JP6155830B2 - 状態推定装置、状態推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子の状態を推定する技術に関する。

下記特許文献１には、規定の放電終止状態から満充電条件を満たすまで充電した時の電流の積算値を算出することにより、二次電池の容量を推定する技術が開示されている。

特開２００３−２３２８３９公報

しかしながら、装置の使用形態によっては、放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電することが困難な場合がある。
本明細書では、放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電することなく蓄電素子の容量や内部抵抗等、蓄電素子の状態を推定する技術を開示する。

本明細書によって開示される状態推定装置は、蓄電素子の状態を推定する状態推定装置であって、前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により検出される前記蓄電素子の電圧に基づいて、充放電時における前記蓄電素子の電圧変化量の極大値である特異点を検出する特異点検出処理と、前記特異点検出処理にて検出した特異点に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する推定処理と、を行う。尚、「電圧変化量」とは、残存容量変化または時間変化に対する電圧変化量を意味する。

この状態推定装置では、前記制御部は、前記推定処理にて、前記特異点が出現する前記蓄電素子の電圧に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する。

この状態推定装置では、前記制御部は、前記推定処理にて、前記特異点検出処理にて検出した特異点に基づいて、前記蓄電素子の残存容量を推定する。

この状態推定装置では、複数の特異点が存在する場合、前記制御部は前記特異点検出処理にて、電圧が高い側の特異点を選択する。

この状態推定装置では、前記制御部は、前記特異点検出処理にて検出された特異点の出現時を基準として前記蓄電素子が設定電圧に達するまでの到達時間を計測する到達時間計測処理を行い、前記推定処理にて、前記到達時間計測処理にて計測した到達時間の長さに基づいて前記蓄電素子の状態を推定する。

この状態推定装置では、前記特異点検出処理にて、前記特異点を、充電時の電圧変化量に基づいて決定する。

この状態推定装置では、前記制御部は、前記蓄電素子が前記設定電圧に達するか否かを、前記電圧検出部の検出する前記蓄電素子の電圧に基づいて判断する。

この状態推定装置では、前記設定電圧は、前記蓄電素子に対する充電方式が切り換わる切換電圧である。

なお、本明細書に開示される技術は、状態推定装置、状態推定方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現することができる。

本明細書により開示される発明によれば、放電終止状態から満充電状態まで充電しなくても、蓄電素子の状態を推定することが出来る。

実施形態１において、電池パックの構成を示す概略図 電池モジュールの構成を示す概略図 環境温度２５℃、充電時における二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化、充電電流の変化を示すグラフ 特異点Ｐ２が出現する電圧Ｖと電池容量との相関を示す相関データを示す図表 環境温度２５℃、放電時における二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化、充電電流の変化を示すグラフ 充電レート０．２［ＣＡ］にて充電した時の、二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化を示すグラフ 充電レート０．５［ＣＡ］にて充電した時の、二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化を示すグラフ 充電レート０．８［ＣＡ］にて充電した時の、二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化を示すグラフ 充電レート０．９［ＣＡ］にて充電した時の、二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化を示すグラフ 充電レート１．０［ＣＡ］にて充電した時の、二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化を示すグラフ 電池容量推定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 電池容量推定シーケンスの処理の詳細を示すフローチャート図 実施形態２において、環境温度２５℃、充電時における二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化、充電電流の変化を示すグラフ 到達時間と電池容量との相関を示す相関データを示す図表 電池容量推定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 電池容量推定シーケンスの処理の詳細を示すフローチャート図 残存容量推定シーケンスの処理の流れを示すフローチャート図 残存容量推定シーケンスの処理の詳細を示すフローチャート図 他の実施形態において、環境温度０℃、充電時における二次電池の電圧の変化、電圧変化量の変化、充電電流の変化を示すグラフ 他の実施形態において、到達時間と電池劣化（容量維持率）の相関を示す相関データを環境温度ごとにまとめた図表

（本実施形態の概要）
初めに、本実施形態の状態推定装置の概要について説明する。本状態推定装置では、特異点に基づいて蓄電素子の状態を推定するので、少なくとも、特異点が出現する範囲について蓄電素子を充放電させれば、蓄電素子の状態を推定できる。そのため、従来のように蓄電素子を放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電しなくても、蓄電素子の状態（一例として電池容量や内部抵抗）を推定することが出来る。従って、状態推定に要する時間を短縮することが出来る。また、状態推定条件が緩和されることから、状態推定の頻度を増加することが可能となる。

本状態推定装置では、特異点が出現する蓄電素子の電圧に基づいて、蓄電素子の状態を推定する。この場合、特異点が出現した以降は、状態推定のため、蓄電素子を充放電する必要がない。そのため、状態推定に要する時間を短縮することが出来、また、状態推定の条件を緩和できる。

本状態推定装置では、特異点が出現する蓄電素子の残存容量に基づいて、蓄電素子の状態を推定する。この場合、蓄電素子の電池容量が異なる場合でも精度良く蓄電素子の状態を推定することができる。そのため、状態推定の条件を緩和できる。

本状態推定装置では、複数の特異点から電圧が高い側の特異点を選択する。電圧の高い側の特異点は、電圧の低い側の特異点に比べて、位置の変化が小さいので、特異点が出現する電圧や到達時間を正確に計測できる。そのため、蓄電素子の状態を正確に推定できる。

本状態推定装置では、特異点の出現時から蓄電素子が設定電圧に達するまでの到達時間の長さに基づいて蓄電素子の状態を推定する。到達時間は、特異点が出現する電圧、またはそれよりやや低い電圧から設定電圧まで達するのにかかる時間を計測すれば、特定できる。そのため、従来のように蓄電素子を放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電しなくても、蓄電素子の状態を推定することが出来る。

本状態推定装置では、特異点を、充電時の電圧変化量に基づいて決定する。充電電流は充電器により制御されているので、負荷に供給される放電電流よりも安定している。そのため、特異点が検出しやすい。

本状態推定装置では、蓄電素子が設定電圧に達するか否かを、電圧検出部の検出する電圧に基づいて判断する。このようにすれば、特異点の出現時から蓄電素子の電圧が設定電圧に到達するまでの到達時間を、電圧検出部の検出値と時間の情報だけで計測出来るので、それ以外の計測値を新たに増やす必要が無い。

本状態推定装置では、設定電圧は、蓄電素子に対する充電方式が切り換わる切換電圧である。切換電圧は充電器側で検出できる。そのため、充電方式の切り換え時に充電器側から切換信号を送る構成にしておけば、状態推定装置側で、蓄電素子が設定電圧に達したか計測する必要がないので、状態推定装置の処理負担を軽減できる。

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１から図１２を参照しつつ説明する。
１．電池パックの構成
図１は、本実施形態における電池パック６０の構成を示す図である。本実施形態の電池パック６０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給するものである。

図１に示すように、電池パック６０は、複数の二次電池（単電池）１４（図２参照）から構成される組電池１２と、センサユニット３０や通信部２８等が形成された基板であるセルセンサ（以下、ＣＳ）２０とを含む複数個の電池モジュール１０を有するとともに、これらの電池モジュール１０を管理するバッテリ−マネージャー（以下、ＢＭ）６２、及び電流センサ６４を有する。ＢＭ６２及びＣＳ２０は、「状態推定装置」の一例である。また、二次電池１４が「蓄電素子」の一例である。また、二次電池１４の電池容量Ｘが「蓄電素子の状態」の一例である。

各電池モジュール１０の組電池１２及び電流センサ６４は、配線６８を介して直列に接続されており、電気自動車に搭載された充電器１８または、電気自動車等の内部に設けられた動力源等の負荷１８に接続される。充電器１８は、例えば、家庭用コンセントに接続される普通充電タイプである。充電器１８は、組電池１２の電圧を検出して、組電池１２が切換電圧に達するまでは定電流で充電を行い、切換電圧に達した以降は定電圧で充電を行うものである。

ＢＭ６２は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）７０、通信部７４を備える。図１に示すように、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ７６と、時刻を計時する計時部７７と、アナログ信号として測定される電流値Ｉをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤＣ）７８と、を有する。メモリ７６には、ＣＳ２０の動作を制御するための各種のプログラム（電池管理プログラムを含む）が記憶されており、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から読み出したプログラムに従って、後述する容量推定シーケンスを実行するなど、各部の制御を行う。また、メモリ７６には、容量推定シーケンスの実行に必要なデータ、例えば、特異点Ｐ２が出現する電圧Ｖと電池容量Ｘとの関係を示す相関データ（図４参照）が記憶されている。ＣＰＵ７０は、「制御部」の一例である。

通信部７４は、通信ライン８０を介して各電池モジュール１０のＣＳ２０と接続されており、後述するように各ＣＳ２０で測定された電圧Ｖや温度Ｄ等の情報を受け取る。ＣＰＵ７０は、これらの情報を用いて組電池１２を監視するとともに、各二次電池１４の電池容量Ｘを推定する。

なお、電池パック６０には、この他に、ユーザからの入力を受け付ける操作部（図示せず）、組電池１２の劣化状態等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部（図示せず）が設けられている。

図２に、電池モジュール１０の構成を概略的に示す。組電池１２は、繰り返し充放電可能な複数の二次電池１４から構成されている。ＣＳ２０は、電圧測定回路２４と温度センサ２６と計時部２７とを含むセンサユニット３０と通信部２８とを含む。計時部２７は電圧Ｖや温度Ｄの計測時刻を計時するものである。電圧測定回路２４は、電圧検出部の一例である。

電圧測定回路２４は、組電池１２に含まれる各二次電池１４の両端に接続され、各二次電池１４の両端間の電圧Ｖ［Ｖ］を所定期間毎に測定する。温度センサ２６は、接触式あるいは非接触式で組電池１２に含まれる各二次電池１４の温度Ｄ［℃］を所定期間毎に測定する。

通信部２８は、通信ライン８０を介してＢＭ６２と接続されており、ＣＳ２０で測定した上記電圧Ｖや温度Ｄ等の情報をＢＭ６２に送信する。ＢＭ６２は、各ＣＳ２０から送信される電圧Ｖや温度Ｄ等をメモリ７６に記憶する。

２．容量の推定原理
二次電池１４は、劣化により電池容量Ｘが減少することから、定期的に電池容量Ｘを算出する必要がある。尚、電池容量Ｘとは、電池の放電電圧が放電開始時の定格電圧から所定の放電終止電圧まで低下する間に電池から放電できる電気量であり、電流と時間の積からなるアンペア時（Ａｈ）で表される。

リチウムイオン二次電池等の二次電池１４には、電池の電極を構成する活物質や化学プロセス変化の影響により、充放電の電圧に特異点Ｐが存在することがある。特異点Ｐとは、充放電時における二次電池１４の電圧変化量が極大値となる点を意味する。また、電圧変化量とは、残存容量変化、又は時間変化に対する電圧の変化量である。

このような特異点Ｐが存在するリチウムイオン二次電池としては、３元系のリチウムイオン二次電池や、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池を例示することが出来る。尚、３元系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にＣｏ，Ｍｎ、Ｎｉの元素を含有したリチウム含有金属酸化物を用いたものであり、オリビン鉄系のリチウムイオン二次電池は、正極活物質にオリビン型リン酸鉄、すなわちリン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用いたものである。また、負極活物質はグラファイトやカーボン等を用いることが出来る。

出願人は、二次電池１４の電池容量Ｘと特異点Ｐとの関係について実験・研究を重ね、特異点Ｐの出現する位置（残存容量軸上の位置又は、時間軸上の位置）は、同じ条件（充電レート等）で充放電をした場合であれば、電池容量Ｘが異なっても、それほど変化しないことを見出した。図３は横軸を残存容量軸、縦軸を電圧軸としたグラフであり、初期容量５０Ａｈのリチウムイオン二次電池（より詳しくは、正極活物質にＣｏ，Ｍｎ、Ｎｉの元素を含有したリチウム含有金属酸化物、負極活物質にグラファイトを用いた３元系のリチウムイオン二次電池）を、環境温度２５℃で、ＳＯＣが０［％］から０．２［ＣＡ］のレートで充電した時の電圧Ｖの変化と、電圧変化量ΔＶの変化を示している。

図３の例では、電圧が概ね３．６［Ｖ］〜３．８［Ｖ］の低電圧側と、電圧が概ね３．９５［Ｖ］〜４．０６［Ｖ］の高電圧側の２か所に特異点Ｐ１、Ｐ２が現れている。尚、リチウムイオン二次電池１４の正極側と負極側の電圧を単体で計測して、電圧変化量ΔＶを調べると、正極側は特異点Ｐ１の出現する位置付近（図３の例では、残存容量が１００００［ｍＡｈ］付近）で特異点Ｐが現れ、負極側は特異点Ｐ２の出現する位置付近（図３の例では、残存容量が３１０００［ｍＡｈ］付近）で特異点Ｐが現れる。そのため、特異点Ｐ１は正極の活物質が影響していると推測でき、また、特異点Ｐ２は負極の活物質が影響していると推測できる。

そして、電圧が高い側の特異点Ｐ２は、電池の電池容量Ｘが異なっても出現する位置（残存容量軸上の位置又は、時間軸上の位置）がほとんど変化せず、電池容量Ｘの異なる３種のリチウムイオン二次電池１４Ａ〜１４Ｃは、いずれも、残存容量が３１０００［ｍＡＨ］付近で特異点Ｐ２が出現している。具体的には、リチウムイオン二次電池１４Ａは、３０７５０［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現し、リチウムイオン二次電池１４Ｂは、３１０００［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現し、リチウムイオン二次電池１４Ｃは、３１４１０［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現している。

なお、リチウムイオン二次電池１４Ａは、電池容量Ｘが３９．９［Ａｈ］で容量維持率が７９．８［％］の劣化電池であり、リチウムイオン二次電池１４Ｂは、電池容量Ｘが４４．５５［Ａｈ］で容量維持率が８９．１［％］の劣化電池である。また、リチウムイオン二次電池１４Ｃは、電池容量Ｘが５０［Ａｈ］で容量維持率が１００［％］の新品電池である。尚、容量維持率とは電池の容量を初期容量に対する比で表したものである。

一方、電池容量Ｘが減少すると、二次電池１４は、充電時の電圧上昇が早くなる。そのため、電池容量Ｘの異なるリチウムイオン二次電池１４を同じ充電レートで充電すると、特異点Ｐ２が出現する電圧に差が出来る。

すなわち、図３の例では、二次電池１４Ｃは３．９８０４［Ｖ］で特異点Ｐ２が出現し、二次電池１４Ｂは４．０１１９「Ｖ」で特異点Ｐ２が出現している。また、二次電池１４Ａは４．０５７７［Ｖ］で特異点Ｐ２が出現しており、電池容量Ｘが小さい二次電池１４ほど、特異点Ｐ２が出現する電圧が、高い傾向を示す。尚、充電レートとは、初期の電池容量に対する充電電流の相対的な比率である。

そのため、特異点Ｐ２が出現する電圧Ｖを計測することで、その二次電池１４の電池容量Ｘを推定できる。例えば、二次電池１４をＳＯＣが０［％］から充電して、特異点Ｐ２が出現する二次電池１４の電圧を計測する試験を、電池容量Ｘを変えて行い、特異点Ｐ２が出現する電圧Ｖと二次電池１４の電池容量Ｘを対応付ける相関データ（図４参照）を作成しておけば、相関データに基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定することが出来る。

尚、図５は横軸を残存容量軸、縦軸を電圧軸としたグラフであり、初期容量５０Ａｈのリチウムイオン二次電池を、環境温度２５℃で、ＳＯＣが１００［％］から０．２［ＣＡ］のレートで放電した時の電圧Ｖの変化と、電圧変化量ΔＶの変化を示している。図３と同様、リチウムイオン二次電池１４Ａは、電池容量Ｘが３９．９［Ａｈ］で容量維持率が７９．８［％］の劣化電池であり、リチウムイオン二次電池１４Ｂは、電池容量Ｘが４４．５５［Ａｈ］で容量維持率が８９．１［％］の劣化電池である。また、リチウムイオン二次電池１４Ｃは、電池容量Ｘが５０［Ａｈ］で容量維持率が１００［％］の新品電池である。

図５に示すように、二次電池１４を放電した場合も、充電した場合と同様に、特異点Ｐ２が出現する電圧は、電池容量Ｘが小さい電池ほど、高い傾向を示す。しかし、放電時の場合、特異点Ｐ２の出現する電圧は、二次電池１４Ｃが、３．９３７５［Ｖ］、二次電池１４Ｂが、３．９６２８「Ｖ」、二次電池１４Ａが、３．９９２０［Ｖ］であり、充電時における特異点Ｐ２の出現する電圧より、いずれも低い傾向を示す。そのため、図４の相関データは、放電用と充電用をそれぞれ作成しておくことが好ましい。

同図に示すように、放電時の場合、特異点Ｐ２の出現する残存容量は、充電時における特異点Ｐ２の出現する残存容量より、いずれも高い傾向を示す。具体的には、リチウムイオン二次電池１４Ａは、３３０００［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現し、リチウムイオン二次電池１４Ｂは、３３２５０［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現し、リチウムイオン二次電池１４Ｃは、３３８３０［ｍＡＨ］で特異点Ｐ２が出現している。

また、室温２５℃の条件で、５０Ａｈのリチウムイオン二次電池（より詳しくは、３元系のリチウムイオン二次電池）１４を、充電レートを変えて電圧を計測し、充電レートと特異点Ｐ２の関係を調べた。図６〜図１０に示すように充電レートが０．２［ＣＡ］〜０．９［ＣＡ］では特異点Ｐ２が明確に現れるのに対して、充電レートが１［ＣＡ］では、明確な特異点Ｐ２が現れなくなる。そのため、充電レートは低い方がよく、０．９［ＣＡ］以下が好ましい。

３．特異点の判別方法
図３や図５に示すように、特異点Ｐは複数存在、すなわち特異点Ｐ１と特異点Ｐ２とが存在するので、電圧変化量ΔＶから特異点Ｐが検出された場合、その特異点Ｐが、特異点Ｐ２かどうかを判別する必要がある。

特異点Ｐ２の判別は、充電開始電圧Ｖｏに基づいて行うことが出来る。具体的には、充電開始電圧Ｖｏが、特異点Ｐ１が現れる電圧Ｖ１より低い場合、充電開始後、特異点Ｐ１が最初に出現し、その後特異点Ｐ２が出現するので、２番目に出現する特異点Ｐが、特異点Ｐ２であると判別できる。一方、充電開始電圧Ｖｏが、特異点Ｐ１が現れる電圧Ｖ１と特異点Ｐ２が現れる電圧Ｖ２の間の場合、充電開始後、特異点Ｐ１は出現せず、特異点Ｐ２だけが出現するので、最初に出現する特異点Ｐが、特異点Ｐ２であると判断できる。尚、充電開始電圧Ｖｏの他にも、電圧と相関性のあるパラメータ、例えば、充電開始時のＳＯＣや、充電開始時の残存容量に基づいて、特異点Ｐを判別することも可能である。

４．容量推定シーケンス
次に、二次電池１４の電池容量Ｘを推定する容量推定シーケンスについて図１１、図１２を参照して説明する。容量推定シーケンスは、二次電池１４の充電時にＢＭ６２のＣＰＵ７０により実行される。

ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始したか否かを判断する（Ｓ１００）。ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始していないと判断した場合（Ｓ１００：ＮＯ）、待機し、充電器１８による充電が開始したと判断した場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測を開始させる（Ｓ１０、Ｓ１１０）。ＣＳ２０による二次電池１４の電圧Ｖの計測と、温度Ｄの計測は、規定の周期で継続される。そして、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０に計測させた二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を、計測した時間の情報と共に通信ライン８０を通じてＢＭ６２へ送信させる。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ３）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した時間の情報（例えば、ｔ３）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１１０）。なお、図１２のＳ１００からＳ１１０までの処理が、図１１の電圧計測開始（Ｓ１０）に相当する。

ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信すると、特異点Ｐの検出を開始する（Ｓ２０）。具体的には、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信してから、二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄを、次にＣＳ２０に計測させるまでの時間（基準時間）が経過したか否かを判断する（Ｓ１２０）。ＣＰＵ７０は、基準時間が経過していないと判断した場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、待機し、基準時間が経過したと判断した場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測させる（Ｓ１３０）。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ４）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した時間の情報（例えば、ｔ４）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１３０）。

ＣＰＵ７０は、メモリ７６から二次電池１４の電圧Ｖのデータ（例えば、Ｖ３、Ｖ４）と、電圧Ｖの計測時間ｔのデータ（例えば、ｔ３、ｔ４）を読み出して、各計測時間ｔにおける電圧変化量ΔＶを算出（下記の（１）式参照）する（Ｓ１４０）。そして、ＣＰＵ７０は、各計測時間ｔにおける電圧変化量ΔＶの大きさを比較して、電圧変化量ΔＶの極大点であるか否かを判断する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ７０は、極大点でないと判断した場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１１０に戻る。ＣＰＵ７０は、極大点であると判断した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、上述した判別方法（充電開始電圧Ｖｏに基づく判別方法）に従い、電圧が高い側の極大点である特異点Ｐ２を検出し、更に特異点Ｐ２の出現する電圧を検出する（Ｓ１６０）。尚、Ｓ２０が特異点検出処理、特異点検出ステップに対応する。また、図１２のＳ１２０からＳ１５０までの処理が、図１１の特異点検出（Ｓ２０）に相当する。

ΔＶ＝（Ｖ４−Ｖ３）／（ｔ４−ｔ３）・・・・・（１）式

尚、上記では、ＣＰＵ７０は、時間変化に対する電圧変化量ΔＶの極大値を算出することにより特異点Ｐを検出しているが、残存容量変化に対する電圧変化量ΔＶの極大値を算出することにより、特異点Ｐを検出してもよい。

そして、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐ２と特異点Ｐ２の出現する電圧を検出すると、メモリ７６から相関データを読み出して（Ｓ１７０）、二次電池１４の電池容量Ｘを推定する（Ｓ４０、Ｓ１８０）。すなわち、ＣＰＵ７０は、Ｓ２０にて検出した特異点Ｐ２の出現する電圧を相関データに参照し、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖと対応付けされた電池容量Ｘを、その二次電池１４の電池容量Ｘに推定する。例えば、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖが「Ｖａ」であった場合、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘを「Ｘａ」であると推定する。その後、二次電池１４の充電完了に伴い、ＣＰＵ７０は、容量推定シーケンスを終了する。尚、Ｓ４０が推定処理、推定ステップに対応する。また、図１２のＳ１６０からＳ１８０までの処理が、図１１の電池容量推定（Ｓ４０）に相当する。

５．本実施形態の効果
本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐの出現する二次電池１４の電圧に基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定する。そのため、ＣＰＵ７０は、充電開始電圧Ｖｏから充電を開始した場合、特異点Ｐ２が出現するまでの間は、少なくとも二次電池１４を充電する必要があるが、特異点Ｐ２が出現した以降は、二次電池１４を充電する必要がない。従って、従来のように二次電池１４を放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電しなくても、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘを推定することが出来る。従って、電池容量Ｘの推定に要する時間を短縮することが出来る。また、電池容量Ｘの推定条件が緩和されることから、ＣＰＵ７０は、容量推定の頻度を増加することが可能となる。

本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、複数の特異点Ｐ１、Ｐ２がある場合、電圧Ｖが高い側の特異点Ｐ２を選択して、電池容量Ｘを推定する。電圧Ｖが高い側の特異点Ｐ２は、電圧Ｖが低い側の特異点Ｐ１に比べて、位置の変化が小さいので、ＣＰＵ７０は、特異点が出現する電圧Ｖを正確に計測できる。そのため、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘを正確に推定できる。

本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐを、充電時の電圧変化量に基づいて決定する。充電電流は充電器１８により制御されているので、負荷に供給される放電電流よりも安定している。そのため、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐが検出しやすい。

＜実施形態２＞
実施形態１では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐの出現する二次電池１４の電圧に基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定した。実施形態２では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐの出現時から二次電池１４が設定電圧に達するまでの到達時間Ｔの長さに基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定する。

具体的に説明すると、実施形態１にて説明したように、特異点Ｐの出現する位置（残存容量軸上の位置又は、時間軸上の位置）は、同じ条件（充電レート等）で充放電をした場合であれば、電池容量Ｘが異なっても、それほど変化しない。図１３は横軸を時間軸、縦軸を電圧軸、電流軸としたグラフであり、初期容量５０Ａｈのリチウムイオン二次電池を、ＳＯＣが０［％］から０．２［ＣＡ］のレートで充電した時の電圧Ｖの変化と、電圧変化量ΔＶの変化を示している。

一方、電池容量Ｘが減少すると、二次電池１４は、充電時の電圧上昇が早くなる。そのため、電池容量Ｘの異なるリチウムイオン二次電池１４を同じ充電レートで充電すると、図１３に示すように、電圧が所定の設定電圧に達する時間に差が出来る。図１３の例では、二次電池１４Ｃは設定電圧の４．１［Ｖ］に「時刻ｔｃ」で達している。一方、二次電池１４Ｂは「時刻ｔｂ」、二次電池１４Ａは「時刻ｔａ」で、設定電圧の４．１［Ｖ］に達しており、電池容量Ｘが小さいほど、設定電圧に早く到達する。

以上のことから、特異点Ｐ２の出現時ｔ２を基準とした設定電圧までの到達時間ＴＡ〜ＴＣは、二次電池１４Ａ〜１４Ｃの電池容量Ｘが少ないほど短くなる。そのため、到達時間Ｔの長さを計測することで、その二次電池１４の電池容量Ｘを推定できる。例えば、到達時間Ｔの長さを計測する試験を、電池容量Ｘを変えて行い、到達時間Ｔと二次電池１４の電池容量Ｘを対応付ける相関データ（図１４参照）を作成しておけば、相関データに基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定することが出来る。

上記では設定電圧を４．１［Ｖ］にした例を説明したが、設定電圧は４．１［Ｖ］に限定されるものではなく、それ以外の数値であってもよい。具体的には、充電時の電圧変化を利用して到達時間Ｔを計測する場合であれば、特異点Ｐが出現する電圧より高い電圧であればよく、この例では、特異点Ｐ２が３．９５［Ｖ］〜４．０５［Ｖ］付近で出現しているので、設定電圧は少なくとも、４．０５Ｖより大きい電圧であればよい。

一方、放電時の電圧変化を利用して到達時間Ｔを計測する場合であれば、特異点Ｐが出現する電圧より低い電圧であればよく、この例では、特異点Ｐ２が３．９５［Ｖ］〜４．０５［Ｖ］付近で出現しているので、設定電圧は少なくとも、３．９５Ｖより低い電圧であればよい。

次に、二次電池１４の電池容量Ｘを推定する容量推定シーケンスについて図１５、図１６を参照して説明する。容量推定シーケンスは、二次電池１４の充電時にＢＭ６２のＣＰＵ７０により実行される。

ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始したか否かを判断する（Ｓ１００）。ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始していないと判断した場合（Ｓ１００：ＮＯ）、待機し、充電器１８による充電が開始したと判断した場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測を開始させる（Ｓ１０、Ｓ１１０）。ＣＳ２０による二次電池１４の電圧Ｖの計測と、温度Ｄの計測は、規定の周期で継続される。そして、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０に計測させた二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を、計測した時間の情報と共に通信ライン８０を通じてＢＭ６２へ送信させる。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ３）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した時間の情報（例えば、ｔ３）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１１０）。なお、図１６のＳ１００からＳ１１０までの処理が、図１５の電圧計測開始（Ｓ１０）に相当する。

ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信すると、特異点Ｐの検出を開始する（Ｓ２０）。具体的には、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信してから、二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄを、次にＣＳ２０に計測させるまでの時間（基準時間）が経過したか否かを判断する（Ｓ１２０）。ＣＰＵ７０は、基準時間が経過していないと判断した場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、待機し、基準時間が経過したと判断した場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測させる（Ｓ１３０）。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ４）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した時間の情報（例えば、ｔ４）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１３０）。

ＣＰＵ７０は、メモリ７６から二次電池１４の電圧Ｖのデータ（例えば、Ｖ３、Ｖ４）と、電圧Ｖの計測時間ｔのデータ（例えば、ｔ３、ｔ４）を読み出して、各計測時間ｔにおける電圧変化量ΔＶを算出（実施形態１の（１）式参照）する（Ｓ１４０）。そして、ＣＰＵ７０は、各計測時間ｔにおける電圧変化量ΔＶの大きさを比較して、電圧変化量ΔＶの極大点であるか否かを判断する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ７０は、極大点でないと判断した場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１１０に戻る。ＣＰＵ７０は、極大点であると判断した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、上述した判別方法（充電開始電圧Ｖｏに基づく判別方法）に従い、電圧が高い側の極大点である特異点Ｐ２を検出し、更に特異点Ｐ２の出現する電圧を検出する（Ｓ１６０）。尚、Ｓ２０が特異点検出処理、特異点検出ステップに対応する。また、図１６のＳ１２０からＳ１５０までの処理が、図１５の特異点検出（Ｓ２０）に相当する。

その後、ＣＰＵ７０はＣＳ２０の計測した二次電池１４の電圧Ｖを設定電圧（一例として４．１［Ｖ］）と比較する処理を行い（Ｓ２１０）、特異点Ｐ２の出現時ｔ２から二次電池１４が設定電圧に達するまでの到達時間Ｔを計測する。具体的には、ＣＰＵ７０は、二次電池１４が設定電圧に達する時間を比較処理の結果と計時部２７が計測する計測時刻から取得することにより、特異点Ｐ２の出現時ｔ２から二次電池１４が設定電圧に達するまでの到達時間Ｔを計測する。尚、Ｓ３０が到達時間計測処理に対応する。

より詳細には、ＣＰＵ７０は、到達時間Ｔの計測を開始し（Ｓ２００）、二次電池１４の電圧Ｖが設定電圧に達しているか否かを判断する（Ｓ２１０）。ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電圧Ｖが設定電圧に達していないと判断した場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ２００に戻り、二次電池１４の電圧Ｖが設定電圧に達したと判断した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、到達時間Ｔの計測を終了する（Ｓ２２０）。なお、図１６のＳ１６０からＳ２２０までの処理が、図１５の到達時間計測（Ｓ３０）に相当する。

そして、ＣＰＵ７０は、到達時間Ｔを計測し終えると、次に、メモリ７６から相関データを読み出して（Ｓ１７０）二次電池１４の電池容量Ｘを推定する（Ｓ４０、Ｓ１８０）。すなわち、ＣＰＵ７０は、相関データにて各到達時間Ｔと対応付けされた電池容量Ｘを、その二次電池１４の電池容量Ｘに推定する。例えば、到達時間Ｔが「Ｔ１」であった場合、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘを「Ｘ１」であると推定する。その後、二次電池１４の充電完了に伴い、ＣＰＵ７０は、容量推定シーケンスを終了する。尚、Ｓ４０が推定処理、推定ステップに対応する。また、図１６のＳ１７０からＳ１８０までの処理が、図１５の電池容量推定（Ｓ４０）に相当する。

本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐの出現時から二次電池１４が設定電圧に達するまでの到達時間Ｔの長さに基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定する。ＣＰＵ７０は、到達時間Ｔは特異点Ｐよりやや低い電圧から設定電圧までを計測すれば、特定できる。そのため、ＣＰＵ７０は、従来のように二次電池１４を放電終止状態から満充電条件を満たすまで充放電しなくても、二次電池１４の電池容量Ｘを推定することが出来る。従って、ＣＰＵ７０は、電池容量Ｘの推定に要する時間を短縮することが出来る。また、電池容量Ｘの推定条件が緩和されることから、ＣＰＵ７０は、容量推定の頻度を増加することが可能となる。

本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、複数の特異点Ｐから電圧Ｖが高い側の特異点Ｐ２を、到達時間計測の基準となる特異点に決定する。電圧Ｖが高い側の特異点Ｐ２は、電圧Ｖが低い側の特異点Ｐ１に比べて、位置の変化が小さいので、到達時間計測の基準として最適である。すなわち、ＣＰＵ７０は、位置の変化が小さい特異点Ｐ２を基準に到達時間Ｔを計測した方が、容量差に応じて到達時間Ｔの差が明確に現れる。従って、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘを正確に推定できる。

ＣＳ２０は二次電池１４の電圧を規定の周期で計測し、ＢＭ６２はＣＳ２０の計測値に基づいて二次電池１４の状態を監視している。本実施形態のＢＭ６２では、二次電池１４の電圧Ｖが設定電圧に達したかどうかを、ＣＳ２０の計測値（二次電池１４の電圧）から判断している。そのため、特異点Ｐ２の出現時ｔ２から二次電池１４の電圧Ｖが設定電圧に到達するまでの到達時間Ｔを、ＣＳ２０やＢＭ６２が元から計測しているデータ（二次電池１４の電圧Ｖと、計測時刻の情報）だけで算出することが出来るので、ＢＭ６２で新たに計測値を増やす必要が無い。

＜実施形態３＞
実施形態２では、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０の計測した二次電池１４の電圧Ｖを設定電圧（一例として４．１［Ｖ］）と比較する処理を行い、特異点Ｐ２の出現時ｔ２から二次電池１４が設定電圧に達するまでの到達時間Ｔを計測する構成とした。実施形態３では、ＣＰＵ７０は、充電方式の切換わりを通知する切換信号Ｓｒを利用して到達時間Ｔを計測する。

具体的に説明すると、充電器１８の充電方式はＣＣ・ＣＶ（定電流・定電圧）方式であり、二次電池１４が切換電圧（一例として４．１［Ｖ］）に達すると、ＣＰＵ７０は、定電流充電から定電圧充電に切り換える。

実施形態３では、ＣＰＵ７０は、設定電圧を切換電圧と同じ電圧値に設定し、充電器１８からＢＭ６２に対して充電方式の切換わりを通知する切換信号Ｓｒ、すなわち二次電池１４の電圧が４．１［Ｖ］に達したことを通知する信号を送信させる構成とする。

このようにすれば、実施形態２と同様に、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０の計測した二次電池１４の電圧Ｖに基づいて特異点Ｐ２の出現時ｔ２を検出すれば、後は、特異点Ｐ２の出現時ｔ２から切換信号Ｓｒを受信するまでの時間を計時部７７で計測させることにより、到達時間Ｔを計測することが出来る。

実施形態３では、ＣＰＵ７０は、切換信号Ｓｒを利用して到達時間Ｔを計測するので、ＢＭ６２側で二次電池１４が設定電圧に達したかどうかを検出する処理を行う必要がなくなることから、ＢＭ６２の処理負担を軽減することが出来る。

＜実施形態４＞
実施形態１では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐの出現する二次電池１４の電圧に基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定した。実施形態４では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐ２が出現した時の残存容量を推定し、当該残存容量を二次電池１４の残存容量とする。

具体的に説明すると、実施形態１で図３および図５を用いて説明したように、特異点Ｐ２の出現する位置（残存容量軸上の位置又は、時間軸上の位置）は、同じ条件（充電レート等）で充放電をした場合であれば、電池容量Ｘが異なっても、それほど変化しない。具体的には、充電時では、最も残存容量の少ない二次電池１４Ａと、最も残存容量の多い二次電池１４Ｃとの差は、６６０［ｍＡｈ］である。また、放電時では、最も残存容量の少ない二次電池１４Ａと、最も残存容量の多い二次電池１４Ｃとの差は、８５０［ｍＡｈ］である。仮に５００００［ｍＡｈ］を基準（電池容量）とした場合、ＣＰＵ７０は、高々２％の誤差で残存容量を推定することができる。

そのため、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐ２が出現した時の残存容量を二次電池１４の残存容量と推定することで、精度良く二次電池１４の残存容量を推定できる。例えば、二次電池１４をＳＯＣが０［％］から充電して、特異点Ｐ２が出現する二次電池１４の残存容量を推定する試験を、電池容量Ｘを変えて行い、特異点Ｐ２が出現する残存容量を固定値Ｚとして作成しておけば、当該固定値Ｚを二次電池１４の残存容量とすることが出来る。なお、固定値Ｚは、電残存容量を多く見積もってしまい、二次電池１４によって駆動される負荷が突然停止してしまうこと（以下、電欠という）へのリスクを小さくするため、上記試験で得られた残存容量の内、最小値の方がより好ましい。

また、図３で特異点Ｐ２が出現した時の二次電池１４の残存容量は、図５で同じ電池容量Ｘで特異点Ｐ２が出現した時の二次電池１４の残存容量に比べて、２０００［ｍＡｈ］程度低い傾向を示している。そのため、二次電池１４をＳＯＣが０［％］から充電して、特異点Ｐ２が出現した時の二次電池１４の残存容量を計測する試験と、二次電池１４をＳＯＣが１００［％］から放電して、特異点Ｐ２が出現した時の二次電池１４の残存容量を計測する試験とを、電池容量Ｘを変えて行う。そして、同じ電池容量Ｘにおいて、特異点Ｐ２が出現した時の二次電池１４の残存容量の充電時と放電時との比率Ｗを求めておくことが好ましい。これにより、固定値Ｚと比率Ｗとの積を算出すれば、二次電池１４の充電時および放電時での残存容量を推定することができる。なお、比率Ｗは、電欠のリスクを小さくするため、上記試験で得られた比率の内、最小値の方がより好ましい。

次に、二次電池１４の電池容量Ｘを推定する容量推定シーケンスについて、図１７、および図１８を参照して説明する。容量推定シーケンスは、二次電池１４の充電時にＢＭ６２のＣＰＵ７０により実行される。

具体的には、ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始したか否かを判断する（Ｓ１００）。ＣＰＵ７０は、充電器１８による充電が開始していないと判断した場合（Ｓ１００：ＮＯ）、待機し、充電器１８による充電が開始したと判断した場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測を開始させる（Ｓ１０、Ｓ１１０）。ＣＳ２０による二次電池１４の電圧Ｖの計測と、温度Ｄの計測は、規定の周期で継続される。そして、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０に計測させた二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を、計測した残存容量の情報と共に通信ライン８０を通じてＢＭ６２へ送信させる。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ３）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した残存容量の情報（例えば、ｚ４）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１１０）。また、図１８のＳ１００からＳ１１０までの処理が、図１７の電圧計測開始（Ｓ１０）に相当する。

ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信すると、特異点Ｐの検出を開始する（Ｓ２０）。具体的には、ＣＰＵ７０は、ＣＳ２０から二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの情報を受信してから、二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄを、次にＣＳ２０に計測させる残存容量（基準残存容量）を超えたか否かを判断する（Ｓ３２０）。ＣＰＵ７０は、基準残存容量を超えていないと判断した場合（Ｓ３２０：ＮＯ）、待機し、基準時間が経過したと判断した場合（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、ＣＳ２０に二次電池１４の電圧Ｖや温度Ｄの計測させる（Ｓ１３０）。ＣＰＵ７０は、ＢＭ６２へ送信させた電圧Ｖや温度Ｄの情報（例えば、Ｖ４）を、ＡＤＣ７８にてデジタル値に変換させた後、計測した残存容量の情報（例えば、ｚ４）と共にメモリ７６に記憶する（Ｓ１３０）。

ＣＰＵ７０は、メモリ７６から二次電池１４の電圧Ｖのデータと、電圧Ｖの残存容量ｚの計測データ（例えば、ｚ３、ｚ４）を読み出して、各残存容量ｚにおける電圧変化量ΔＶを算出（下記の（２）式参照）する（Ｓ１４０）。そして、ＣＰＵ７０は、各残存容量ｚにおける電圧変化量ΔＶの大きさを比較して、電圧変化量ΔＶの極大点であるか否かを判断する（Ｓ１５０）。ＣＰＵ７０は、極大点でないと判断した場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１１０に戻る。ＣＰＵ７０は、極大点であると判断した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、上述した判別方法（充電開始電圧Ｖｏに基づく判別方法）に従い、電圧が高い側の極大点である特異点Ｐ２を検出し、更に特異点Ｐ２の出現する残存容量を検出する（Ｓ１６０）。尚、Ｓ２０が特異点検出処理、特異点検出ステップに対応する。また、図１８のＳ１２０からＳ１５０までの処理が、図１７の特異点検出（Ｓ２０）に相当する。

ΔＶ＝（Ｖ４−Ｖ３）／（ｚ４−ｚ３）・・・・・（２）式

そして、ＣＰＵ７０は、メモリ７６から固定値Ｚを読み出して（Ｓ３６０）、二次電池１４の残存容量を推定する（Ｓ３７０）。なお、図１８のＳ３６０からＳ３７０までの処理が、図１７の残存容量推定（Ｓ５０）に相当する。

本実施形態のＢＭ６２では、ＣＰＵ７０は、特異点Ｐ２が出現した時の残存容量を二次電池１４の残存容量と推定する。これによって、ＣＰＵ７０は、二次電池１４の電池容量Ｘが不明であっても、二次電池１４の残存容量を推定することができる。従って、残存容量の推定条件が緩和されることから、ＣＰＵ７０は、残存容量推定の頻度を増加することが可能となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１〜４では、蓄電素子の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限らず、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気化学現象を伴うキャパシタ等であってもよい。

（２）上記実施形態２では、二次電池１４を充電させた時の電圧を計測して二次電池１４の電池容量Ｘを推定したが、二次電池１４を放電させた時の電圧を計測して二次電池１４の電池容量Ｘを推定してもよい。すなわち、特異点Ｐや到達時間Ｔを、放電時の電圧変化量ΔＶや放電時の電圧Ｖから検出するようにしてもよい。また、到達時間Ｔを計測する際に使用する、計測時刻等の時間の情報は外部から取得するようにしてもよい。また、電圧変化量ΔＶは、残存容量変化に対する電圧の変化量であってもよい。

（３）上記実施形態１〜４では、定電流・定電圧方式の充電器１８を例示したが、定電力・定電圧方式の充電器１８を使用することが可能である。

（４）上記実施形態１〜４では、制御部の一例としてＣＰＵ７０を例挙げた。制御部は複数のＣＰＵを備える構成や、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路を備える構成や、ハード回路及びＣＰＵの両方を備える構成でもよい。要するに、制御部は、上記の容量推定シーケンスを、ソフト処理またはハード回路を利用して実行するものであればよい。

（５）実施形態１では、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖと二次電池１４の電池容量Ｘを対応付ける相関データ（図４）に基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定するようにした。
以下、説明するように、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖは、電池容量Ｘが同じ電池でも、環境温度により異なり、環境温度が低い程、低い傾向を示す。そのため、特異点Ｐ２の出現する電圧と二次電池の電池容量Ｘを対応つける相関データ（図４の相関データ）は、環境温度ごとに設けるようにすることが好ましい。

図１９は、図３と同様の二次電池１４Ａ、１４Ｂを、環境温度０℃で、ＳＯＣが１００［％］から０．２［ＣＡ］のレートで放電した時の電圧Ｖの変化と、電圧変化量ΔＶの変化を示している。図３に示すように、環境温度が２５℃の場合、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖは、二次電池１４Ａが４．０５７７［Ｖ］、二次電池１４Ｂが４．０１１９［Ｖ］であるのに対して、図１９に示すように、環境温度が０℃の場合、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖは、二次電池１４Ａが４．０５２４［Ｖ］、二次電池１４Ｂが４．００７８［Ｖ］である。このように、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖは、電池容量Ｘが同じ電池でも、環境温度により異なり、環境温度が低い程、低い傾向を示す（放電時も同様の傾向を示す）。そのため、特異点Ｐ２の出現する電圧と二次電池の電池容量Ｘを対応つける相関データ（図４の相関データ）は、環境温度ごとに設けるようにすることが好ましい。

（６）また、実施形態２では、到達時間Ｔと二次電池１４の電池容量Ｘを対応付ける相関データ（図１４）に基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定するようにした。相関データは、図２０に示すように、環境温度ごとに設けるようにしてもよい。特異点Ｐの出現時から設定電圧までの到達時間Ｔは、二次電池１４の内部抵抗ｒにより影響を受ける。内部抵抗ｒの値は環境温度の影響により変化するので、上記のように、相関データを環境温度ごとに設けておけば、電池劣化（容量維持率）を正確に推定出来る。尚、二次電池１４の容量維持率が同じ場合、環境温度が低いほど、到達時間Ｔが短くなるが、その理由は、以下の通りである。

Ｖ＝Ｅ＋ｒ×Ｉ・・・・・・・（３）式
「Ｖ」は、二次電池１４の端子電圧である。
「Ｅ」は、二次電池１４の開放電圧である。
「ｒ」は、二次電池１４の内部抵抗である。
「Ｉ」は、二次電池１４の充電電流である。

二次電池１４の内部抵抗ｒは、環境温度により異なり、環境温度が低い程、増大する傾向となる。従って、二次電池１４の容量維持率が同じ（すなわち、同一の劣化状態）であれば、環境温度が低いほど、内部抵抗ｒは大きくなる。一方、二次電池１４の開放電圧Ｅは、環境温度に関係なく一定と考えられるため、二次電池１４の端子電圧Ｖは環境温度が低いほど高くなる。そのため、特異点Ｐの現れる電圧は、環境温度が低いほど高くなる。以上のことから、電池容量Ｘの推定に用いる設定電圧と特異点Ｐの現れる電圧Ｖとの電圧差は、環境温度が低いほど小さくなるため、環境温度が低いほど到達時間Ｔが短くなる。

（７）実施形態１では、蓄電素子の「状態」の一例に、二次電池１４の「電池容量」Ｘを例示し、特異点Ｐの出現する電圧Ｖに基づいて二次電池１４の電池容量Ｘを推定した。蓄電素子の「状態」は、二次電池１４の電池容量Ｘに限定されるものではなく、例えば、二次電池１４の「内部抵抗」ｒであってもよい。すなわち、二次電池１４の電池容量（劣化の程度）Ｘと二次電池１４の内部抵抗ｒは相関性があるため、二次電池１４の内部抵抗ｒと特異点Ｐの出現する電圧Ｖにも相関性がある。そのため、特異点Ｐの出現する電圧Ｖに基づいて二次電池１４の内部抵抗ｒを推定することが可能である。具体的には、特異点Ｐの出現する電圧Ｖを計測する試験を、内部抵抗ｒが異なる２次電池（初期容量は同じ）１４に対して行い、特異点Ｐの出現する電圧と二次電池１４の内部抵抗ｒを対応付ける相関データ（図４相当のデータ）を作成しておけば、相関データに基づいて、特異点Ｐの出現する電圧から二次電池１４の内部抵抗ｒを推定することが出来る。また、同様、到達時間Ｔと二次電池１４の内部抵抗ｒを対応付ける相関データ（図４相当のデータ）を作成しておけば、相関データに基づいて、到達時間Ｔの長さから二次電池１４の内部抵抗ｒを推定することが出来る。

（８）実施形態１では、特異点Ｐ２を充電開始電圧Ｖｏに基づいて判別する方法を例に挙げたが、特異点Ｐの判別は、充電開始電圧Ｖｏに着眼した判別方法以外にも、二次電池１４が設定電圧（この例では、４．１Ｖ）に達する時刻に近いタイミングで検出された特異点Ｐを、到達時間計測の基準となる特異点と判断してもよい。また、特異点Ｐが検出された時の電圧を、特異点Ｐ２が出現する電圧の範囲と比較して、その特異点Ｐが、特異点Ｐ２かどうか判別してもよい。また、複数の判別方法を併用して特異点を判別するようにすると、判別精度が高くなり好ましい。

（９）実施形態１〜４では、電池パック６０を電気自動車やハイブリッド車に搭載した例を示したが、本発明の適用対象は、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド車（ＨＶ）に限定されるものではなく、二次電池１４等の蓄電素子を使用する装置やシステムであれば、広く適用することが可能である。例えば、電車、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）に適用することが出来る。また、ホームエネルギーマネージメントシステム（ＨＥＭＳ）等の蓄電機能を備えたエネルギーシステムに適用することも可能である。また、本発明の実施態様は、装置以外に、二次電池１４等の蓄電素子の状態を推定する状態推定方法や、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様とすることが出来る。

（１０）実施形態４では、特異点Ｐ２が出現する残存容量を固定値Ｚとして、当該固定値Ｚを二次電池１４の残存容量とした。しかし、図１９を用いて上記で説明した通り、特異点Ｐ２の出現する電圧Ｖは、電池容量Ｘが同じ電池でも、環境温度により異なり、環境温度が低い程、低い傾向を示す。そして当該傾向は、特異点Ｐ２が出現した時の残存容量でも同様に当てはまる（ただし、放電時は、環境温度が低い程、高い傾向を示す）。そのため、特異点Ｐ２の出現時の二次電池１４の残存容量と環境温度とを対応付ける相関データを、環境温度ごとに設けてもよい。

（１１）実施形態４では、固定値Ｚは、電欠のリスクを小さくするため、上記試験で得られた残存容量の内、最小値である構成を例に挙げた。しかしこれに限らず、固定値Ｚは、上記試験で得られた残存容量の最大値でもよく、平均値でもよい。

（１２）実施形態４では、比率Ｗは、電欠のリスクを小さくするため、上記試験で得られた比率の内、最小値である構成を例に挙げた。しかしこれに限らず、比率Ｗは、上記試験で得られた比率の最大値でもよく、平均値でもよい。

１２：組電池、１４：二次電池、１８：充電器、２０：ＣＳ、２４：電圧測定回路、３０：センサユニット、６０：電池パック、６２：ＢＭ、７０：ＣＰＵ、７６：メモリ、Ｐ：特異点、Ｔ：到達時間、Ｘ：電池容量

Claims (6)

1. 蓄電素子の状態を推定する状態推定装置であって、
   前記蓄電素子の電圧を検出する電圧検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記電圧検出部により検出される前記蓄電素子の電圧に基づいて、充放電時における前記蓄電素子の電圧変化量の極大値である特異点を検出する特異点検出処理と、
   前記特異点検出処理にて検出した特異点に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する推定処理と、を行い、
   前記制御部は、
   前記特異点検出処理にて検出された特異点の出現時を基準として前記蓄電素子が設定電圧に達するまでの到達時間を計測する到達時間計測処理を行い、
   前記推定処理にて、前記到達時間計測処理にて計測した到達時間の長さに基づいて前記蓄電素子の状態を推定する状態推定装置。
2. 請求項１に記載の状態推定装置であって、
   複数の特異点が存在する場合、前記制御部は前記特異点検出処理にて、電圧が高い側の特異点を選択する状態推定装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の状態推定装置であって、
   前記制御部は、前記蓄電素子が前記設定電圧に達するか否かを、前記電圧検出部の検出する前記蓄電素子の電圧に基づいて判断する状態推定装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の状態推定装置であって、
   前記設定電圧は、前記蓄電素子に対する充電方式が切り換わる切換電圧である状態推定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の状態推定装置であって、
   前記制御部は前記特異点検出処理にて、前記特異点を、充電時の電圧変化量に基づいて決定する状態推定装置。
6. 蓄電素子の状態を推定する状態推定方法であって、
   電圧検出部により検出される前記蓄電素子の電圧に基づいて、充放電時における前記蓄電素子の電圧変化量の極大値である特異点を検出する特異点検出ステップと、
   前記特異点検出ステップにて検出した特異点に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する推定ステップと、を含み、
   前記特異点検出ステップでは、検出された特異点の出現時を基準として前記蓄電素子が設定電圧に達するまでの到達時間を計測し、
   前記推定ステップでは、計測した到達時間の長さに基づいて前記蓄電素子の状態を推定する状態推定方法。

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