JP6469485B2 - 電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムに関する。

組電池は、多数のセルを直列接続することで大きな電力を供給することができるようにした電池である。組電池は、電気自動車（Electric Vehicle：ＥＶ）や、メガソーラなどの太陽光発電及び風力発電などの蓄電池といった様々なものに用いられている。例えば、電気自動車における組電池は、充電設備からの充電により電気を蓄積し、蓄積した電気から車両を駆動するモータへ電力を供給する。

電気自動車（ＥＶ）は、環境負荷も少なく、効率も高く、多様なエネルギーからの電気が利用できるなどのメリットから、普及が進められている。近年では、電気自動車の一般販売や急速充電スタンドなどといったインフラ整備も始まっている。また、環境負荷の観点から、メガソーラや風力発電なども設備の増大が見込まれている。このように、組電池を用いる様々な機械や施設などの増大から、組電池の利用は増加の一途をたどっている。

ただし、組電池を長期間使用した場合、例えば電気自動車であれば、搭載している組電池が劣化することが考えられる。その上、組電池の劣化により電気自動車自体の性能変化が発生することが考えられる。特に、組電池の電池容量は、経過時間や充放電時間などといった使用の度合いに応じて、徐々に劣化して、電池容量が減少する。

このような組電池の劣化は、電気自動車に限らず、組電池を使用している他の装置においても同様に発生する。そこで、時間の経過などの使用の度合いにしたがって、組電池の劣化を逐次判定することが好ましい。

組電池の劣化の判定の従来技術としては、例えば、多段階充電等での、一定量の第１電圧で所定の充電を行い、途中から第２電圧で充電を継続し、第２電圧による充電にかかった時間を用いて劣化を判定する技術が提案されている。また、定電流充電を行った時間に基づいて電池の劣化を判定する技術が提案されている。

特開２０１３−０５７６０３号公報 特開２００１−２８６０６４号公報

しかしながら、電気自動車などで実際に使用されている組電池は、取り付けられている装置から取り外すことが困難である。そのため、組電池に対しての定電流の充電や放電を実行することはエネルギーや時間の消費を伴い、実際には実行することが難しい。

同様に、定電流充電に掛かった時間により電池の劣化を判定する充電技術を用いて、実際に使用されている組電池の容量を逐次判定することは困難である。さらに、第１及び第２の電圧を用いる従来技術も定電流充電であるため、実際に使用されている組電池の容量を逐次判定することは困難である。

開示の技術は、組電池の劣化状態の把握を容易にする電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムを提供することを目的とする。

本願の開示する電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムは、一つの態様において、記憶部は、評価用抵抗値と評価用放電容量との相関関係を予め記憶する。計測部は、時間経過にしたがって組電池から供給される電圧及び電流を計測する。算出部は、前記計測部により計測された前記電圧及び前記電流を基に、前記組電池の放電容量及び抵抗値を算出する。評価用抵抗値取得部は、前記算出部により算出された前記組電池の放電容量及び抵抗値の関係を基に前記評価用抵抗値を取得する。放電容量取得部は、前記評価用抵抗値取得部により取得された評価用抵抗値及び前記記憶部に記憶されている前記相関関係を基に、前記組電池の前記評価用放電容量を求める。

本願の開示する電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムの一つの態様によれば、電池の劣化状態を容易に把握できるという効果を奏する。

図１は、実施例に係る電池劣化判定装置を搭載した電気自動車のブロック図である。 図２Ａは、組電池の電圧の計測結果を表す図である。 図２Ｂは、組電池の電流の計測結果を表す図である。 図３は、電圧と放電容量との関係を表す図である。 図４は、放電容量毎の電圧と電流との関係を表す図である。 図５は、走行経過に応じた放電容量曲線を表す図である。 図６は、経過日数と見かけの放電容量との関係を表す図である。 図７は、抵抗値と見かけの放電容量との相関関係を表す図である。 図８は、放電容量曲線から有効データを抽出した状態の一例を表す図である。 図９は、見かけの抵抗値の算出を説明するための図である。 図１０は、放電容量の評価に用いる見かけの抵抗値の算出を説明するための図である。 図１１Ａは、電気自動車Ａの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１１Ｂは、電気自動車Ａの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１１Ｃは、電気自動車Ａの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１２Ａは、電気自動車Ｂの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１２Ｂは、電気自動車Ｂの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１２Ｃは、電気自動車Ｂの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１３Ａは、電気自動車Ｃの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１３Ｂは、電気自動車Ｃの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１３Ｃは、電気自動車Ｃの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。 図１４Ａは、電気自動車Ａの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１４Ｂは、電気自動車Ａの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１４Ｃは、電気自動車Ａの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１５Ａは、電気自動車Ｂの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１５Ｂは、電気自動車Ｂの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１５Ｃは、電気自動車Ｂの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１６Ａは、電気自動車Ｃの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１６Ｂは、電気自動車Ｃの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１６Ｃは、電気自動車Ｃの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。 図１７は、見かけの放電容量の取得を説明するための図である。 図１８は、実施例に係る電池劣化判定装置による見かけの放電容量の算出のフローチャートである。

以下に、本願の開示する電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する電池劣化判定装置、組電池、電池劣化判定方法及び電池劣化判定プログラムが限定されるものではない。

図１は、実施例に係る電池劣化判定装置を搭載した電気自動車のブロック図である。以下では、図１に示すように電気自動車１００に搭載された電池劣化判定装置１を例に説明するが、電池劣化判定装置１は、メガソーラや蓄電池などに搭載されてもよい。

電気自動車１００は、電池劣化判定装置１、組電池２及びモータ３を有する。モータ３は、組電池２から供給された電力により駆動する。

電池劣化判定装置１は、組電池２からモータ３へ供給される電気を基に、組電池２の放電容量を推定し、組電池２の劣化状態を判定する。

電池劣化判定装置１は、計測部１１、放電容量算出部１２、見かけの抵抗値算出部１３、評価用抵抗値取得部１４、相関関係記憶部１５、見かけの放電容量取得部１６、劣化判定部１７及び報知部１８を有する。

相関関係記憶部１５は、抵抗値と見かけの放電容量との相関関係を記憶している。具体的には、本実施例に係る相関関係記憶部１５は、抵抗値と見かけの放電容量との相関関係を表す相関関係カーブを記憶している。ここで、見かけの放電容量とは、ある決められた電圧における組電池２の放電容量であり、組電池２の劣化状態の判断基準となる値である。本実施例では、組電池２の放電容量曲線における放電末期の変曲点での放電容量を見かけの放電容量とする。より具体的には、本実施例では、３５５Ｖの電圧に対応する放電容量を見かけの放電容量とする。この相関関係記憶部１５が、「記憶部」の一例にあたる。

ここで、抵抗値と見かけの放電容量の相関関係カーブの算出について簡単に説明する。組電池２の放電容量を求めるには、様々な方法が有る。

簡単な方法として電流及びで電圧の実測値から放電容量曲線を求める方法がある。具体的には、まず、組電池２にフル充電を行う。そして、フル充電した組電池２から定電流で出力が停止するまで放電を行うことで、その定電流における放電容量曲線を求めることができる。そして、求めた放電容量曲線の３５５Ｖの電圧に対応する放電容量がその時点での組電池２の見かけの放電容量となる。この見かけの放電容量を、電気自動車１００の使用の経過日数に応じて求めることで、組電池２の劣化に応じた見かけの放電容量が取得できる。さらに、見かけの放電容量における電圧及び電流の値から抵抗値を求めることで、各見かけの放電容量に応じた抵抗値が算出できる。このようにして、抵抗値と見かけの放電容量の相関関係カーブを取得することができる。

しかし、フル充電した組電池２から定電流で出力が停止するまで放電を行うことは、例えば、電気自動車１００に搭載された状態の組電池２に対して行うことは困難である。そこで、本実施例では、以下の方法で見かけの放電容量を算出する。

まず、電気自動車１００で走り切り走行、すなわち電気自動者が動かなくなるまで走行させ、その間の組電池２の電圧及び電流の値を計測することで、図２Ａ及び図２Ｂのように各走行経過時間に対応する組電池２の電圧及び電流が得られる。図２Ａは、組電池の電圧の計測結果を表す図である。図２Ａは、横軸で走行経過時間を表し、縦軸で電圧を表す。また、図２Ｂは、組電池の電流の計測結果を表す図である。図２Ｂは、横軸で走行経過時間を表し、縦軸で電流を表す。

そして、各時点での計測電流を積算することで、各時点での計測電圧に対応する放電容量が算出される。そして、各時点での算出した放電容量と計測電圧とを対応させて、横軸が放電容量を表し、縦軸が電圧を表す座標系にプロットすることで、図３におけるグラフ１０１が取得される。図３は、電圧と放電容量との関係を表す図である。図３は、横軸で放電容量を表し、縦軸で電圧を表す。

ただし、グラフ１０１は、回生やその他の条件などにより各放電容量に対して計測電圧に揺れがでてしまう。そこで、電圧の補正を以下のように行う。具体的には、特定の放電容量から所定の幅にある放電容量に対応した計測電流及び計測電圧の値を、横軸が電流を表し、縦軸が電圧を表す座標系にプロットする。本実施例では、１０，２０，３０及び４０Ａｈのそれぞれから±０．５Ａｈの放電容量をそして、放電容量毎にプロットした点の近似直線を求めることで、図４で表されるグラフが取得される。図４は、放電容量毎の電圧と電流との関係を表す図である。図４は、横軸で電流を表し、縦軸で電圧を表す。図４の各グラフは、それぞれ１０±０．５Ａｈ、２０±０．５Ａｈ、３０±０．５Ａｈ及び４０±０．５Ａｈの放電容量における電流と電圧の関係を表すグラフである。

そして、図４の各グラフから各放電容量に対応する抵抗値が算出できる。具体的には、図４の各グラフの傾きが抵抗値となる。そして、算出した抵抗値及び計測電流を用いて計測電圧を補正し、補正した結果を図３の座標系上にプロットすることで、放電容量と補正を加えた電圧との対応関係を表す放電容量曲線１０２が取得される。この放電容量曲線１０２の算出を、走行経過に応じて行い、走行経過に応じた放電容量曲線１０２を算出する。これにより、図５に示すように、走行経過に応じた放電容量曲線が取得される。図５は、走行経過に応じた放電容量曲線を表す図である。図５は、横軸で放電容量を表し、縦軸で電池電圧を表す。そして、図５では、電気自動車１００の使用した経過日数毎の放電容量曲線が示されている。

そして、この経過日数に応じた各放電容量曲線における放電末期の変曲点での放電容量を見かけの放電容量として求める。本実施例では、３５５Ｖの電圧に対応する放電容量を見かけの放電容量とする。すなわち、３５５Ｖでカットオフした放電容量を見かけの放電容量とする。図５における破線１０３が３５５Ｖの値を表している。より詳しくは、本実施例では、各放電容量曲線における３５５±０．５Ｖの電圧に対応する放電容量を取得し、取得した放電容量の平均を見かけの放電容量として求める。

ここで、見かけの放電容量と経過日数の関係は、図６のように表される。図６は、経過日数と見かけの放電容量との関係を表す図である。図６は、横軸で経過日数の平方根を表し、縦軸で見かけの放電容量を表す。図６では、車両Ａ〜Ｄの４台の電気自動車における経過日数と見かけの放電容量の関係を表している。車両Ａ，Ｃ及びＤは、実線のグラフのように、右肩下がりの直線で近似的に経過日数と見かけの放電容量との関係が表される。また、車両Ｂも、破線のグラフのように、右肩下がりの直線で近似的に経過日数と見かけの放電容量との関係が表される。このように、経過日数と見かけの放電容量との間の関係にばらつきはあるが、いずれにしても、図６に示すように、経過日数に応じて見かけの放電容量が低下していくことが分かる。したがって、見かけの放電容量によりどの程度電池が劣化したのかを判定することができる。

さらに、計測電流及び計測電圧を用いて、各見かけの放電容量を有する組電池２において、０Ａｈの放電容量における抵抗値が算出される。そこで、見かけの放電容量と算出した抵抗値とを対応させて、横軸が見かけの放電容量を表し、縦軸が抵抗値を表す座標系上にプロットする。そして、プロットした点の近似直線を求めることで、図７のグラフ１０４で示される抵抗値と見かけの放電容量との相関関係が求められる。図７は、抵抗値と見かけの放電容量との相関関係を表す図である。図７は、横軸で見かけの放電容量を表し、縦軸で見かけの抵抗値を表す。

本実施例では、相関関係記憶部１５は、グラフ１０４で示される抵抗値と見かけの放電容量との相関関係カーブを記憶している。

図１に戻って電池劣化判定装置１の説明を続ける。計測部１１は、組電池２から出力される電気の電流及び電圧を計測する。そして、計測部１１は、計測電流を放電容量算出部１２へ出力する。また、計測部１１は、計測電流及び計測電圧を見かけの抵抗値算出部１３へ出力する。

放電容量算出部１２は、計測電流の入力を計測部１１から受ける。そして、放電容量算出部１２は、所定時間における計測電流からその時の放電容量を算出する。例えば、放電容量算出部１２は、所定時間における計測電流を積算することで放電容量を算出する。そして、放電容量算出部１２は、算出した放電容量を見かけの抵抗値算出部１３へ出力する。

見かけの抵抗値算出部１３は、計測電流及び計測電圧の入力を計測部１１から受ける。また、見かけの抵抗値算出部１３は、放電容量の入力を放電容量算出部１２から受ける。そして、見かけの抵抗値算出部１３は、計測電圧及び放電容量の関係から、横軸で放電容量を表し、縦軸で電流を表す座標系上における放電容量曲線を取得する。例えば、見かけの抵抗値算出部１３は、各時点での放電容量を求める際に用いた計測電流に対応する計測電圧を、各時点での放電容量に対応させて座標系上にプロットしていくことで放電容量曲線を得ることができる。そして、見かけの抵抗値算出部１３は、放電容量曲線の各時点のデータのうち、回生なし（すなわち、電流が放電側）で且つ電流増加報告（すなわち、１秒前の電流よりもその時点での値が大きい場合）のデータを抽出する。以下、この抽出されたデータを、「有効データ」という。例えば、見かけの抵抗値算出部１３により放電容量曲線から抽出された有効データは、例えば図８のグラフ２０１で示される。図８は、放電容量曲線から有効データを抽出した状態の一例を表す図である。図８は、横軸で放電容量を表し、縦軸で電圧を表す。

このように、本実施例では、以下に説明する抵抗値の算出にあたり、回生なし且つ電流増加報告のデータのみを用いる。この点、組電池２における充電特性と放電特性とは特性が異なる。そのため、充電側のデータを抵抗値の算出に用いた場合、異なる特性のデータが混ざってしまうため、抵抗値の算出が困難となる。そこで、本実施例では、適切な抵抗値の算出のために上述した有効データのみを用いている。ただし、放電特性と充電特性との間の特性の補正を行うなどすることで、充電側のデータを抵抗値の算出に用いることも可能である。

次に、見かけの抵抗値算出部１３は、図８の区間２０２で示される放電容量の変化幅の所定の区間で有効データを分割し、各区間における有効データを特定する。図８では、区間２０２は、１０Ａｈの幅で有効データを分割している。

そして、見かけの抵抗値算出部１３は、横軸が電流を表し、縦軸が電圧を表す座標系上に、図９で示すように区間毎の有効データに対応する計測電流及び計測電圧をプロットする。図９は、見かけの抵抗値の算出を説明するための図である。図９は、横軸で電流を表し、縦軸で電圧を表す。次に、見かけの抵抗値算出部１３は、例えば直線２０３で示されるように、プロットした点の近似直線を求める。そして、見かけの抵抗値算出部１３は、近似曲線の傾きを各区間における見かけの抵抗値として取得する。見かけの抵抗値とは、計測電流及び計測電圧から推定される組電池２の抵抗値である。

ここで、放電容量の区分（データ分けのための区間の細かさ）を１０Ａｈ毎としている。ただし、分割する放電容量の区分を細かくするにしたがい、算出される見かけの抵抗値の個数が増加するため、見かけの抵抗値算出部１３は、データ分けの区分を細かくすことで近似直線の精度を向上させることができる。

見かけの抵抗値算出部１３は、算出した各放電容量の所定区間における見かけの抵抗値を評価用抵抗値取得部１４へ出力する。この放電容量算出部１２及び見かけの抵抗値算出部１３が、「算出部」の一例にあたる。

評価用抵抗値取得部１４は、所定区間毎の見かけの抵抗値の入力を見かけの抵抗値算出部１３から受ける。次に、評価用抵抗値取得部１４は、横軸で放電容量を表し、縦軸で抵抗値を表し、原点の値をそれぞれ０とした座標系上に、所定区間毎の放電容量に応じた見かけの抵抗値をプロットする。次に、評価用抵抗値取得部１４は、プロットした点の近似直線を求める。例えば、評価用抵抗値取得部１４は、最小近似法などを用いて各点の直線近似を行い、図１０に示すような近似直線２０４を求める。図１０は、放電容量の評価に用いる見かけの抵抗値の算出を説明するための図である。図１０は、横軸で放電容量を表し、縦軸で見かけの抵抗値を表す。

ここで、図１０では、放電容量の区分として１Ａｈ毎の区分を用いている。また、図１０では、電圧が低下してデータのバラつきが大きくなるまでの放電容量及び抵抗値のデータを用いて近似直線を求めた状態を表している。以下では、電圧が低下してデータのバラつきが大きくなるまでのデータ区間を「全データ区間」という。

そして、評価用抵抗値取得部１４は、近似直線２０４の縦軸との切片２０５における抵抗値、すなわち満充電状態における見かけの抵抗値を取得する。言い換えれば、評価用抵抗値取得部１４は、放電容量が０Ａｈ、すなわちＳＯＣ（State Of Charge）１００％の抵抗値を満充電状態における見かけの抵抗値として取得する。この満充電状態における見かけの抵抗値が「評価用抵抗値」の一例にあたる。

その後、評価用抵抗値取得部１４は、満充電状態における見かけの抵抗値を見かけの放電容量取得部１６へ出力する。

ただし、放電容量の区分を細かくするにしたがい、算出される見かけの抵抗値の個数が増加するため、見かけの抵抗値算出部１３は、区間の分割を細かくすことで近似直線の精度を向上させることができる。また、放電容量が低い区間の放電容量及び抵抗値のデータのみを用いても、評価用抵抗値取得部１４は、放電容量が多い場合までの点を用いた場合とほぼ同様の近似直線２０４を求めることができる。以下に、放電容量の区分の影響及びデータ区間の影響について説明する。ここでは、電気自動車Ａ〜Ｃという３台の電気自動車を用いてデータを収集した場合について説明する。

図１１Ａは、電気自動車Ａの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１１Ｂは、電気自動車Ａの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１１Ｃは、電気自動車Ａの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１２Ａは、電気自動車Ｂの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１２Ｂは、電気自動車Ｂの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１２Ｃは、電気自動車Ｂの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１３Ａは、電気自動車Ｃの１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１３Ｂは、電気自動車Ｃの０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１３Ｃは、電気自動車Ｃの２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の近似直線を表す図である。図１１Ａ〜１３Ｃは、いずれも縦軸が抵抗値を表し、横軸が放電容量を表す。

電気自動車Ａにおける１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１１Ａに示す点で表される。そして、図１１Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０８９４となる。また、電気自動車Ａにおける０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１１Ｂに示す点で表される。そして、図１１Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０９０６となる。また、電気自動車Ａにおける２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１１Ｃに示す点で表される。そして、図１１Ｃの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０９２４となる。このように、電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、放電容量の区分を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

電気自動車Ｂにおける１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１２Ａに示す点で表される。そして、図１２Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４のから求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２４５となる。また、電気自動車Ｂにおける０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１２Ｂに示す点で表される。そして、図１２Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２２７となる。また、電気自動車Ｂにおける２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１２Ｃに示す点で表される。そして、図１２Ｃの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２１９となる。このように、電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、放電容量の区分を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

電気自動車Ｃにおける１Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１３Ａに示す点で表される。そして、図１３Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２０１となる。また、電気自動車Ｃにおける０．５Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１３Ｂに示す点で表される。そして、図１３Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２０４となる。また、電気自動車Ｃにおける２Ａｈ毎の放電容量の区分を用いた場合の見かけの抵抗値のデータは、図１３Ｃに示す点で表される。そして、図１３Ｃの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２１７となる。このように、電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、放電容量の区分を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

このように、電気自動車Ａ〜Ｃのいずれにおいても、放電容量の区分に関わらず同等の見かけの抵抗値の値を算出することができる。したがって、見かけの抵抗値の算出においては、利用しやすい放電容量の区分を用いることができる。

図１４Ａは、電気自動車Ａの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１４Ｂは、電気自動車Ａの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１４Ｃは、電気自動車Ａの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１５Ａは、電気自動車Ｂの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１５Ｂは、電気自動車Ｂの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１５Ｃは、電気自動車Ｂの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１６Ａは、電気自動車Ｃの全データ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１６Ｂは、電気自動車Ｃの０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１６Ｃは、電気自動車Ｃの０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間のデータを用いた場合の近似直線を表す図である。図１４Ａ〜１６Ｃは、いずれも縦軸が抵抗値を表し、横軸が放電容量を表す。

電気自動車Ａにおける全データ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１４Ａに示す点で表される。そして、図１４Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０８９４となる。また、電気自動車Ａにおける０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１４Ｂに示す点で表される。そして、図１４Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０８８７となる。また、電気自動車Ａにおける０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１４Ｃに示す点で表される。そして、図１４Ｃの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．０９４４となる。このように、電気自動車Ａの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、データ区間を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

電気自動車Ｂにおける全データ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１５Ａに示す点で表される。そして、図１５Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２４５となる。また、電気自動車Ｂにおける０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１５Ｂに示す点で表される。そして、図１５Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２２４となる。また、電気自動車Ｂにおける０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１５Ｃに示す点で表される。そして、図１５Ｃの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２１９となる。このように、電気自動車Ｂの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、データ区間を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

電気自動車Ｃにおける全データ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１６Ａに示す点で表される。そして、図１６Ａの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２０１となる。また、電気自動車Ｃにおける０〜１０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１６Ｂに示す点で表される。そして、図１６Ｂの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１２２２となる。また、電気自動車Ｃにおける０〜２０Ａｈの範囲のデータ区間の見かけの抵抗値のデータは、図１６Ｃに示す点で表される。そして、図１６Ｃの見かけの抵抗値を示す点の近似直線２０４から求まる電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値は、０．１１９０となる。このように、電気自動車Ｃの満充電状態における見かけの抵抗値を求める場合、データ区間を変更してもほぼ変わらない値が算出される。

このように、用いるデータ区間に係わらず、ほぼ同様の近似曲線２０４を求めることができる。したがって、評価用抵抗値取得部１４は、電気自動車１００が走り出しから短時間で収集した放電容量及び抵抗値のみを用いて満充電状態における見かけの抵抗値を算出することができる。ただし、走りだし直後には、組電池２の温度が安定していないため、計測電流及び計測電圧の値が、温度安定後の組電池２とずれが生じる可能性がある。そこで、評価用抵抗値取得部１４は、走り出し直後の一定期間を除き、それ以降の所定期間の放電容量及び抵抗値を用いて近似直線２０４を求めてもよい。

図１に戻って説明を続ける。見かけの放電容量取得部１６は、満充電状態における見かけの抵抗値の入力を評価用抵抗値取得部１４から受ける。そして、見かけの放電容量取得部１６は、相関関係記憶部１５が保持する相関関係カーブを用いて、図１７に示すように、満充電状態における見かけの抵抗値に対応する見かけの放電容量を取得する。図１７は、見かけの放電容量の取得を説明するための図である。図１７は、横軸で見かけの放電容量を表し、縦軸で見かけの抵抗値を表す。例えば、見かけの放電容量取得部１６は、抵抗値２０７を満充電における見かけの抵抗値として受信した場合、相関関係カーブから放電容量２０８を見かけの放電容量として取得する。

その後、見かけの放電容量取得部１６は、取得した見かけの放電容量を劣化判定部１７へ出力する。ここで、本実施例では、組電池２の劣化状態を判定するために、満充電状態における見かけの抵抗値に対応する放電容量を求めている。これは、０Ａｈの時の抵抗値が現実の抵抗値に最も近いと考えられるため、その抵抗値に対応する放電容量が理想的な放電容量と考えられるからである。したがって、満充電状態における見かけの抵抗値に対応する放電容量を用いることで、より適切に組電池２の劣化状態を判定することができる。ただし、判定基準に用いる見かけの抵抗値の放電容量は他の値を取ることもでき、相関関係カーブの作成と評価に用いる見かけの抵抗値を求める際の放電容量の値が一致していれば、他の放電容量を評価の基準として用いることもできる。この見かけの放電容量取得部１６が、「放電容量取得部」の一例にあたる。そして、満充電状態における見かけの抵抗値に対応する放電容量が、「評価用放電容量」の一例にあたる。

劣化判定部１７は、見かけの放電容量の入力を見かけの放電容量取得部１６から受ける。ここで、劣化判定部１７は、組電池２の劣化の判定基準である放電容量閾値を予め記憶している。そして、劣化判定部１７は、受信した見かけの放電容量が放電容量閾値以上か否かを判定する。受信した放電容量が放電容量閾値以上の場合、劣化判定部１７は、組電池２が劣化していないと判定し、処理を終了する。

一方、受信した見かけの放電容量が放電容量閾値未満の場合、劣化判定部１７は、組電池２が劣化していると判定し、組電池２の劣化を報知部１８に通知する。

報知部１８は、組電池２の劣化の通知を劣化判定部１７から受ける。そして、報知部１８は、組電池２の劣化を電気自動車の利用者に通知する。

ここで、本実施例では、閾値を用いて劣化を判定し、利用者に通知したが、利用者へ通知する情報はこれに限らない。例えば、報知部１８は、見かけの放電容量取得部１６が求めた見かけの放電容量を利用者に通知するように構成してもよい。その場合、利用者は、通知された見かけの放電容量を参照して組電池２の劣化状態を判断する。

次に、図１８を参照して、本実施例に係る電池劣化判定装置による見かけの放電容量の算出の流れについて説明する。図１８は、実施例に係る電池劣化判定装置による見かけの放電容量の算出のフローチャートである。

計測部１１は、組電池２の電流及び電圧を計測する（ステップＳ１）。そして、計測部１１は、計測電流を放電容量算出部１２へ出力する。また、計測部１１は、計測電流及び計測電圧を見かけの抵抗値算出部１３へ出力する。

放電容量算出部１２は、計測電流の入力を計測部１１から受ける。放電容量算出部１２は、計測部１１から受信した計測電流を積算して各時点での放電容量を算出する。そして、放電容量算出部１２は、算出した各時点での放電容量を見かけの抵抗値算出部１３へ出力する。見かけの抵抗値算出部１３は、計測電流及び計測電圧の入力を計測部１１から受ける。また、見かけの抵抗値算出部１３は、放電容量の入力を放電容量算出部１２から受ける。そして、見かけの抵抗値算出部１３は、取得した計測電流、計測電圧及び放電容量から放電容量曲線を求める（ステップＳ２）。

次に、見かけの抵抗値算出部１３は、放電容量曲線の中から有効データを抽出する（ステップＳ３）。

次に、見かけの抵抗値算出部１３は、抽出した有効データを、放電容量の変化幅の所定の区間で分割する（ステップＳ４）。

次に、見かけの抵抗値算出部１３は、横軸が電流を表し、縦軸が電圧を表す座標系上に、区間毎の有効データに対応する計測電流及び計測電圧をプロットする。次に、見かけの抵抗値算出部１３は、プロットした点の近似直線を求める。そして、見かけの抵抗値算出部１３は、近似曲線の傾きを各区間における見かけの抵抗値として取得する（ステップＳ５）。その後、見かけの抵抗値算出部１３は、求めた見かけの抵抗値を評価用抵抗値取得部１４へ出力する。

評価用抵抗値取得部１４は、見かけの抵抗値の入力を見かけの抵抗値算出部１３から受ける。次に、評価用抵抗値取得部１４は、横軸で放電容量を表し、縦軸で抵抗値を表し、原点の値をそれぞれ０とした座標系上に、所定区間毎の放電容量に応じた見かけの抵抗値をプロットする。次に、評価用抵抗値取得部１４は、プロットした点の近似直線を求める。そして、評価用抵抗値取得部１４は、近似直線の縦軸との切片の抵抗値を、満充電状態における見かけの抵抗値として取得する（ステップＳ６）。その後、評価用抵抗値取得部１４は、満充電状態における見かけの抵抗値を見かけの放電容量取得部１６へ出力する。

見かけの放電容量取得部１６は、満充電状態における見かけの抵抗値の入力を評価用抵抗値取得部１４から受ける。そして、見かけの放電容量取得部１６は、相関関係記憶部１５が保持する相関関係カーブから、満充電状態における見かけの抵抗値に対応する見かけの放電容量を取得する（ステップＳ７）。

以上に説明した、電池劣化判定装置１は、例えば、電流及び電圧の測定器、並びに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを有するコンピュータで実現できる。測定器は、計測部１１の機能を実現する。

メモリは、相関関係記憶部１５の機能を実現する。また、例えば、メモリは、図１に例示した放電容量算出部１２、見かけの抵抗値算出部１３、評価用抵抗値取得部１４、見かけの放電容量取得部１６、劣化判定部１７及び報知部１８の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを記憶する。

ＣＰＵは、メモリに格納された各種プログラムを読み出し実行することで、放電容量算出部１２、見かけの抵抗値算出部１３、評価用抵抗値取得部１４、見かけの放電容量取得部１６、劣化判定部１７及び報知部１８の機能を実現する。

以上に説明したように、本実施例に係る電池劣化判定装置は、使用中の組電池の電圧及び電流からその時点での抵抗値を推定し、その推定した抵抗値を基に、その時点での組電池の放電容量を推定する。これにより、使用中の組電池の放電容量が推定でき、容易に組電池の劣化状態を判定することができる。

また、本実施例に係る電池劣化判定装置は、短時間の計測で放電容量が推定できるので、長時間の組電池の使用を行わずに放電容量が推定でき、より容易に組電池の劣化状態を判定することができる。

１ 電池劣化判定装置
２ 組電池
３ モータ
１１ 計測部
１２ 放電容量算出部
１３ 見かけの抵抗値算出部
１４ 評価用抵抗値取得部
１５ 相関関係記憶部
１６ 見かけの放電容量取得部
１７ 劣化判定部
１８ 報知部

Claims (9)

1. 評価用抵抗値と評価用放電容量との相関関係を予め記憶する記憶部と、
   時間経過にしたがって組電池から供給される電圧及び電流を計測する計測部と、
   前記計測部により計測された前記電圧及び前記電流を基に、前記組電池の放電容量及び抵抗値を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された前記組電池の放電容量及び抵抗値の関係を基に前記評価用抵抗値を取得する評価用抵抗値取得部と、
   前記評価用抵抗値取得部により取得された評価用抵抗値及び前記記憶部に記憶されている前記相関関係を基に、前記組電池の前記評価用放電容量を求める放電容量取得部と
   を備えたことを特徴とする電池劣化判定装置。
2. 前記算出部は、組電池の放電時の電圧及び電流を基に、前記組電池の放電容量及び抵抗値を算出することを特徴とする請求項１に記載の電池劣化判定装置。
3. 前記評価用抵抗値取得部は、前記組電池の放電開始付近の前記組電池の放電容量及び抵抗値を基に前記評価用抵抗値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池劣化判定装置。
4. 前記評価用抵抗値取得部は、横軸が放電容量を表し及び縦軸が抵抗値を表すグラフ上に、前記組電池の放電容量及び抵抗値の組の点を表し、各前記点の近似直線を求め、求めた近似曲線の縦軸との切片を前記評価用抵抗値として取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電池劣化判定装置。
5. 前記評価用抵抗値取得部は、０Ａｈの放電容量に対応する抵抗値を前記評価用抵抗値として取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電池劣化判定装置。
6. 前記評価用放電容量は、放電末期の変曲点における前記組電池の放電容量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電池劣化判定装置。
7. １組とされる複数の電池と、
   評価用抵抗値と評価用放電容量との相関関係を予め記憶する記憶部と、
   時間経過にしたがって前記１組の複数の電池から供給される電圧及び電流を計測する計測部と、
   前記計測部により計測された前記電圧及び前記電流を基に、前記１組の複数の電池の放電容量及び抵抗値を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された前記１組の複数の電池の放電容量及び抵抗値の関係を基に前記評価用抵抗値を取得する評価用抵抗値取得部と、
   前記評価用抵抗値取得部により取得された前記評価用抵抗値及び前記記憶部に記憶されている前記相関関係を基に、前記１組の複数の電池の前記評価用放電容量を求める放電容量取得部と
   を備えたことを特徴とする組電池。
8. 時間経過にしたがって組電池から供給される電圧及び電流を計測し、
   計測した前記電圧及び前記電流を基に、前記組電池の放電容量及び抵抗値を算出し、
   算出した前記組電池の放電容量及び抵抗値の関係を基に評価用抵抗値を取得し、
   予め有する前記評価用抵抗値と評価用放電容量との相関関係を基に、取得した前記評価用抵抗値から前記組電池の前記評価用放電容量を求める
   ことを特徴とする電池劣化判定方法。
9. 時間経過にしたがって組電池から供給される電圧及び電流を計測し、
   計測した前記電圧及び前記電流を基に、前記組電池の放電容量及び抵抗値を算出し、
   算出した前記組電池の放電容量及び抵抗値の関係を基に評価用抵抗値を取得し、
   予め有する前記評価用抵抗値と評価用放電容量との相関関係を基に、取得した前記評価用抵抗値から前記組電池の前記評価用放電容量を求める
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする電池劣化判定プログラム。
   
   

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