JP7188327B2 - 電池状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池状態推定装置に関する。

特許文献１には、リチウムイオン二次電池の劣化を推定する制御装置が開示されている。前記制御装置においては、劣化度合いを推定するリチウムイオン二次電池と同型のリチウムイオン二次電池を用いて、事前の試験により、種々の温度及び種々のＳＯＣとリチウム二次電池の劣化程度との関係を調査し、多数のデータテーブルを作成する。そして、前記制御装置は、当該多数のデータテーブルを用いることにより、リチウムイオン二次電池の劣化程度を推定する。なお、前述のＳＯＣは、Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅの略であり、電池の充電状態を示している。

特開２０１７－８３２７４号公報

しかしながら、二次電池は、例えば、充放電電流量等によって劣化程度が異なり得るため、特許文献１に記載の制御装置においては、二次電池の劣化程度を高精度に推定することに関して改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、二次電池の劣化程度を高精度に推定することができる電池状態推定装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、二次電池（１０１）の劣化を推定する電池状態推定装置（１）であって、
初期状態の二次電池における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である初期特性データを記憶する記憶部（２）と、
前記二次電池における開回路電圧を測定により取得するＯＣＶ取得部（３）と、
前記ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得された積算開始時点から、再度、前記ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得される積算終了時点までに流れる実測電流積算値（ΔＡｈ）を測定により取得する電流積算値測定部（４）と、
劣化状態の前記二次電池において前記積算開始時点から前記積算終了時点までに流れる電流積算値の推定値を、正極容量の劣化度合いを示す正極容量劣化係数α、正極遷移金属の価数変化に伴う正極の開回路電位のずれ量を示すＯＣＰずれ量β、及び、劣化状態の前記二次電池における正極ＯＣＰ特性と負極ＯＣＰ特性との間の容量のずれ量を示す容量ずれ量δの３つの変数を用いて示した推定電流積算値（ΔＡｈ´）と、前記電流積算値測定部によって取得された前記実測電流積算値とに基づいて、前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δを算出する変数算出部（５）と、
前記変数算出部において算出された前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δと、前記記憶部が記憶する前記初期特性データとに基づいて、前記劣化状態の前記二次電池における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である劣化特性データを推定する劣化特性推定部（６）と、
を備える電池状態推定装置にある。

前記態様の電池状態推定装置において、電流積算値測定部は、ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得された積算開始時点から、再度、ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得される積算終了時点までに流れる実測電流積算値を測定により取得する。そして、変数算出部は、積算開始時点から積算終了時点までに流れる電流積算値の推定値を、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び、容量ずれ量δの３つの変数を用いた推定電流積算値で表す。そして、変数算出部は、当該推定電流積算値と、測定により取得した実測電流積算値とに基づいて、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出する。このように、電池状態推定装置が劣化を推定する実際の二次電池において測定された実測電流積算値に基づいて正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出することで、高精度にこれらを推定することが可能となる。

そして、劣化特性推定部は、前述のように高精度に推定された、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δと、記憶部が記憶する前記初期特性データとに基づいて、劣化状態の二次電池における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である劣化特性データを推定する。それゆえ、劣化特性データを高精度に推定することが可能となる。

以上のごとく、前記態様によれば、二次電池の劣化程度を高精度に推定することができる電池状態推定装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電池状態推定装置及びこれを備えた電源システムの概念図。 実施形態１における、初期特性データ及び第一中間データを示すグラフ。 実施形態１における、第一中間データ、第二中間データ、及び劣化特性データを示すグラフ。 実施形態１における、初期特性データ及び劣化特性データを示すグラフ。 実施形態１における、初期特性データであって、満充電容量を説明するためのグラフ。 実施形態１における、容量とＯＣＶとの関係を示すグラフ。 実施形態１における、電池状態推定装置が行う処理を説明するためのフローチャート。 実施形態２における、電池状態推定装置が行う処理を説明するためのフローチャート。 実施形態２における、容量とＯＣＶとの関係を示すグラフ。 実施形態３における、電池状態推定装置が行う処理を説明するためのフローチャート。 実施形態４における、電池状態推定装置が行う処理を説明するためのフローチャート。 実施形態５における、電池状態推定装置が行う処理を説明するためのフローチャート。 他の実施形態における、容量とＯＣＶとの関係を示すグラフ。

（実施形態１）
電池状態推定装置の実施形態につき、図１～図７を用いて説明する。
本形態の電池状態推定装置１は、二次電池１０１の劣化を推定するものである。

図１に示すごとく、電池状態推定装置１は、記憶部２とＯＣＶ取得部３と電流積算値測定部４と変数算出部５と劣化特性推定部６とを備える。記憶部２は、初期状態の二次電池１０１における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である初期特性データを記憶する。初期特性データは、例えば図４のグラフの実線にて表される。

ＯＣＶ取得部３は、二次電池１０１における開回路電圧を測定により取得する。電流積算値測定部４は、ＯＣＶ取得部３によって開回路電圧が取得された積算開始時点から、再度、ＯＣＶ取得部３によって開回路電圧が取得される積算終了時点までに流れる実測電流積算値を測定により取得する。

変数算出部５は、推定電流積算値と実測電流積算値とに基づいて、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出する。推定電流積算値は、劣化状態の二次電池１０１において前記積算開始時点から前記積算終了時点までに流れる電流積算値の推定値を、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを用いて表したものである。正極容量劣化係数αは、正極容量の劣化度合いを示す。ＯＣＰずれ量βは、正極遷移金属の価数変化に伴う正極の開回路電位のずれ量を示す。容量ずれ量δは、劣化状態の二次電池１０１における正極ＯＣＰ特性と負極ＯＣＰ特性との間の容量のずれ量を示す。実測電流積算値は、電流積算値測定部４によって取得された電流積算値である。

劣化特性推定部６は、変数算出部５において算出された正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δと、記憶部２が記憶する初期特性データとに基づいて、劣化特性データを推定する。劣化特性データは、劣化状態の二次電池１０１における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である。
以後、本形態につき詳説する。

なお、開回路電位は、二次電池１０１と外部回路とが通電していない状態が長期間経過したときの、二次電池１０１の正極、負極の電位である。二次電池１０１が外部回路と通電していない状態が続くと、二次電池１０１の正極、負極の電位が時間的に一定値を取り、このときの電位が開回路電位である。適宜、開回路電位を、ＯＣＰ（すなわち、Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｐｏｔｅｎｔａｉｌの略）といい、正極のＯＣＰを正極ＯＣＰといい、負極のＯＣＰを負極ＯＣＰという。また、開回路電圧は、二次電池１０１と外部回路とが通電していない状態が長期間経過したときの、二次電池１０１の正極と負極との間の電圧（すなわち、正極ＯＣＰと負極ＯＣＰとの差分）である。適宜、開回路電圧を、ＯＣＶ（すなわち、Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅの略）という。

本形態の電池状態推定装置１は、二次電池１０１と共に電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載して用いられる。電池状態推定装置１は、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込まれたものとすることができる。

図１に示すごとく、二次電池１０１は、インバータ１０２及び充電装置１０３に接続されている。インバータ１０２は、二次電池１０１から供給される直流電力を交流電力に変換し、交流電力を図示しない三相交流モータへ出力する。

二次電池１０１は、互いに直列に接続された、複数の電池セル１０１ａを備える。個々の電池セル１０１ａは、例えばリチウムイオン二次電池からなる。二次電池１０１の正極は、例えばＬｉＦｅＰＯ₄等のリチウム遷移金属酸化物等からなる。また、二次電池１０１の負極は、例えばグラファイト等のリチウムイオンを吸蔵、放出可能な負極活性物質からなる。なお、複数の電池セル１０１ａを互いに並列に接続してセルブロックを構成し、このセルブロックを複数個、互いに直列に接続することにより、二次電池１０１を構成してもよい。

二次電池１０１には、電圧センサ１０４と電流センサ１０５とが接続されている。電圧センサ１０４の情報はＯＣＶ取得部３に送信される。また、電流センサ１０５の情報は、電流積算値測定部４に送信され、前述の電流積算値測定部４による実測電流積算値の算出に用いられる。

前述のごとく、二次電池１０１は、インバータ１０２と充電装置１０３とに接続されている。二次電池１０１とインバータ１０２との間には、放電用スイッチ１０６が設けられている。また、二次電池１０１と充電装置１０３との間には、充電用スイッチ１０７が設けられている。二次電池１０１からインバータ１０２へ電力を供給する際には、放電用スイッチ１０６をオンする。また、二次電池１０１を充電する際には、充電用スイッチ１０７をオンする。充電用スイッチ１０７及び放電用スイッチ１０６のオンオフ動作は、ＥＣＵによって制御される。

ＥＣＵに含まれる電池状態推定装置１は、前述の記憶部２、ＯＣＶ取得部３、電流積算値測定部４、変数算出部５、劣化特性推定部６、及び満充電容量推定部７を備える。記憶部２、ＯＣＶ取得部３、電流積算値測定部４、変数算出部５、劣化特性推定部６に関しては、前述の機能を備える。また、満充電容量推定部７は、劣化特性データから劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する。

記憶部２は、例えば書き換え不能な不揮発性メモリであって、初期状態の二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である初期特性データが予め記憶されている。ＯＣＶ取得部３、電流積算値測定部４、変数算出部５、劣化特性推定部６、及び満充電容量推定部７は、プロセッサ及び情報を一時的に記憶するＲＡＭ等のメモリを備えた制御領域により実現される。すなわち、電流積算値測定部４、変数算出部５、劣化特性推定部６、及び満充電容量推定部７は、これらの機能を果たすプログラムを実行可能に構成されている。

次に、劣化状態の二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である劣化特性データを推定する方法、及び劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する方法につき説明する。

なお、初期状態は、例えば、二次電池１０１の工場出荷時の状態を意味することができる。また、劣化状態とは、初期状態の二次電池１０１が使用されてある程度充放電された二次電池１０１の状態であり、電池状態推定装置１により二次電池１０１の劣化状態を推定したいときの二次電池１０１の状態である。

図４の実線に初期状態の二次電池１０１における容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である初期特性データを示しており、図４の破線に劣化特性データとを示している。

ここで、初期特性データは、例えば、初期状態の二次電池１０１を完全に放電し、この状態からわずかな期間、二次電池１０１を充電し、当該期間の開始時及び終了時のそれぞれのＯＣＶと、当該期間に二次電池１０１に流れる電流の積算値（すなわち容量変化量）とを測定する。この測定を、二次電池１０１が満充電されるまで複数回を行う。これにより、初期特性データが得られる。

二次電池１０１を使用すると、二次電池１０１が劣化し、容量と正極ＯＣＰ及び負極ＯＣＰとの関係が初期特性データから変化して劣化特性データとなる。劣化特性データは、次のようにして得られる。

二次電池１０１が劣化すると、正極では、活物質にリチウムイオンが脱挿入されにくくなり、二次電池１０１の容量が低下する。容量が低下する割合は、容量の全範囲にわたって均等である。そのため、図２において実線で示す正極ＯＣＰ側の初期データの値に、正極容量劣化係数αを容量全体にわたって乗じることにより、正極の容量が劣化したことを示す第一中間データが得られる。第一中間データは、図２において二点鎖線によって表している。

正極容量劣化係数αは、劣化状態の二次電池１０１の正極の満充電容量をＱ_F´、初期状態の二次電池１０１の正極の満充電容量をＱ_Fとした場合、α＝Ｑ_F´／Ｑ_F、によって表すことができ、かつ、α＜１である。

また、二次電池１０１が劣化すると、正極遷移金属の価数が変化し、正極ＯＣＰが容量の全体にわたって上昇する。そのため、図３に示すごとく、得られた第一中間データの正極ＯＣＰの値に、容量の全体にわたって、ＯＣＰずれ量βを足すことにより、第二中間データが得られる。

また、二次電池１０１が劣化すると、負極の表面にＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）を形成するためにリチウムイオンが使用され、これに伴い、正極、負極間に容量のずれが生じる。そのため、図３に示すごとく、得られた第二中間データにおいて、負極ＯＣＰ側のグラフは正極ＯＣＰ側のグラフに対して相対的に右側に移動し、劣化特性データが得られる。

さらに、劣化特性データが得られることにより、図５に示すごとく、劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを算出することも可能となる。すなわち、ＯＣＶは、正極ＯＣＰと負極ＯＣＰとの間の差分であるため、劣化特性データが得られることにより、劣化状態の二次電池１０１の容量とＯＣＶとの関係が得られる。これにより、劣化状態の二次電池１０１の容量とＯＣＶとの関係から、二次電池１０１の所定の下限電圧ＯＣＶ_minと所定の上限電圧ＯＣＶ_maxとの間の容量変化量を算出することで、満充電容量ΔＡｈ_fullが算出される。

ここで、満充電容量ΔＡｈ_fullにつき説明する。例えば、本形態において、二次電池１０１の下限電圧ＯＣＶ_minを３．０Ｖとし、上限電圧ＯＣＶ_maxを４．１Ｖとする。この場合、二次電池１０１のＯＣＶが３．０Ｖであるときの容量がＳＯＣ０％の容量であり、ＯＣＶが４．１Ｖであるときの容量がＳＯＣ１００％の容量である。ここで、ＳＯＣは、Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅの略であり、電池の充電状態を示している。そして、ＳＯＣ０％のときの容量とＳＯＣ１００％のときの容量との差分が満充電容量ΔＡｈ_fullである。

以上のように、劣化特性データ及び劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する。なお、二次電池１０１の劣化は、年単位で徐々に進行する。それゆえ、電池状態推定装置１は、例えば、二次電池１０１の劣化状態の推定をしたい時点から１週間程度前まで遡った時点までの当該二次電池１０１のデータを用いて、二次電池１０１の劣化推定を行うことが可能である。

次に、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δの算出方法につき説明する。

まず、変数α、β、δを用いて、劣化状態の二次電池１０１の容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係を表す。ここで、前述のごとく、ＯＣＶは、正極ＯＣＰと負極ＯＣＰとの間の差分である。それゆえ、変数α、β、δを用いて、劣化状態の容量とＯＣＶとの推定の関係を表すことが可能である。図６に、劣化状態の容量とＯＣＶとの関係の例を表したグラフを示す。図６においては、例示的に互いに変数α、β、δの値が異なる３つの関数を、実線、破線、二点鎖線にて表している。すなわち、変数α、β、δの値が変化することで、無数のグラフが描かれる。

そこで、本形態においては次のようにして変数α、β、δの値を決定する。
劣化状態の二次電池１０１において、互いに異なる４点のＯＣＶを測定する。この４つのＯＣＶを、測定した順に、ＯＣＶ₁、ＯＣＶ₂、ＯＣＶ₃、ＯＣＶ₄、ということにする。さらに、ＯＣＶのそれぞれの測定の間に流れた電流積算値を実測する。すなわち、ＯＣＶ₁を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₂を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた実測電流積算値ΔＡｈ₁、ＯＣＶ₂を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₃を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた実測電流積算値ΔＡｈ₂、及びＯＣＶ₃を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₄を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた実測電流積算値ΔＡｈ₃を測定する。

そして、変数α、β、δを用いて、劣化状態の二次電池１０１においてＯＣＶ₁を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₂を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた推定電流積算値ΔＡｈ₁´と、ＯＣＶ₂を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₃を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた推定電流積算値ΔＡｈ₂´と、ＯＣＶ₃を測定した時点（積算開始時点）からＯＣＶ₄を測定した時点（積算終了時点）までに二次電池１０１に流れた推定電流積算値ΔＡｈ₃´とを算出する。そして、実測電流積算値ΔＡｈ_iと推定電流積算値ΔＡｈ_i´との誤差に基づいて、変数α、β、δを決定する（なお、添え字ｉは、１～３の自然数である。）。例えば、最小二乗法により、実測電流積算値ΔＡｈ_iと推定電流積算値ΔＡｈ_i´との間の誤差が最小となるα、β、δを算出することができる。

次に、図７に示すフローチャートを参照しつつ、電池状態推定装置１が劣化特性データを推定し、これに基づいて劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する処理について説明する。

電池状態推定装置１は、まず、ステップＳ１において、初期状態の二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係（すなわち初期特性データ）を取得し、記憶部２に記憶させる。また、変数α、β、δを用いた推定電流積算値ΔＡｈ_i´を記憶部２に記憶させる。

次いで、ステップＳ２において、所定のＯＣＶ取得条件が成立しているか否かを判定する。本ステップＳ２においては、二次電池１０１の電流値が所定値以下となる状態が所定時間継続した場合、ＯＣＶ取得条件が成立していると判定し、そうでない場合はＯＣＶ取得条件が成立していないと判定する。例えば、車両の停車時等にＯＣＶ取得条件が成立し得る。ステップＳ２において、ＯＣＶ取得条件が成立していると判定された場合は、次のステップＳ３へ進む。

図６、図７に示すごとく、ステップＳ３においては、二次電池１０１の開回路電圧値ＯＣＶ₁をＯＣＶ取得部３によって取得する。そして、次ぐステップＳ４においては、開回路電圧値ＯＣＶ₁の測定と同時に、電流センサ１０５から取得される二次電池１０１の電流積算値を積算する。

次いで、ステップＳ５において、ステップＳ２と同様に、所定のＯＣＶ取得条件が成立しているか否かを判定する。ここでのＯＣＶ取得条件は、二次電池１０１の電流値が所定値以下となる状態が所定時間継続し、かつ、前回取得したＯＣＶから所定値以上ＯＣＶが変化した場合、ＯＣＶ取得条件が満たされていると判断する。そして、ＯＣＶ取得条件が成立していれば、次のステップＳ６へ進む。

ステップＳ６においては、二次電池１０１の開回路電圧値ＯＣＶ₂を電圧センサ１０４によって取得するとともに、ＯＣＶ₁の測定時からＯＣＶ₂の測定時までの電流積算値ΔＡｈ₁を算出する。

次に、ステップＳ７において、ＯＣＶが４点取得されたかを判定する。ＯＣＶの取得が４点未満であれば、ステップＳ４に戻り、ＯＣＶが４点取得されるまで（すなわちΔＡｈが３点取得されるまで）、ステップＳ４～ステップＳ６を繰り返す。そして、ステップＳ７において、ＯＣＶが４点取得されたと判定された場合は、ステップＳ８へ進む。

図７に示すごとく、ステップＳ８においては、変数算出部５において、最小二乗法を用いて、Σ｜ΔＡｈ_i－ΔＡｈ_i´｜≦所定値、を満たすよう、ステップＳ１において取得したΔＡｈ_i´の変数α、β、δを決定する。すなわち、変数算出部５は、３つの実測電流積算値及び３つの推定電流積算値の誤差の合計に基づいて、変数α、β、及びδを算出する。

次いで、ステップＳ９においては、ステップＳ１において取得した初期特性データと、ステップＳ８において取得したα、β、δから、劣化状態の前記二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である劣化特性データを算出する。これにより、ステップ９においては、劣化特性データが推定される。

次いで、ステップ１０において、劣化特性データを基に所定の下限電圧ＯＣＶ_minから上限電圧ＯＣＶ_maxまでの容量変化量を取得することで、劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する。

そして、電池状態推定装置１は、取得された劣化特性データ及び満充電容量ΔＡｈ_fullを、推定時点の二次電池１０１の状態であると推定する。これは、前述のごとく、二次電池１０１の劣化は年単位で徐々に進行することから、例えば数週間や数か月単位においては、二次電池１０１の状態は同じであるという前提である。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態の電池状態推定装置１において、電流積算値測定部４は、ＯＣＶ取得部３によって開回路電圧が取得された積算開始時点から、再度、ＯＣＶ取得部３によって開回路電圧が取得される積算終了時点までに流れる実測電流積算値を測定により取得する。すなわち、本形態においては、ΔＡｈ_iを測定する場合は、積算開始時点は、ＯＣＶ_iの取得時であり、積算終了時点は、ＯＣＶ_i+1の取得時である。そして、変数算出部５は、積算開始時点から積算終了時点までに流れる電流積算値の推定値を、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び、容量ずれ量δの３つの変数を用いた推定電流積算値ΔＡｈ_i´で表す。そして、変数算出部５は、当該推定電流積算値ΔＡｈ_i´と、測定により取得した実測電流積算値ΔＡｈ_iとに基づいて、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出する。このように、電池状態推定装置１が劣化を推定する実際の二次電池１０１において測定され実測電流積算値ΔＡｈ_iに基づいて正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出することで、高精度にこれらを推定することが可能となる。

そして、劣化特性推定部６は、前述のように高精度に推定された、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δと、記憶部２が記憶する初期特性データとに基づいて、劣化状態の二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である劣化特性データを推定する。それゆえ、劣化特性データを高精度に推定することが可能となる。

また、例えば前記特許文献１に記載の発明のように、予め電池状態推定装置１にて劣化を推定したい二次電池と同型の二次電池を用いて膨大な量のデータテーブルを用意する必要がない。さらに、前記特許文献１に記載の発明のように、同型の二次電池を用いて作成したデータテーブルから二次電池の劣化を推定した場合は、二次電池の個体差により、推定の誤差が生じやすい。一方本形態によれば、実際の二次電池１０１の以前の使用状況から劣化推定時点での二次電池１０１の劣化状況を推定するため、二次電池１０１の個体差に影響されず高精度な電池状態の推定が可能である。

また、変数算出部５は、推定電流積算値ΔＡｈ_i´と実測電流積算値ΔＡｈ_iとの誤差に基づいて、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出する。これにより、推定電流積算値ΔＡｈ_i´と実測電流積算値ΔＡｈ_iとの間の誤差が最小となるような正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出でき、より高精度に電池状態を推定することができる。

また、変数算出部５は、それぞれ少なくとも３つの実測電流積算値ΔＡｈ_i及び推定電流積算値ΔＡｈ_i´に基づいて、正極容量劣化係数α、ＯＣＰずれ量β、及び容量ずれ量δを算出する。推定電流積算値は３つの変数（α、β、δ）を有するため、この場合はα、β、及びδをより高精度に推定でき、その結果、より高精度に電池状態を推定することができる。

また、ＯＣＶ取得部３は、前回取得した二次電池１０１の開回路電圧値から所定値以上開回路電圧値が変化した場合に、次回の開回路電圧値を取得する。これにより、α、β、δの算出をより高精度に推定することができる。ここで、例えば複数の実測電流積算値ΔＡｈ_iを、ＯＣＶが互いに同等の複数の点間で測定した場合は、図６のグラフにおける容量の一部の偏った領域における複数のデータを取得することになる。そして、このような偏ったデータから、全容量におけるＯＣＶを推定する必要があるため、容量全体のＯＣＶの推定精度を上げにくい。そこで、本形態のように、取得する複数の開回路電圧間の電圧値が所定値以上である場合は、グラフの容量の広い範囲の領域のデータをまんべんなく取得でき、容量全体のＯＣＶの推定を高精度に行うことが可能となる。

また、劣化特性推定部６によって推定された劣化特性データから、劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定する満充電容量推定部７を備える。すなわち、本形態においては、前述のように高精度に推定した、劣化状態の二次電池１０１における、容量と正極ＯＣＰとの関係、及び容量と負極ＯＣＰとの関係である劣化特性データを利用して、満充電容量ΔＡｈ_fullを推定している。それゆえ、高精度に、劣化状態の二次電池１０１の満充電容量ΔＡｈ_fullを推定することができる。

以上のごとく、本形態によれば、二次電池の劣化程度を高精度に推定することができる電池状態推定装置を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図８、図９に示すごとく、基本構成を実施形態１と同様としつつ、電池状態推定装置１が劣化特性データを推定する処理方法を一部変更した実施形態である。

本形態においては、ステップＳ７を実施形態１に対して変更している。本形態のステップＳ７においては、ＯＣＶが５点以上の所定数Ｎ点、取得されたかを判定する。なお、本形態におけるステップＳ７においては、図９に示すごとく、ＯＣＶを７点取得したかを判定する。そして、ＯＣＶの取得が７点未満であれば、ステップＳ４に戻り、ＯＣＶが７点取得されるまで、ステップＳ４～ステップＳ６を繰り返す。これにより、同時にΔＡｈが６点取得される。そして、ステップＳ７において、ＯＣＶが７点取得されたと判定された場合は、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８においては、変数算出部５において、最小二乗法を用いて、Σ｜ΔＡｈ_i－ΔＡｈ_i´｜≦所定値、を満たすよう、ステップＳ１において取得したΔＡｈ_i´の変数α、β、δを決定する。すなわち、変数算出部５は、６つの実測電流積算値及び６つの推定電流積算値に基づいて、変数α、β、及びδを算出する。

その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態においては、変数算出部５は、より多くの実測電流積算値ΔＡｈ_iに基づいて、変数α、β、及びδを算出するため、より二次電池の状態を高精度に推定することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
図１０に示すごとく、本形態は、基本構成を実施形態１と同様としつつ、電池状態推定装置１が劣化特性データを推定する処理方法を一部変更した実施形態である。

本形態においては、ステップＳ７を実施形態１に対して変更している。本形態のステップＳ７においては、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、ＯＣＶを合計で４点以上取れる十分な時間（例えば１週間）にすることができる。ステップＳ７において、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過していなければ、ステップＳ４に戻り、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過するまでステップＳ４～ステップＳ６を繰り返す。そして、ステップＳ７において、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過したと判定された場合は、ステップＳ８へ進む。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本形態は、図１１に示すごとく、実施形態２と実施形態３とを組み合わせた実施形態である。

本形態において、ステップＳ６とステップＳ８との間に、ステップＳ７ａとステップＳ７ｂとを行う。ステップＳ７ａは、実施形態２のステップＳ７と同様、ＯＣＶが５点以上の所定数Ｎ点、取得されたかを判定する。そして、ＯＣＶの取得がＮ点未満であれば、ステップＳ４に戻り、ＯＣＶがＮ点取得されるまで、ステップＳ４～ステップＳ６を繰り返す。これにより、同時にΔＡｈがＮ－１点取得される。そして、ステップＳ７ａにおいて、ＯＣＶがＮ点取得されたと判断された場合は、ステップＳ７ｂに進む。

ステップＳ７ｂは、実施形態３のステップＳ７と同様、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、ＯＣＶを合計でＮ点以上取れる十分な時間（例えば１週間）にすることができる。ステップＳ７ｂにおいて、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過していなければ、ステップＳ４に戻り、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過するまでステップＳ４～ステップＳ７ａを繰り返す。そして、ステップＳ７ｂにおいて、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過したと判定された場合は、ステップＳ８へ進む。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においても、実施形態２、３と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態も、図１２に示すごとく、実施形態２と実施形態３とを組み合わせた実施形態である。

実施形態４においては、図１１に示すごとく、ステップＳ７ａとステップＳ７ｂとの双方が満たされている場合にステップＳ８に移ったが、本形態においては、ステップＳ７ａとステップＳ７ｂとの少なくとも一方が満たされている場合にステップＳ８に移る。すなわち、図１２に示すごとく、本形態において、ステップＳ６とステップＳ８との間の工程であるステップＳ７は、ＯＣＶが５点以上の所定数Ｎ点取得されたか、又は、ＯＣＶ₁を取得してから所定時間が経過したか否かを判定し、このいずれかが満たされていればステップＳ８へ進み、いずれも満たされていなければステップＳ４に戻り、ステップＳ７が満たされるまでステップＳ４～ステップＳ６を繰り返す。
その他は、実施形態２、３と同様である。

本形態においても、実施形態２、３と同様の作用効果を有する。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

なお、実施形態２～５においては、複数点のＯＣＶを取得し、これらのすべての点間の実測電流積算値ΔＡｈを用いて推定電流積算値ΔＡｈ´を推定したが、これに限られない。例えば、図１３に示すごとく、ＯＣＶを取得した複数点Ｐのうちの例えば任意の４点以上の相互間の実測電流積算値ΔＡｈのみを用いて推定電流積算値ΔＡｈ´を推定することも可能である。

１ 電池状態推定装置
１０１ 二次電池
２ 記憶部
３ ＯＣＶ取得部
４ 電流積算値測定部
５ 変数算出部
６ 劣化特性推定部

Claims (5)

1. 二次電池（１０１）の劣化を推定する電池状態推定装置（１）であって、
   初期状態の二次電池における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である初期特性データを記憶する記憶部（２）と、
   前記二次電池における開回路電圧を測定により取得するＯＣＶ取得部（３）と、
   前記ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得された積算開始時点から、再度、前記ＯＣＶ取得部によって開回路電圧が取得される積算終了時点までに流れる実測電流積算値（ΔＡｈ）を測定により取得する電流積算値測定部（４）と、
   劣化状態の前記二次電池において前記積算開始時点から前記積算終了時点までに流れる電流積算値の推定値を、正極容量の劣化度合いを示す正極容量劣化係数α、正極遷移金属の価数変化に伴う正極の開回路電位のずれ量を示すＯＣＰずれ量β、及び、劣化状態の前記二次電池における正極ＯＣＰ特性と負極ＯＣＰ特性との間の容量のずれ量を示す容量ずれ量δの３つの変数を用いて示した推定電流積算値（ΔＡｈ´）と、前記電流積算値測定部によって取得された前記実測電流積算値とに基づいて、前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δを算出する変数算出部（５）と、
   前記変数算出部において算出された前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δと、前記記憶部が記憶する前記初期特性データとに基づいて、前記劣化状態の前記二次電池における、容量と正極の開回路電位との関係、及び容量と負極の開回路電位との関係である劣化特性データを推定する劣化特性推定部（６）と、
   を備える電池状態推定装置。
2. 前記変数算出部は、前記推定電流積算値と前記実測電流積算値との誤差に基づいて、前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δを算出する、請求項１に記載の電池状態推定装置。
3. 前記変数算出部は、それぞれ少なくとも３つの前記実測電流積算値及び前記推定電流積算値に基づいて、前記正極容量劣化係数α、前記ＯＣＰずれ量β、及び前記容量ずれ量δを算出する、請求項１又は２に記載の電池状態推定装置。
4. 前記ＯＣＶ取得部は、前回取得した前記二次電池の開回路電圧値から所定値以上開回路電圧値が変化した場合に、次回の開回路電圧値を取得する、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池状態推定装置。
5. 前記劣化特性推定部によって推定された前記劣化特性データから、前記劣化状態の前記二次電池の満充電容量（ΔＡｈ_full）を推定する満充電容量推定部（７）を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池状態推定装置。

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