される充電器と、から構成される模擬電池制御システムであって、
前記充電器が模擬電池と、
模擬電池制御装置との通信に基づき、前記二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を、前記模擬電池制御装置を構成する第１制御要素に同定させる第１充電器制御要素と、
前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記模擬電池制御装置を構成する第２制御要素に、指令電流値の時系列を認識させ、前記第１制御要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定させる第２充電器制御要素と、
前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記模擬電池から前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３充電器制御要素と、を備えていることを特徴とする模擬電池制御システム。
本発明に係る模擬電池制御装置は、電子機器との通信に基づき、前記電子機器に電源として搭載されているまたは搭載される二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１制御要素と、前記電子機器との通信に基づき、指令電流値の時系列を認識し、前記第１制御要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定する第２制御要素と、前記電子機器または前記二次電池の充電用電源としての電源装置との通信に基づき、前記電子機器または前記電源装置に搭載されている模擬電池に、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３制御要素と、を備えていることを特徴とする。
本発明に係る模擬電池制御方法は、電子機器との通信に基づき、前記電子機器に電源として搭載されているまたは搭載される二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１制御工程と、前記電子機器との通信に基づき、指令電流値の時系列を認識し、前記第１制御工程において前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定する第２制御工程と、前記電子機器または前記二次電池の充電用電源としての電源装置との通信に基づき、前記電子機器または前記電源装置に搭載されている模擬電池に、前記第２制御工程において算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３制御工程と、を備えていることを特徴とする。
本発明に係る電子機器は、電源としての二次電池が搭載される電子機器であって、模擬電池と、指定負荷と、模擬電池制御装置との通信に基づき、前記二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を、前記模擬電池制御装置を構成する第１制御要素に同定させる第１機器制御要素と、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記模擬電池制御装置を構成する第２制御要素に、指令電流値の時系列を認識させ、前記第１構築処理要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定させる第２機器制御要素と、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記模擬電池から前記指定負荷に対して印加させる第３機器制御要素と、を備えていることを特徴とする。
本発明の電子機器において、前記第１機器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第１制御要素に前記二次電池の劣化度を認識させ、かつ、当該劣化度の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記第１機器制御要素が、温度センサを用いて前記電子機器または前記模擬電池の温度を計測し、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第１制御要素に前記電子機器または前記模擬電池の温度の計測結果を認識させ、かつ、当該温度の計測結果の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて第１指定操作があったことを要件として、前記第１機器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２機器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記第１指定操作として前記電子機器の前記入力インターフェースを通じて電源ＯＦＦ操作があったことを要件として、前記第１機器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２機器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記電子機器が前記充電器に対して接続されたことを要件として、前記第１機器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２機器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記第３機器制御要素が、前記模擬電池に前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の前記指定負荷に対して印加させた際の、前記指定負荷の動作特性に関する情報を前記電子機器の出力インターフェースに出力させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて第２指定操作があったことを要件として、前記第３機器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて、前記第２指定操作として前記出力インターフェースのスリープ状態の解除操作があったことを要件として、前記第３機器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることが好ましい。
本発明の電子機器において、前記模擬電池を、前記二次電池の代替電池として搭載可能に構成されていることが好ましい。
本発明に係る充電器は、電源としての二次電池が搭載される電子機器に接続される充電器であって、模擬電池と、模擬電池制御装置との通信に基づき、前記二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を、前記模擬電池制御装置を構成する第１制御要素に同定させる第１充電器制御要素と、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記模擬電池制御装置を構成する第２制御要素に、指令電流値の時系列を認識させ、前記第１構築処理要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定させる第２充電器制御要素と、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記模擬電池から前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３充電器制御要素と、を備えていることを特徴とする。
本発明の充電器において、前記第１充電器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第１制御要素に前記二次電池の劣化度を認識させ、かつ、当該劣化度の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記第１充電器制御要素が、温度センサを用いて前記電子機器または前記模擬電池の温度を計測し、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第１制御要素に前記電子機器または前記模擬電池の温度の計測結果を認識させ、かつ、当該温度の計測結果の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて第１指定操作があったことを要件として、前記第１充電器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２充電器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記第１指定操作として前記電子機器の前記入力インターフェースを通じて電源ＯＦＦ操作があったことを要件として、前記第１充電器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２充電器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記電子機器が前記充電器に対して接続されたことを要件として、前記第１充電器制御要素が前記第１制御要素に前記二次電池モデルのパラメータの値を同定させ、かつ、前記第２充電器制御要素が前記第２制御要素に前記モデル出力電圧を算定させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記第３充電器制御要素が、前記模擬電池に前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の前記指定負荷に対して印加させた際の、前記指定負荷の動作特性に関する情報を前記電子機器の出力インターフェースに出力させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて第２指定操作があったことを要件として、前記第３充電器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記電子機器の入力インターフェースを通じて、前記第２指定操作として前記出力インターフェースのスリープ状態の解除操作があったことを要件として、前記第３充電器制御要素が、前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることが好ましい。
本発明の充電器において、前記模擬電池が取り外し可能に搭載され、かつ、前記二次電池の代替電池として前記電子機器に搭載可能に構成されていることが好ましい。
本発明の第１実施形態としての模擬電池制御システムの構成説明図。 模擬電池の構成の一例に関する説明図。 模擬電池制御方法の第１の手順を示すフローチャート。 模擬電池制御方法の第２の手順を示すフローチャート。 電流指令値から電圧指令値の計算結果に関する説明図。 二次電池モデルの確立手順を示すフローチャート。 二次電池のナイキストプロットに関する説明図。 交流インピーダンス法に関する説明図。 二次電池の内部抵抗の等価回路の第１例示説明図。 二次電池の内部抵抗の等価回路の第２例示説明図。 ＩＩＲシステムの伝達関数を表わすダイヤグラム。 ＦＩＲシステムの伝達関数を表わすダイヤグラム。 本発明の第２実施形態としての模擬電池制御システムの構成説明図。 インパルス電流に関する説明図。 二次電池および二次電池モデルの電圧応答特性に関する説明図。
（第１実施形態）
（模擬電池制御システムの構成）
図１に示されている本発明の第１実施形態としての模擬電池制御システムは、ネットワークを介して相互通信可能な模擬電池制御装置１００および電子機器２００により構成されている。模擬電池制御装置１００は、データベース１０にアクセス可能な一または複数のサーバにより構成されている。模擬電池制御装置１００は、電子機器２００に電源として搭載されている二次電池２４０の性能を評価する。
模擬電池制御装置１００は、第１制御要素１１０、第２制御要素１２０および第３制御要素１３０を備えている。第１制御要素１１０、第２制御要素１２０および第３制御要素１３０のそれぞれは、プロセッサ（演算処理装置）、メモリ（記憶装置）およびＩ／Ｏ回路等により構成されている。
メモリまたはこれとは別個の記憶装置には、電流（例えばインパルス電流）に対する二次電池２４０の電圧応答特性の測定結果などの様々なデータのほか、プログラムまたはソフトウェアが記憶保持されている。例えば、二次電池２４０またはこれが搭載されている電子機器２００の種類（規格および諸元により特定される。）を識別するための複数の識別子のそれぞれと、複数の二次電池モデルのそれぞれとが対応付けられてメモリに記憶保持されている。プロセッサがメモリから必要なプログラムおよびデータを読み取り、当該データに基づき、当該プログラムにしたがった演算処理を実行することにより、各要素１１０、１２０および１３０のそれぞれに割り当てられた後述する演算処理またはタスクが実行される。
電子機器２００は、入力インターフェース２０２と、出力インターフェース２０４と、センサ群２０６と、機器制御装置２２０と、模擬電池２３０と、二次電池２４０と、指定負荷２５０と、を備えている。パソコン、携帯電話（スマートフォン）、家電製品または電動自転車等の移動体など、二次電池２４０を電源とするあらゆる機器が電子機器２００に該当する。電子機器２００が充電器４００に対して、接続端子を介して接続され、または、ワイヤレス接続されることにより二次電池２４０が充電される。
機器制御装置２２０は、第１機器制御要素２２１、第２機器制御要素２２２および第３機器制御要素２２３を備えている。第１機器制御要素２２１、第２機器制御要素２２２および第３機器制御要素２２３のそれぞれは、プロセッサ（演算処理装置）、メモリ（記憶装置）およびＩ／Ｏ回路等により構成されている。当該メモリまたはこれとは別個の記憶装置には、模擬電池識別子ＩＤ（ｍ０）、模擬電池温度Ｔ（ｍ１）および仮想劣化度Ｄ（ｍ２）（図３／ＳＴＥＰ２１４，２１６，２１８および２２０参照）などの様々なデータが記憶保持される。機器制御装置２２０は、二次電池２４０から供給電力に応じて作動し、通電状態において電子機器２００の動作を制御する。
各要素が情報を「認識する」とは、情報を受信すること、データベース１０等の情報源から情報を検索することもしくは読み取ること、他の情報に基づいて情報を算定、推定等することなど、必要な情報を準備するあらゆる演算処理等を実行することを意味する。
電子機器２００の動作には、当該電子機器２００を構成する指定負荷２５０としてのアクチュエータ（電動式アクチュエータなど）の動作が含まれる。機器制御装置２２０を構成するプロセッサがメモリから必要なプログラムおよびデータを読み取り、当該データに基づき、当該プログラムにしたがって割り当てられた演算処理を実行する。
図２に示されているように、模擬電池２３０は、Ｄ／Ａコンバータ２３１と、増幅器２３２と、を備えている。Ｄ／Ａコンバータ２３１は、二次電池モデルから出力される電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が入力されると、これをＤ／Ａ変換する。増幅器２３２は、Ｄ／Ａコンバータ２３１からの出力に応じた電圧Ｖ（ｔ）を電子機器２００またはこれを構成する負荷に対して印加する。「（ｔ）」は、時刻ｔにおける値または時系列を意味する。
二次電池モデルに相当する計算器（第２制御要素１２０）は、計算器１２１と、モデルパラメータ設定要素１２２と、出力器１２３と、加算器１２４と、を備えている。計算器１２１は、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が入力されると、模擬電池２３０の仮想的な内部抵抗に由来する出力電圧を算定する。計算器１２１の伝達関数Ｈを定義するパラメータの値は、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池の劣化度Ｄ（ｎ２）に基づき、モデルパラメータ設定要素１２２により設定または変更される。出力器１２３は、模擬電池２３０の仮想的な開放電圧ＯＣＶ（ｔ）を出力する。加算器１２４は、計算器１２１および出力器１２３のそれぞれの出力を加算する。
模擬電池２３０は、電子機器２００が接続される商用電源などの外部電源によって構成されていてもよい。模擬電池２３０は、二次電池２４０に代えて電子機器２００に搭載されてもよい。模擬電池２３０は、モデルパラメータ設定要素１２２を備えていてもよい。この場合、電子機器２００を構成する制御装置２２０によりモデルパラメータ設定要素１２２が構成されていてもよい。
二次電池２４０は、例えばリチウムイオンバッテリであり、ニッケル水素電池、ニッケル・カドミウム電池等のその他の二次電池であってもよい。センサ群２０６は、二次電池２４０の電圧応答特性および温度のほか、電子機器２００の制御に必要なパラメータの値を測定する。センサ群２０６は、例えば二次電池２４０の電圧、電流および温度のそれぞれに応じた信号を出力する電圧センサ、電流センサおよび温度センサにより構成されている。
模擬電池制御装置１００は電子機器２００に搭載されていてもよい。この場合、ソフトウェアサーバ（図示略）が、電子機器２００が備えている機器制御装置２２０を構成する演算処理装置に対して劣化判定用ソフトウェアを送信することにより、当該演算処理装置に対して模擬電池制御装置１００としての機能を付与してもよい。
（模擬電池制御方法）
前記構成の第１実施形態の模擬電池制御システムにより実行される、模擬電池２３０の動作制御方法または構築方法について図３および図４に示されているフローチャートを用いて説明する。当該フローチャートにおいて「Ｃ●」というブロックは、記載の簡略のために用いられ、データの送信および／または受信を意味し、当該データの送信および／または受信を条件として分岐方向の処理が実行される条件分岐を意味している。
電子機器２００において、第１機器制御要素２２１により、当該電子機器２００が充電器４００に対して接続されたか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ２１０）。当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２１０‥ＮＯ）、一連の処理が終了し、再び電子機器２００が充電器４００に対して接続されたか否かが判定される。
その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２１０‥ＹＥＳ）、第１機器制御要素２２１により、入力インターフェース２０２を通じた第１指定操作の有無がさらに判定される（図３／ＳＴＥＰ２１２）。例えば、電子機器２００の電源をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えるための操作、電子機器２００の電源をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えるための操作、ＣＰＵ使用率等の演算処理負荷が閾値以下に低下させるような所定のアプリケーションもしくは指定負荷２５０の動作停止のための操作、または、所定のアプリケーションもしくは指定負荷２５０を起動させるための操作が「第１指定操作」に該当する。
当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ２１２‥ＮＯ）、一連の処理が終了し、電子機器２００の充電器４００に対する接続有無の判定処理（図３／ＳＴＥＰ２１０）以降の処理が実行される。
その一方、第１指定操作があったと判定された場合（図３／ＳＴＥＰ２１２‥ＹＥＳ）、第１機器制御要素２２１により、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池（または二次電池２４０）の種類を識別する電池識別子ＩＤ（ｍ０）が認識される（図３／ＳＴＥＰ２１４）。電子機器２００の入力インターフェース２０２を通じて設定された仮想的な二次電池の種類に応じて電池識別子ＩＤ（ｍ０）が第１機器制御要素２２１により認識されてもよい。
第１機器制御要素２２１により、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池の温度Ｔ（ｍ１）が認識される（図３／ＳＴＥＰ２１６）。例えば、第１機器制御要素２２１により、当該電子機器２００のセンサ群２０６を構成する温度センサにより測定された電子機器２００の温度が仮想的な二次電池の温度Ｔ（ｍ１）として認識されてもよい。また、第１機器制御要素２２１により、電子機器２００の入力インターフェース２０２を通じて設定された温度が仮想的な二次電池の温度Ｔ（ｍ１）として認識されてもよい。
第１機器制御要素２２１により、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池の劣化度Ｄ（ｍ２）が認識される（図３／ＳＴＥＰ２１８）。例えば、第１機器制御要素２２１により、電子機器２００の入力インターフェース２０２を通じて設定された劣化度が仮想的な二次電池の劣化度Ｄ（ｍ２）として認識されてもよい。
第２機器制御要素２２２により、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が認識される（図３／ＳＴＥＰ２２０）。例えば、第２認識要素１１２により、電子機器２００のセンサ群２０６により測定された当該電子機器２００の作動状況に応じて設定される指定負荷２５０への電流目標値が電流指令値Ｉcmd（ｔ）として認識されてもよい。また、第２機器制御要素２２２により、電子機器２００の入力インターフェース２０２を通じて設定された電流目標値が電流指令値Ｉcmd（ｔ）として認識されてもよい。これにより、例えば、図５上段に実線で示されているように時間変化する電流指令値Ｉcmd（ｔ）が認識される。
第１機器制御要素２２１により、仮想的な二次電池の種類を識別する識別子ｉｄ（ｍ０）、温度Ｔ（ｍ１）および劣化度Ｄ（ｍ２）が模擬電池制御装置１００に対して送信され、かつ、第２機器制御要素２２２により、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が模擬電池制御装置１００に対して送信される（図３／ＳＴＥＰ２２２）。
模擬電池制御装置１００において、第１制御要素１１０により、仮想的な二次電池の種類を識別する識別子ｉｄ（ｍ０）、温度Ｔ（ｍ１）および劣化度Ｄ（ｍ２）が認識された場合（図３／Ｃ１１）、当該認識結果に基づき、データベース１０に登録されている多数の二次電池モデルの中から、パラメータＰ（ｍ０，ｍ１，ｍ２）により特定される一の二次電池モデルが決定される（図３／ＳＴＥＰ１１０）。これは、図２に示されている計算器１２１の伝達関数Ｈを定義するパラメータＰ（ｍ０，ｍ１，ｍ２）の値が、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池の劣化度Ｄ（ｎ２）に基づき、モデルパラメータ設定要素１２２により設定または変更されることに相当する。二次電池モデルは、電流値Ｉ（ｔ）が入力された際に、該当する二次電池が出力すると推定または予測される電圧値Ｖ（ｔ）を出力するモデルである。二次電池モデルとしては、例えば、
特開２００８−２４１２４６号公報、特開２０１０−２０３９３５号公報および特開２０１７−１３８１２８号公報に記載されているモデルなど、さまざまなモデルが適用されてもよい。
第２制御要素１２０により、当該選定された二次電池モデルに対して、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が入力され、当該二次電池モデルの出力として電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が算定される（図３／ＳＴＥＰ１２０）。これにより、例えば、図５下段に細線で示されているように変化する電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が二次電池モデルの出力として計算される。
続いて、第３制御要素１３０により、第２制御要素１２０により算定された電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が電子機器２００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ１３０）。これに応じて、電子機器２００において、第３機器制御要素２２３により電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が認識された場合（図４／Ｃ２１）、第３機器制御要素２２３により、当該電圧指令値Ｖcmd（ｔ）に基づき、模擬電池２３０にて増幅器２３２によりゲイン倍された電圧Ｖ（ｔ）が指定負荷２５０に対して印加される（図４／ＳＴＥＰ２２４）。これにより、例えば、図５下段に太線で示されているように変化する電圧Ｖ（ｔ）が指定負荷２５０に印加される。
第３機器制御要素２２３により、電圧Ｖ（ｔ）が印加された際の指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）が認識される（図４／ＳＴＥＰ２２６）。例えば、指定負荷２５０がアクチュエータである場合、センサ群２０６を構成する変位センサ等により測定された当該アクチュエータの変位量または仕事量の時系列が動作特性ＯＣ（ｔ）として認識される。また、指定負荷２５０がＣＰＵ等の演算処理資源である場合、センサ群２０６を構成する温度センサにより測定された当該演算処理資源の温度の時系列が動作特性ＯＣ（ｔ）として認識されてもよい。
次に、第３機器制御要素２２３により、指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）が、模擬電池制御装置１００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ２２８）。これに応じて、模擬電池制御装置１００において、第３制御要素１３０により指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）が認識された場合（図４／Ｃ１２）、第３制御要素１３０により、当該動作特性ＯＣ（ｔ）を表わす動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が生成される（図４／ＳＴＥＰ１３２）。例えば、指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）を表わすグラフまたはダイヤグラム、さらには動作特性ＯＣ（ｔ）に鑑みて指定負荷２５０の動作の異常の有無などが含まれている動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が生成されてもよい。動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））は、電子機器２００を識別するための機器識別子に関連付けられてデータベース１０に登録されてもよい。
続いて、電子機器２００において、第３機器制御要素２２３により、入力インターフェース２０２を通じた第２指定操作の有無が判定される（図４／ＳＴＥＰ２３０）。例えば、電子機器２００の出力インターフェース２０４をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えるための操作、電子機器２００の出力インターフェース２０４をＯＦＦ状態（もしくはスリープ状態）からＯＮ状態（もしくはスリープ解除状態）に切り替えるための操作、ＣＰＵ使用率等の演算処理負荷が閾値以下に低下させるような所定のアプリケーションもしくは負荷の動作停止のための操作、または、所定のアプリケーションもしくは負荷を起動させるための操作が「第２指定操作」に該当する。
当該判定結果が否定的である場合（図４／ＳＴＥＰ２３０‥ＮＯ）、一連の処理が終了し、電子機器２００の充電器４００に対する接続有無の判定処理（図３／ＳＴＥＰ２１０）以降の処理が実行される。
その一方、第２指定操作があったと判定された場合（図４／ＳＴＥＰ２３０‥ＹＥＳ）、第３機器制御要素２２３により、動作特性情報要求が模擬電池制御装置１００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ２３２）。これに応じて、模擬電池制御装置１００において第３制御要素１３０により動作特性情報要求が認識された場合（図４／Ｃ１３）、第３制御要素１３０により、動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が電子機器２００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ１３４）。
これに応じて、電子機器２００において、第３機器制御要素２２３により動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が認識された場合（図４／Ｃ２２）、第３制御要素１３０により、出力インターフェース２０４を通じて動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が出力される（図４／ＳＴＥＰ２３４）。
（二次電池モデルの確立方法）
二次電池モデルの確立方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、識別子ＩＤ（ｎ０）により種類が識別されるさまざまな種類の二次電池２４０を対象として、異なる劣化度Ｄ（ｎ２）のそれぞれにおいて、異なる温度Ｔ（ｎ１）のそれぞれにおける二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）が定められる。
具体的には、まず、模擬電池制御装置１００において、第１指数ｎ１および第２指数ｎ２のそれぞれが「０」に設定される（図６／ＳＴＥＰ３０２）。第１指数ｎ１は、二次電池２４０の温度Ｔの高低を表わす指数である。第２指数ｎ２は、二次電池２４０の劣化度Ｄの評価回数または評価期間の順番を表わす指数である。
二次電池２４０の温度Ｔが温度Ｔ（ｎ１）に制御される（図６／ＳＴＥＰ３０４）。二次電池２４０の温度調節に際して、二次電池２４０の近傍に配置された加熱器（電熱ヒータなど）および冷却器（冷却ファンなど）のほか、二次電池２４０の近傍に配置されたまたは二次電池２４０のハウジングに取り付けられた温度センサが用いられる。
第１制御要素１１０により、二次電池２４０の複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の測定結果が認識される（図６／ＳＴＥＰ３０６）。二次電池２４０の複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）は、交流インピーダンス法により測定され、当該測定結果は二次電池２４０の種類を識別するための電池識別子ＩＤ（ｎ０）と関連付けられてデータベース１０に登録される。
交流インピーダンス法によれば、図７に示されているように、周波数応答解析装置（ＦＲＡ）２４１およびポテンショガルバノスタット（ＰＧＳ）２４２の組み合わせが用いられる。ＦＲＡ２４１を構成する発振器から任意の周波数の正弦波信号が出力され、当該正弦波信号に応じた二次電池２４０の電流信号Ｉ（ｔ）および電圧信号Ｖ（ｔ）がＰＧＳ２４２からＦＲＡ２４１に入力される。そして、ＦＲＡ２４１において、電流信号Ｉ（ｔ）および電圧信号Ｖ（ｔ）が離散フーリエ周波数変換によって周波数領域のデータに変換され、周波数ｆ＝（ω／２π）における複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）（ω）が測定される。
例えば二次電池２４０の出荷直前等、電子機器２００に搭載されていない状態における二次電池２４０の複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）が測定される。そのほか、電子機器２００に搭載されている状態における二次電池２４０の複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）が測定されてもよい。この場合、制御装置２１０によりＦＲＡ２４１が構成され、センサ群２０６がＰＧＳにより構成されていてもよい。例えば、電子機器２００が二次電池２４０の充電のために商用電源等の外部電源または充電器４００に接続され、当該外部電源または充電器４００から供給される電力によって正弦波信号が出力されうる。
図８には、二次電池２４０の複素インピーダンスＺ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の実測結果を表わすナイキストプロットの一例が、当該プロットの近似曲線とともに示されている。横軸は複素インピーダンスＺの実部ＲｅＺであり、縦軸は複素インピーダンスＺの虚部−ＩｍＺである。−ＩｍＺ＞０の領域においてＲｅＺが大きくなるほど低周波数の複素インピーダンスＺを表わしている。−ＩｍＺ＝０におけるＲｅＺの値は二次電池２４０の電解液中の移動抵抗に相当する。−ＩｍＺ＞０の領域における略半円形状の部分の曲率半径は、二次電池２４０の電荷移動抵抗に相当する。当該曲率半径は、二次電池２４０の温度Ｔが高温になるほど小さくなる傾向がある。−ＩｍＺ＞０の領域の低周波数領域において約４５°で立ち上がる直線状の部分には、二次電池２４０のワールブルグインピーダンスの影響が反映されている。
模擬電池制御装置１００において、第１制御要素１１０により、二次電池２４０の複素インピーダンスＺの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の値が同定される（図６／ＳＴＥＰ３０８）。パラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）は、計算器１２１（図２参照）の伝達関数Ｈを定義する。
二次電池モデルは、電流Ｉ（ｔ）が二次電池２４０に入力された際に当該二次電池２４０から出力される電圧Ｖ（ｔ）を表わすモデルである。二次電池２４０の開放電圧ＯＣＶおよび内部抵抗の伝達関数Ｈ（ｔ）を用いて関係式（０１）により定義される。
Ｖ（ｔ）＝ＯＣＶ（ｔ）＋Ｈ（ｔ）・Ｉ（ｔ） ‥（０１）。
ここでＯＣＶ（ｔ）は、電流Ｉ（ｔ）の充電および／または放電に伴い開放電圧が増減することを表わしている。
二次電池の内部抵抗の等価回路モデルの伝達関数Ｈ（ｚ）は関係式（０２）により定義される。
Ｈ（ｚ）＝Ｈ0（ｚ）＋Σi=1-mＨi（ｚ）＋ＨW（ｚ）＋ＨL（ｚ） ‥（０２）。
「Ｈ0（ｚ）」、「Ｈi（ｚ）」、「ＨW（ｚ）」および「ＨL（ｚ）」は、二次電池の内部抵抗の特性を表わすパラメータにより定義されている。
図９Ａには、二次電池２４０の内部抵抗の等価回路の一例が示されている。この例では、内部抵抗の等価回路は、電解液中の移動抵抗に相当する抵抗Ｒ0、電荷移動抵抗に相当する抵抗ＲiおよびキャパシタＣiからなる第ｉのＲＣ並列回路（ｉ＝１，２，‥，Ｘ）、ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ0、ならびに、コイルＬの直列回路により定義されている。直列接続されるＲＣ並列回路の数は、図９Ａに示した実施例では「３」であったが、３より小さくてもよく、３より大きくてもよい。抵抗Ｗ0は、少なくともいずれか１つのＲＣ並列回路において抵抗Ｒと直列接続されていてもよい。キャパシタＣがＣＰＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｐｈａｓｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）に置換されていてもよい。図９Ｂに示されているよう、ワールブルグ抵抗Ｗが少なくとも１つのＲＣ並列回路（図５Ｂの例では第１のＲＣ並列回路）の抵抗Ｒと直列接続されてもよい。
抵抗Ｒ0の伝達関数Ｈ0（ｚ）は関係式（０３）により定義されている。
Ｈ0（ｚ）＝Ｒ0 ‥（０３）。
第ｉのＲＣ並列回路の伝達関数Ｈi（ｚ）はＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）システム（無限インパルス応答システム）の伝達関数として関係式（０３）により定義されている。図１０Ａには、第ｉのＲＣ並列回路の伝達関数Ｈi（ｚ）を表わすブロックダイヤグラムが示されている。
Ｈi（ｚ）＝（ｂ0＋ｂiｚ-1）／（１＋ａiｚ-1） ‥（０３）。
ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ0の伝達関数ＨW（ｚ）はＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）システム（有限インパルス応答システム）の伝達関数として関係式（０４）により定義されている。図１０Ｂには、ワールブルグインピーダンスに相当する抵抗Ｗ0の伝達関数ＨW（ｚ）を表わすブロックダイヤグラムの一例が示されている。
ＨW（ｚ）＝Σk=0-nｈkｚ-k ‥（０４）。
コイルＬの伝達関数ＨL（ｚ）は関係式（０５）により定義されている。
ＨL（ｚ）＝（２Ｌ0／Ｔ）（１−ｚ-1）／（１＋ｚ-1） ‥（０５）。
図８に実線で示されているナイキストプロットにより表わされる二次電池の複素インピーダンスＺの近似曲線は、関係式（０２）にしたがって二次電池の内部抵抗の等価回路モデルの伝達関数Ｈ（ｚ）が定義されるという仮定下で求められる。これにより、パラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）＝｛Ｒ0，ａi，ｂ0，ｂi，ｈk，Ｌ0，Ｔ｝の値が求められる（関係式（０３）〜（０５）参照）。開放電圧ＯＣＶ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の測定値により二次電池モデルにおける出力器１２３から出力される開放電圧ＯＣＶ（ｔ）の値が同定される（関係式（０１）参照）。そして、当該パラメータの値により二次電池モデルが様々な種類の二次電池２４０について確立される。
第１指数ｎ１が所定数Ｎ１以上であるか否かが判定される（図６／ＳＴＥＰ３１０）。当該判定結果が否定的である場合（図６／ＳＴＥＰ３１０‥ＮＯ）、第１指数ｎ１の値が「１」だけ増加され（図６／ＳＴＥＰ３１２）、その上で二次電池２４０の温度調節以降の処理が繰り返される（図６／ＳＴＥＰ３０４→３０６→３０８→３１０）。
（第２実施形態）
（模擬電池制御システムの構成）
図１１に示されている本発明の第２実施形態としての模擬電池制御システムは、模擬電池制御装置１００、電子機器２００および充電器４００により構成されている。模擬電池制御装置１００は、充電器４００と相互通信可能である。
充電器４００は、充電器制御装置４２０と、模擬電池２３０を備えている。充電器制御装置４２０は、第１充電器制御要素４２１、第２充電器制御要素４２２および第３充電器制御要素４２３を備えている。第１充電器制御要素４２１、第２充電器制御要素４２２および第３充電器制御要素４２３のそれぞれは、プロセッサ（演算処理装置）、メモリ（記憶装置）およびＩ／Ｏ回路等により構成されている。当該メモリまたはこれとは別個の記憶装置には、模擬電池識別子ＩＤ（ｍ０）、模擬電池温度Ｔ（ｍ１）および仮想劣化度Ｄ（ｍ２）ならびに電流指令値Ｉcmd（ｔ）（図３／ＳＴＥＰ２１４，２１６，２１８および２２０参照）などの様々なデータが記憶保持される。第１充電器制御要素４２１、第２充電器制御要素４２２および第３充電器制御要素４２３のそれぞれは、電子機器２００の第１機器制御要素２２１、第２機器制御要素２２２および第３機器制御要素２２３のそれぞれと同様の機能を発揮する。
充電器４００が模擬電池２３０を備えている一方、電子機器２００において模擬電池２３０（図１参照）が省略されている。
これら以外の点は、第１実施形態における模擬電池制御システム（図１参照）とほぼ同様の構成であるため、同一符号を付するとともに説明を省略する。
（模擬電池制御方法）
前記構成の第２実施形態の模擬電池制御システムにより実行される、電子機器２００に搭載される二次電池２４０の模擬電池制御方法について説明する。第２実施形態では、充電器４００が、電子機器２００に代わって模擬電池制御装置１００との相互通信を担いながら、第１実施形態と同様の手順で模擬電池２３０の動作が制御される（図３〜図４参照）。
具体的には、第１機器制御要素２２１による第１指定操作の有無の判定結果が、電子機器２００から充電器４００に無線または有線で送信され、第１充電器制御要素４２１により第１指定操作の有無の判定結果が認識される（図３／ＳＴＥＰ２１２参照）。
第１充電器制御要素４２１により、模擬電池２３０を用いて電圧Ｖ（ｔ）が無線または有線方式で電子機器２００に搭載されている二次電池２４０に対して入力される（図４／ＳＴＥＰ２２４参照）。
第１機器制御要素２２１により、模擬電池識別子ＩＤ（ｍ０）、模擬電池温度Ｔ（ｍ１）および仮想劣化度Ｄ（ｍ２）が充電器４００に無線または有線で送信され、第１充電器制御要素４２１により当該模擬電池識別子ＩＤ（ｍ０）、模擬電池温度Ｔ（ｍ１）および仮想劣化度Ｄ（ｍ２）が認識される（図３／ＳＴＥＰ２１４，２１６および２１８参照）。続いて、第１充電器制御要素４２１により、当該模擬電池識別子ＩＤ（ｍ０）、模擬電池温度Ｔ（ｍ１）および仮想劣化度Ｄ（ｍ２）が充電器４００から模擬電池制御装置１００に対して送信される（図３／ＳＴＥＰ２２２参照）。
第２機器制御要素２２２により、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が充電器４００に無線または有線で送信され、第２充電器制御要素４２２により当該電流指令値Ｉcmd（ｔ）が認識される（図３／ＳＴＥ２２０参照）。続いて、第２充電器制御要素４２２により、当該電流指令値Ｉcmd（ｔ）が充電器４００から模擬電池制御装置１００に対して送信される（図３／ＳＴＥＰ２２２参照）。
第３充電器制御要素４２３により、電圧指令値Ｖcmd（ｔ）に基づき、模擬電池２３０にて増幅器２３２によりゲイン倍された電圧Ｖ（ｔ）が、充電器４００に接続されている電子機器２００の指定負荷２５０に対して印加される（図４／ＳＴＥＰ２２４参照）。第３充電器制御要素４２３により、電子機器２００との通信に基づき、電圧Ｖ（ｔ）が印加された際の指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）が認識される（図４／ＳＴＥＰ２２６参照）。
次に、第３充電器制御要素４２３により、指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）が、模擬電池制御装置１００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ２２８参照）。
続いて、第３機器制御要素２２３により、入力インターフェース２０２を通じた第２指定操作の有無が判定される（図４／ＳＴＥＰ２３０参照）。そして、第２指定操作があったと判定された場合（図４／ＳＴＥＰ２３０‥ＹＥＳ）、第３充電器制御要素４２３により、動作特性情報要求が模擬電池制御装置１００に対して送信される（図４／ＳＴＥＰ２３２）。
さらに、第３充電器制御要素４２３により、動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が受信され、かつ、電子機器２００に無線または有線で送信され、出力インターフェース２０４を通じて動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が出力される（図４／Ｃ２２→ＳＴＥＰ２３４参照）。
（本発明の他の実施形態）
第１実施形態における機器制御装置２２０の機能が、第２実施形態における機器制御装置２２０および充電器制御装置４２０により分担されてもよい。
例えば、第２実施形態において、第３機器制御要素２２３により模擬電池制御情報Ｉｎｆｏ（Ｄ）が受信され、第２指定操作があったという判定結果に応じて、模擬電池制御情報Ｉｎｆｏ（Ｄ）が出力インターフェース２０４を構成するディスプレイ装置に出力表示されてもよい（図３／ＳＴＥＰ２２０→ＳＴＥＰ２２２‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ２２４参照）。この場合、第３充電器制御要素４２３は省略されてもよい。
また、第２実施形態において、第２機器制御要素２２２により、電池識別子ＩＤが模擬電池制御装置１００に対して送信されてもよい（図３／ＳＴＥＰ２２０参照）。この場合、第２充電器制御要素４２２は省略されてもよい。
電圧応答特性Ｖ（Ｔ）の測定時における二次電池２４０または電子機器２００の温度Ｔが勘案されたうえで二次電池モデルが選定され、当該二次電池２４０の性能が評価されたが、他の実施形態として、電圧応答特性Ｖ（Ｔ）の測定時の二次電池２４０の温度Ｔが勘案されずに、二次電池２４０の種類を表わす電池識別子ＩＤに基づいて二次電池モデルが選定され、当該二次電池２４０の性能が評価されてもよい。
本発明に係る模擬電池制御装置１００およびこれにより実行される模擬電池制御方法によれば、電子機器２００および／または当該電子機器２００が接続される充電器４００と、模擬電池制御装置１００との相互通信に基づき、当該電子機器２００に搭載されている二次電池２４０の性能が模擬電池制御装置１００により評価される。そして、当該評価結果に応じた電池性能情報Ｉｎｆｏ（Ｄ）が当該電子機器２００の出力インターフェース２０４に出力される。このため、ユーザは電子機器２００または二次電池２４０を専門機関等に持参する必要はなく、当該二次電池２４０の性能評価結果を把握できるため、電子機器２００のユーザにとっての利便性の向上が図られる。
（劣化度判定）
模擬電池２３０の仮想劣化度Ｄ（ｍ２）として、二次電池２４０の劣化度の推定結果が認識されてもよい（図３／ＳＴＥＰ２１８参照）。
当該判定結果が肯定的である場合（図６／ＳＴＥＰ３１０‥ＹＥＳ）、例えば、第１機器制御要素２２１により、二次電池２４０のインパルス電流Ｉ（ｔ）に応じた電圧応答特性Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｔ）（〜Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｚ））の測定結果が認識される（図６／ＳＴＥＰ３１４参照）。当該測定に際して、第１機器制御要素２２１により、インパルス電流Ｉ（ｔ）（〜Ｉ（ｚ））が二次電池２４０に対して入力される。例えば、図１２Ａに示されているようなインパルス電流Ｉ（ｔ）が二次電池２４０に対して入力される。パルス電流発生器が駆動されることにより、当該パルス電流発生器において発生されたインパルス電流Ｉ（ｔ）が二次電池２４０に対して入力される。二次電池２４０が電子機器２００に搭載されている場合、パルス電流発生器が当該電子機器２００に搭載され、外部電源または電子機器２００に搭載されている補助電源からの供給電力により、当該電子機器２００に搭載されているインパルス電流発生のために指定機器が駆動されてもよい。
そして、センサ群２０６を構成する電圧センサの出力信号に基づき、第１機器制御要素２２１により、二次電池２４０の電圧応答特性Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｔ）が測定される。これにより、例えば、図１２Ｂに破線で示されているように変化する二次電池２４０の電圧応答特性Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｔ）が測定される。図１２（Ｂ）には、第２指数ｎ２が０である場合における二次電池２４０の電圧応答特性Ｖ（ｎ０，０）（ｔ）の測定結果が実線で示されている。
続いて、第１機器制御要素２２１により、二次電池２４０の電圧応答特性Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｔ）およびＶ（ｎ０，０）（ｔ）の対比結果に基づき、電池識別子ＩＤ（ｎ０）により種類が識別される当該二次電池２４０の劣化度Ｄ（ｎ０，ｎ２）が評価される（図６／ＳＴＥＰ３１６参照）。例えば、二次電池２４０の電圧応答特性Ｖ（ｎ０，ｎ２）（ｔ）およびＶ（ｎ０，０）（ｔ）のそれぞれを表わす曲線の類似度ｘが計算される。そして、類似度ｘを主変数とする減少関数ｆにしたがって、二次電池２４０の劣化度Ｄ（ｎ０，ｎ２）＝ｆ（ｘ）が計算される。
第２指数ｎ２が所定数Ｎ２以上であるか否かが判定される（図６／ＳＴＥＰ３１８参照）。当該判定結果が否定的である場合、第１指数ｎ１の値が「０」にリセットされ、かつ、第２指数ｎ２の値が「１」だけ増加される（図６／ＳＴＥＰ３２０参照）。その上で二次電池２４０の温度調節以降の処理が繰り返される。
前記実施形態では、電池識別子ＩＤ（ｎ０）により種類が識別される二次電池２４０の劣化度Ｄ（ｎ２）の相違に応じて、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の値が個別に定められていたが（図６／ＳＴＥＰ３０８、ＳＴＥＰ３１４、３１６参照）、他の実施形態として、二次電池２４０の劣化度Ｄ（ｎ２）の相違が勘案されずに、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１）の値が定められていてもよい。
前記実施形態では、識別子ＩＤ（ｎ０）により種類が識別される二次電池２４０の温度Ｔ（ｎ１）の相違に応じて、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の値が個別に定められていたが（図６／ＳＴＥＰ３０４、ＳＴＥＰ３１４、３１６参照）、他の実施形態として、二次電池２４０の温度Ｔ（ｎ１）の相違が勘案されずに、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ２）の値が定められていてもよい。
本発明に係る模擬電池制御装置１００およびこれにより実行される模擬電池制御方法によれば、電子機器２００および／または当該電子機器２００が接続される充電器４００と、模擬電池制御装置１００との相互通信に基づき、当該電子機器２００に搭載されている模擬電池２３０の動作が制御され、指定負荷２５０に対して電流指令値Ｉcmd（ｔ）に応じた電圧Ｖ（ｔ）が印加される。そして、当該印加電圧Ｖ（ｔ）に応じた指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）に応じた動作特性情報Ｉｎｆｏ（ＯＣ（ｔ））が当該電子機器２００の出力インターフェース２０４に出力される。このため、ユーザは電子機器２００を専門機関等に持参する必要はなく、当該電子機器２００の指定負荷２５０に対して、電流指令値Ｉcmd（ｔ）に応じた電圧Ｖ（ｔ）が印加された際の、当該指定負荷２５０の動作特性ＯＣ（ｔ）を把握できるため、電子機器２００のユーザにとっての利便性の向上が図られる。
また、電池識別子ＩＤ（ｎ０）により種類が識別される二次電池２４０を対象として、異なる劣化度Ｄ（ｎ２）のそれぞれにおいて、異なる温度Ｔ（ｎ１）のそれぞれにおける二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）が定められる。二次電池２４０の複素インピーダンスＺの測定結果に基づき、二次電池モデルのパラメータＰ（ｎ０，ｎ１，ｎ２）の値が同定される（図６／ＳＴＥＰ３０４→３０６→３０８、図７〜図９、図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）。二次電池モデルは、ＩＩＲシステムおよびＦＩＲシステムのそれぞれを表わす伝達関数により二次電池２４０の内部抵抗のインピーダンスが表現されている（関係式（０３）、（０４）、図７〜図９、図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）。
さらに、模擬電池２３０により模擬される仮想的な二次電池の識別子ＩＤ（ｍ）、温度Ｔ（ｍ１）および劣化度Ｄ（ｍ２）に基づき、パラメータＰ（ｍ，ｍ１，ｍ２）を有する二次電池モデルが選定される（図２、図４／ＳＴＥＰ２１４→２１６→２１８→‥→１１０参照）。そして、電流指令値Ｉcmd（ｔ）が当該二次電池モデルに入力された際の出力である電圧指令値Ｖcmd（ｔ）が算定され、これに応じた電圧Ｖ（ｔ）が模擬電池２３０により電子機器２００の指定負荷２５０に対して印加される（図３／ＳＴＥＰ１２０、図４／ＳＴＥＰ１３０→２２４、図５参照）。これにより、模擬電池２３０による二次電池２４０の特性の様々な条件下での再現精度の向上が図られる。
１０‥データベース、１００‥模擬電池制御装置、１１０‥第１制御要素、１２０‥第２制御要素、１３０‥第３制御要素、２００‥電子機器、２０２‥入力インターフェース、２０４‥出力インターフェース、２０６‥センサ群、２２０‥機器制御装置、２２１‥第１機器制御要素、２２２‥第２機器制御要素、２２３‥第３機器制御要素、２３０‥模擬電池、２４０‥二次電池、２５０‥指定負荷、４００‥充電器、４２０‥充電器制御装置、４２１‥第１充電器制御要素、４２２‥第２充電器制御要素、４２３‥第３充電器制御要素。

Claims (12)

  1. 電源としての二次電池が搭載される電子機器と、
    前記電子機器に接続される充電器と、から構成される模擬電池制御システムであって、
    前記充電器が模擬電池と、
    模擬電池制御装置との通信に基づき、前記二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を、前記模擬電池制御装置を構成する第１制御要素に同定させる第１充電器制御要素と、
    前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記模擬電池制御装置を構成する第２制御要素に、指令電流値の時系列を認識させ、前記第１制御要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定させる第２充電器制御要素と、
    前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記模擬電池から前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３充電器制御要素と、を備えていることを特徴とする模擬電池制御システム。
  2. 請求項１に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記模擬電池制御装置が前記電子機器との通信に基づき、前記電子機器に電源として搭載されているまたは搭載される前記二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす前記二次電池モデルのパラメータの値を同定する前記第１制御要素と、
    前記電子機器との通信に基づき、前記指令電流値の時系列を認識し、前記第１制御要素により前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定する前記第２制御要素と、
    前記電子機器または前記二次電池の充電用電源としての電源装置との通信に基づき、前記電子機器または前記電源装置に搭載されている模擬電池に、前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３制御要素と、を備えていることを特徴とする模擬電池制御システム。
  3. 請求項１または２に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記第１制御要素が、前記電子機器との通信に基づき、前記二次電池の劣化度を認識し、かつ、当該劣化度の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定することを特徴とする模擬電池制御システム。
  4. 請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記第１制御要素が、前記電子機器または前記電源装置との通信に基づき、前記電子機器または前記模擬電池の温度の計測結果を認識し、かつ、当該温度の計測結果の相違に応じた値を前記二次電池モデルのパラメータの値として同定することを特徴とする模擬電池制御システム。
  5. 請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記電子機器の入力インターフェースを通じて第１指定操作があったことを要件として、前記第１制御要素が前記二次電池モデルのパラメータの値を同定し、かつ、前記第２制御要素が前記モデル出力電圧を算定することを特徴とする模擬電池制御システム。
  6. 請求項５記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記第１指定操作として前記電子機器の前記入力インターフェースを通じて電源ＯＦＦ操作があったことを要件として、前記第１制御要素が前記二次電池モデルのパラメータの値を同定し、かつ、前記第２制御要素が前記モデル出力電圧を算定することを特徴とする模擬電池制御システム。
  7. 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記電子機器が前記充電器に対して接続されたことを要件として、前記第１制御要素が前記二次電池モデルのパラメータの値を同定し、かつ、前記第２制御要素が前記モデル出力電圧を算定することを特徴とする模擬電池制御システム。
  8. 請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記第３制御要素が、前記模擬電池に前記第２制御要素により算定された前記モデル出力電圧を前記電子機器の前記指定負荷に対して印加させた際の、前記指定負荷の動作特性に関する情報を前記電子機器の出力インターフェースに出力させることを特徴とする模擬電池制御システム。
  9. 請求項８記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記電子機器の入力インターフェースを通じて第２指定操作があったことを要件として、前記第３制御要素が、前記電子機器との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることを特徴とする模擬電池制御システム。
  10. 請求項９記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記電子機器の入力インターフェースを通じて、前記第２指定操作として前記出力インターフェースのスリープ状態の解除操作があったことを要件として、前記第３制御要素が、前記電子機器との通信に基づき、前記出力インターフェースに前記指定負荷の動作特性に関する情報を出力させることを特徴とする模擬電池制御システム。
  11. 請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の模擬電池制御システムにおいて、
    前記模擬電池が、前記電源装置に対して取り外し可能に搭載され、前記二次電池の代替電池として、前記電子機器に搭載可能に構成されていることを特徴とする模擬電池制御システム。
  12. 電源としての二次電池が搭載される電子機器と、
    前記電子機器に接続される充電器と、から構成される模擬電池制御システムにおいて、
    前記充電器が実行する方法であって、
    模擬電池制御装置との通信に基づき、二次電池の出力電圧の電流依存性を表わす二次電池モデルのパラメータの値を同定する第１充電器制御工程と、
    前記模擬電池制御装置との通信に基づき、指令電流値の時系列を認識し、前記第１充電器制御工程において前記パラメータの値が認識された前記二次電池モデルに対して、当該指令電流値の時系列が入力された際に当該二次電池モデルから出力される電圧の変化態様としてのモデル出力電圧を算定する第２充電器制御工程と、
    前記模擬電池制御装置との通信に基づき、前記第２充電器制御工程において算定された前記モデル出力電圧を前記模擬電池から前記電子機器の指定負荷に対して印加させる第３充電器制御工程と、を備えていることを特徴とする模擬電池制御方法。
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