JPWO2012039412A1 - 充電受け入れ限界判定装置および充電受け入れ限界判定方法 - Google Patents

Abstract

充電受け入れ限界を正確に判定可能な充電受け入れ限界判定装置を提供すること。二次電池１の電圧を測定する電圧測定手段２と、二次電池１に流れる電流を測定する電流測定手段３と、電圧測定手段２および電流測定手段３によって測定された電圧値および電流値の電流電圧平面上における位置に応じて二次電池１が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する判定手段４と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、充電受け入れ限界判定装置および充電受け入れ限界判定方法に関するものである。

特許文献１には、二次電池のＳＯＣ（State of Charge）の状態に基づいて、オルタネータの発電量を制御し、無駄な発電を防止する技術が開示されている。

特開２００１−１６８００号公報

ところで、前述したようなＳＯＣに基づく制御では、一般的に、図１１に示すように、測定されたＳＯＣが所定の範囲ＳＯＣ２〜ＳＯＣ１の間に収まるように制御がなされる。しかしながら、二次電池の新品時における満充電状態をＳＯＣ＝１００％と定義する場合、このように定義されたＳＯＣは、時間の経過とともに変化（値が減少）することが知られている。すなわち、二次電池の充電可能な上限のＳＯＣ、すなわち充電受入れ限界時ＳＯＣは、図１２（ａ）に示すように、二次電池の劣化とともに低下していく。なお、図１２は、二次電池の充電受入れ限界時ＳＯＣの経時的な変化を示す図である。この図において、符号５１、５２は、それぞれ充電受入れ限界時ＳＯＣ、充電可能な充電制御範囲を示している。

充電受入れ限界時ＳＯＣの低下は、バッテリの電極板にサルフェーション（硫酸鉛の結晶）が生成され、これが長期間使用する間に硬質化して分解されなくなることによって起こる。分解されないサルフェーションが電極板に増加していくと、電極板の充放電面積が減少し、充電受入れ限界時ＳＯＣの低下につながる。

充電受入れ限界時ＳＯＣが図１２（ａ）に示すように低下していくと、予め設定された充電制御範囲の上限ＳＯＣ１まで二次電池を充電することはできず、それより低い充電受入れ限界時ＳＯＣ５１が充電可能な上限となる。その結果、充電制御範囲５２は、下限ＳＯＣ２以上かつ充電受入れ限界時ＳＯＣ５１以下となり、制御可能な範囲が狭くなってしまう。

二次電池の劣化がさらに進行すると、図１２（ｂ）に例示するように、充電受入れ限界時ＳＯＣ５１は充電制御範囲の下限ＳＯＣ２より小さくなってしまう。このような状態では、充電制御範囲を確保することはできず、二次電池を常時充電することになってしまう。その結果、エンジンの燃費改善を図ることができなくなる。二次電池の劣化が進行しても充電制御範囲を確保して充電制御が行えるようにするためには、劣化とともに低下する充電受入れ限界時ＳＯＣ５１を検知し、それをもとに、図１２（ｃ）に例示するように、充電制御範囲を適切に調整していく必要がある。

本発明は前述した問題を解決するためになされたものであり、二次電池の充電受入れ限界を正確に判定することができる二次電池の充電受入れ限界判定装置および充電受入れ限界判定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の充電受け入れ限界判定装置は、二次電池の電圧を測定する電圧測定手段と、前記二次電池に流れる電流を測定する電流測定手段と、前記電圧測定手段および前記電流測定手段によって測定された電圧値および電流値の電流電圧平面上における位置に応じて前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば二次電池の充電受入れ限界を正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記電流電圧平面上における所定の基点から、前記電圧値および前記電流値に対応する位置までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする。
このような構成によれば、基点を移動させることにより、環境変化等に容易に対応することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記電流電圧平面上において、新たに測定された前記電圧値および前記電流値に対応する位置と、前回測定された前記電圧値および前記電流値に対応する位置の中点を求め、所定の基点から当該中点までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする。
このような構成によれば、電圧値および電流値が変動する場合であっても変動を抑制して、充電受け入れ限界を正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前回求めた中点と新たに求めた中点との間の中点から、前記所定の基点までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする。
このような構成によれば、電圧値および電流値が大きく変動する場合であっても変動を抑制して、充電受け入れ限界を正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記距離が所定の閾値よりも小さい場合に、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、閾値との比較により、充電受け入れ限界を簡単に求めることが可能になる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、前記距離の加重平均が所定の閾値よりも小さい場合に、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、加重平均を用いることにより、充電受け入れ限界を簡易かつ正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記基点を前記二次電池の劣化に応じて再設定することを特徴とする。
このような構成によれば、基点を再設定することにより、二次電池が劣化した場合であっても簡単に対応することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、電圧値の基準値および電流値の基準値を有し、測定された電圧値および電流値の少なくとも一方がこれらの基準値以下である場合には、当該測定値については判定の対象から除外することを特徴とする。
このような構成によれば、イレギュラな測定値が得られた場合にはこれを除外することにより、充電受け入れ限界をより正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記判定手段は、電圧値の適正範囲および電流値の適正範囲を有し、測定された電圧値または電流値がこれら適正範囲外である場合には、当該測定値については所定の規定値に補正することを特徴とする。
このような構成によれば、イレギュラな測定値が得られた場合にはこれを規定値に補正することにより、充電受け入れ限界をより正確に判定することができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣを算出する算出手段を有し、前記判定手段によって充電受け入れ限界に達したと判定された際に前記算出手段によって算出されたＳＯＣを充電受け入れ限界時ＳＯＣとする。
このような構成によれば、充電受け入れ限界時ＳＯＣを求めることができるので、例えば、充電制御を適切に行うことができる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記充電受け入れ限界時ＳＯＣが設定された後に、前記算出手段によって前記充電受け入れ限界時ＳＯＣよりも大きい値のＳＯＣが算出された場合には、当該ＳＯＣによって充電受け入れ限界時ＳＯＣを更新することを特徴とする。
このような構成によれば、充電受け入れ限界時ＳＯＣが誤って設定された場合であっても、これを修正することができる。

また、本発明の充電受け入れ限界判定方法は、二次電池の電圧を測定する電圧測定ステップと、前記二次電池に流れる電流を測定する電流測定ステップと、前記電圧測定ステップおよび前記電流測定ステップによって測定された電圧値および電流値の電流電圧平面上における位置に応じて前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする。
このような方法によれば、二次電池の充電受入れ限界を正確に判定することができる。

本発明によれば、二次電池の充電受け入れ限界を正確に判定することが可能な充電受入れ限界判定装置および充電受入れ限界判定方法を提供することが可能となる。

本発明の動作原理を説明するための原理図である。 図１に示す原理図の動作を説明するための図である。 図１に示す原理図の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態の構成例を示す図である。 図４に示す実施形態の動作の概略を説明するための図である。 図４に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 図６に示すフローチャートの電圧超過率計算の詳細を説明するための図である。 図６に示す実際の処理結果を示す図である。 変形実施態様による実測結果を示す図である。 変形実施態様による実測結果を示す図である。 従来における充電制御の例を示す図である。 従来における充電制御の例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、図１に示す原理図に基づいて本発明の動作原理について説明した後、実施形態について説明する。

（Ａ）原理図の説明
図１は、本発明の動作原理を説明するための原理図である。この図１に示すように、本発明に係る充電受入れ限界判定装置は、電圧測定手段２、電流測定手段３、および、判定手段４を有しており、二次電池１が充電をこれ以上受け入れることができない限界としての「充電受け入れ限界」に達したか否かを判定する。

ここで、二次電池１は、例えば、鉛電池等によって構成されている。電圧測定手段２は、二次電池１の端子電圧を測定し、判定手段４に通知する。電流測定手段３は、二次電池１に流れる電流（充電電流および放電電流）を測定し、判定手段４に通知する。判定手段４は、電圧測定手段２によって測定された電圧値と、電流測定手段３によって測定された電流値とを、電流電圧平面上にプロットし、プロットされた点の位置に応じて二次電池１が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する。なお、本明細書中において、「電流電圧平面上にプロットする」とは、実際の平面上に点を描画することのみを示すのではなく、例えば、メモリ等の記憶空間上に仮想的に描画する（位置を定める）こと、任意の２値を指定することで所定のデータを取得できる記憶テーブル（例えば、配列等）において、任意の電流値および電圧値に対応するデータを特定すること、および、関数ｆ（Ｖ，Ｉ）において、電圧Ｖおよび電流Ｉに対応する値を求めることも含むものとする。

（Ｂ）原理図の動作の説明
つぎに、図２を参照して、本願発明の動作原理を説明する。ここで、図２は二次電池１のＳＯＣ（State of Charge）が３０％から１００％まで変化する範囲で充電し、そのとき測定された電圧と電流を電流電圧平面上にプロットしたものである。この例では、領域６１にプロットされた点はＳＯＣが３０％から５０％の範囲に対応し、領域６２にプロットされた点はＳＯＣが５０％から８０％の範囲に対応し、領域６３にプロットされた点はＳＯＣが８０％から９０％の範囲に対応し、領域６４にプロットされた点はＳＯＣが９０％から１００％の範囲に対応している。この図に示すように、ＳＯＣが大きくなって充電受け入れ限界に近づくと、電圧は１４Ｖ以上になり、かつ、電流は１０Ａ以下になる傾向が見られる。また、ＳＯＣの値に応じてプロットされる領域が異なっている。

なお、ＳＯＣには２種類の定義が存在する。１つ目は、新品の二次電池の満充電状態を１００％とし、満充電状態のＳＯＣが劣化に応じて１００％から減少すると仮定する定義である。この場合、劣化した場合には、満充電してもＳＯＣが１００％にはならない。２つ目は、劣化量を除外し、充電量のみを考慮した値をＳＯＣとする定義である。この場合、劣化の度合いに関わらず、満充電した状態を常にＳＯＣ＝１００％とする。本願では、ＳＯＣとしては、１つ目の定義を用いている。

図３（ａ）は、充電受け入れ限界に近い状態における二次電池１の電圧および二次電池１に流れる電流を電流電圧平面上にプロットした図である。図３（ａ）に示すように、充電受け入れ限界に近い二次電池１では、１４．０〜１４．５Ｖの範囲であって、−１０Ａ〜＋１０Ａの範囲にプロットされた点の密度が高くなっている。このように、電流電圧平面上のどこにプロットされるかにより、充電受け入れ限界か否かを判定することができる。

本発明では、電圧測定手段２および電流測定手段３によって測定された二次電池１の電圧と電流を電流電圧平面上にプロットし、プロットされた点が、例えば、図３（ｂ）に示す曲線で囲まれた領域７０内にプロットされる頻度が高い場合には、充電受け入れ限界であると判定することができる。このように、電流電圧平面上にプロットされる点の位置に応じて判断することで、充電受け入れ限界を精度良く検出することができる。なお、二次電池１の電圧および電流は、これに接続される負荷の変動や、発電機の変動によって絶えず変化するので、充電受け入れ限界を正確に判断するために、複数回のプロットの結果に基づいて統計的な観点から判断することが望ましい。つまり、複数回のプロットのうち、例えば、６０％以上が所定の領域内に収まっている場合に充電受け入れ限界であると判定することができる。

なお、図３（ｂ）の場合では、楕円形の領域７０内にプロットされるか否かによって判定するようにしたが、楕円内に含まれるか否かの判定は煩雑であるので、例えば、図３（ｄ）に示すように、矩形領域７１内にプロットされるか否かで判定するようにしてもよい。このような方法によれば、４辺に対応する閾値との比較により含まれるか否かを判定することが可能になるので、判定処理を簡略化することができる。

なお、以上の原理図では領域７０，７１は固定である場合を例に挙げて説明したが、一般的に充電受け入れ限界時ＳＯＣは経時変化によって次第に減少することが知られている。そこで、時間の経過に応じて領域７０，７１を図の左側に移動させるようにしてもよい。また、電流電圧平面上にプロットするのではなく、電流値および電圧値と、領域の内側か外側かを示す情報を対応付けして記憶したテーブルを準備し、このテーブルに基づいて充電受け入れ限界か否かを判定するようにしてもよい。なお、テーブルを使用する場合において経年変化に対応する方法としては、例えば、経時変化に対応する複数のテーブルを準備して、時間の経過に応じたテーブルを選択することができる。あるいは、テーブルは１つとし、電流値および電圧値を規格化した後にテーブルから対応する値を取得するようにし、時間の経過に応じて規格化のパラメータを変化させるようにしてもよい。

（Ｃ）実施形態の構成の説明
図４は本発明の実施形態に係る充電受け入れ限界判定装置の構成例を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る充電受け入れ限界判定装置１０は、演算処理部１１、電圧センサ１２、電流センサ１３、温度センサ１４、記憶部１５、タイマ１６、および、Ｉ／Ｆ（Interface）１７を主要な構成要素としており、二次電池２０が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する。なお、図４に示す例では、二次電池２０には充電用の発電機２１が直列に接続され、また、負荷２２が並列に接続されている。

ここで、演算処理部１１は、記憶部１５に記憶されているプログラム１５ａおよびデータ１５ｂに基づいて各種演算処理を実行する。電圧センサ１２は、二次電池２０の端子電圧を測定して演算処理部１１に出力する。電流センサ１３は、二次電池２０の充電電流（発電機２１から流れる電流）および放電電流（負荷２２に流れる電流）を測定し、演算処理部１１に出力する。なお、以下では、充電電流をプラスとし、放電電流をマイナスとして表現する。

温度センサ１４は、二次電池２０自体またはその周辺温度を測定し、演算処理部１１に出力する。記憶部１５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリによって構成され、プログラム１５ａおよびデータ１５ｂを記憶するとともに、演算処理部１１がプログラム１５ａを実行する際に、ワーキングエリアとして動作する。なお、プログラム１５ａは、演算処理部１１に後述する処理を実行させるためのプログラムを有している。データ１５ｂは、後述する処理を実行する際に必要なデータを有している。

タイマ１６は、時間情報を生成して演算処理部１１に供給する。Ｉ／Ｆ１７は、図示せぬ外部装置との間でデータを授受する際に、データの表現形式を変換する。

（Ｄ）実施形態の動作の説明
つぎに、図４に示す実施形態の動作について説明する。以下では、まず、図５を参照して本実施形態の動作の概要について説明した後、図６のフローチャートを参照して詳細な動作について説明する。

図５は、本実施形態の動作の概略を説明するための図である。この例では、電流を縦軸とし、電圧を横軸とする電流電圧平面上に、この順番に測定された点Ａ〜点Ｆがプロットされている。また、この図では、横軸上に基点が設けられるとともに、横軸と縦軸にそれぞれ平行な破線によって電圧および電流の適正範囲が示されている。

まず、１回目の計測では、電圧センサ１２および電流センサ１３によって測定された電圧および電流に対応する位置に点Ａがプロットされる。２回目の計測では、点Ｂがプロットされる。そして、点Ａと点Ｂとの中点（１）が求められるとともに、当該中点（１）と基点との距離Ｌ１が求められる。

３回目の計測では、点Ｃがプロットされ、点Ｃと前回の中点（１）と間の中点（２）が求められ、中点（２）と基点との距離Ｌ２が求められる。４回目の計測では、点Ｄがプロットされ、点Ｄと前回の中点（２）との間の中点（３）が求められ、中点（３）と基点との距離Ｌ３が求められる。

４回目の計測では、点Ｅがプロットされる。ここで、点Ｅは電圧が適正範囲外であるので、中点および距離は求められず、また、前回の中点（３）が維持される。５回目の計測では、点Ｆがプロットされる。点Ｆは適正範囲内であるので、点Ｆと前回の中点（３）との間の中点（４）が求められ、中点（４）と基点との距離Ｌ４が求められる。

以上のようにして求めた距離について加重平均を求め、当該加重平均が所定の閾値以下であるとともに、後述する他のパラメータが所定時間以上条件を満たす場合には、充電受け入れ限界に達したと判定し、そのときの二次電池２０のＳＯＣを充電受け入れ限界時ＳＯＣとする。以上の処理により、二次電池２０が充電受け入れ限界に達したか否かを求めるとともに、充電受け入れ限界時ＳＯＣを求めることができる。

つぎに、図６を参照して、本実施形態の詳細な動作について説明する。図６に示すフローチャートは、プログラム１５ａが演算処理部１１によって読み出されて実行されることにより実現される。なお、このフローチャートは所定の周期（例えば、数十ｍ秒周期）で実行される。このフローチャートが開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０：演算処理部１１は、図５に示す起点を決定する。具体的には、基点としては、例えば、点（１４．５Ｖ，０Ａ）を基点とすることができる。なお、二次電池２０は、劣化の進行に応じて充電受け入れ限界時の電圧が低下する。鉛蓄電池の場合、その寿命は２〜３年程度とされており、寿命の終期に近づくと、充電受け入れ限界時の電圧は、０．数Ｖ程度減少する。そこで、電池の状態を示す（ＳＯＨ：State of Health）に応じて、基点を最大で０．数Ｖ（例えば、０．１〜０．５Ｖ）程度減少させるようにすることで、二次電池２０の劣化に応じた最適な基点を求めることができる。なお、ＳＯＨに応じて基点を移動させるのでなく、二次電池２０の内部インピーダンスの変化（増加）に応じて基点を移動させたり、あるいは、単に時間の経過に応じて基点を移動させたりすることもできる。また、二次電池２０の電圧が安定しているエンジン始動前の電圧を測定し、その電圧に変化（減少）に応じて劣化を推定し、基点を移動するようにしてもよい。

ステップＳ１１：演算処理部１１は、二次電池２０のＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣを算出する方法としては、例えば、二次電池２０の数理モデルを使用した方法その他があるが、どのような方法を用いてもよい。

ステップＳ１２：演算処理部１１は、温度センサ１４からの出力を参照し、二次電池２０の温度が適正範囲内か否かを判定し、適正範囲である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）にはステップＳ１３に進み、それ以外の場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）にはステップＳ３０に進む。具体的には、二次電池２０は、温度が０℃以下になると正確な測定ができなくなるので、温度センサ１４からの出力が０℃より大きい場合にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３：演算処理部１１は、電圧センサ１２からの出力を参照し、二次電池２０の電圧が適正範囲内であるか否かを判定し、適正範囲であると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１４に進み、それ以外の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。具体的には、電圧センサ１２からの出力が１２．５Ｖより大きい場合にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４：演算処理部１１は、電流センサ１３からの出力を参照し、二次電池２０に流れる電流が適正範囲内であるか否かを判定し、適正範囲であると判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）にはステップＳ１７に進み、それ以外の場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）にはステップＳ１５に進む。具体的には、電流センサ１３からの出力が−１５Ａより大きい場合にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１５：演算処理部１１は、前回の中点を維持する。すなわち、図５の点Ｅのように、電圧または電流が適正範囲から外れている場合には、新たな中点を設定することなく、前回の中点（３）を維持する。これにより、次回の処理において電流、電圧が適正となれば、例えば、点Ｆと、維持されている中点（３）との間の中点（４）が求められ、中点（４）と基点との距離Ｌ４が求められる。

ステップＳ１６：演算処理部１１は、電圧が所定の値（この例では１２．５Ｖ）を超過していないことを示す電圧超過値を「０」に設定する。なお、この電圧超過値は１ビットによって表される情報であり、この情報は後述するステップＳ２３の計算に使用される。

ステップＳ１７：演算処理部１１は、１回目の処理であるか否かを判定し、１回目の処理である場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合にはステップＳ１９に進む。例えば、図５の点Ａの場合には、１回目の処理であり、前回の中点が存在せず距離を求めることができないので、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８：演算処理部１１は、現在値を中点に設定する。例えば、図５の点Ａの場合には、現在値である点Ａが中点に設定されるので、次回の処理では中点としての点Ａと、新たな点Ｂとの間の中点（１）が求められる。

ステップＳ１９：演算処理部１１は、２点（前回の中点と、今回の測定値に対応するプロット点）の中点を決定する。具体的には、図５に示す２回目の処理の場合では、１回目の処理においてステップＳ１８の処理で点Ａが中点に設定されているので、点Ａと点Ｂとの中点（１）が決定される。また、３回目の処理では中点（１）と点Ｃとの中点（２）が決定される。

ステップＳ２０：演算処理部１１は、中点から基点までの距離を計算する。具体的には、中点（１）の場合には、中点（１）と基点との間の距離Ｌ１が算出され、中点（２）の場合には、中点（２）と基点との間の距離Ｌ２が算出される。

ステップＳ２１：演算処理部１１は、距離の加重平均を計算する。具体的には、以下の式を用いて計算を行う。
［数１］
最新平均距離＝前回平均距離×（１−Ｗ）＋最新距離×Ｗ ・・・（１）

ここで、Ｗは重み係数であり、具体的には、例えば、Ｗ＝０．００２とする。なお、重み係数Ｗの値を変化させた場合の計算結果については、図８を参照して後述する。最新平均距離の具体的な計算方法について説明すると、２回目の処理において、最新距離Ｌ１が算出されるが、このとき前回平均距離は存在しないので、その場合には、以下の式により、最新平均距離を求める。すなわち、最新距離Ｌ１が最新平均距離となる。
［数２］
最新平均距離＝最新距離 ・・・（２）

３回目の処理では、最新距離としてＬ２が算出されるので、式（１）に基づいて、つぎの計算が実行され、最新平均距離＝Ｌ１×（１−Ｗ）＋Ｌ２×Ｗ、最新平均距離が算出される。４回目の処理では、前回計算された最新平均距離が前回平均距離とされ、新たに算出された距離Ｌ３に基づいて、最新平均距離＝前回平均距離×（１−Ｗ）＋Ｌ３×Ｗが計算される。なお、このように、加重平均を用いることにより、全ての距離データを記憶する必要がなくなることから、記憶部１５の必要な容量を減らすことができる。

ステップＳ２２：演算処理部１１は、電圧超過値を「１」に設定する。すなわち、ステップＳ２２の処理に進む場合は、ステップＳ１３において電圧が適正範囲と判定されていることから、電圧が所定の値（本実施形態の場合には１２．５Ｖ）を超過しているので、電圧超過値が「１」に設定される。

ステップＳ２３：演算処理部１１は、電圧超過率を計算する。具体的には、図７に示すように、ステップＳ１６またはステップＳ１７で設定された電圧超過値を、１０ビットのレジスタＤＴ１のＭＳＢ（Most Significant Bit）に代入する。ここで、レジスタＤＴ１にデータが既に格納されている場合には、新たなデータを格納する前に、レジスタＤＴ１を１ビットだけ右シフトする。そして、レジスタＤＴ１が一杯になった場合（１０ビット全てにデータが格納された場合）には、１０ビットのうち「１」が８個以上存在する場合にはＤＴ２のＭＳＢを「１」に設定し、「１」が７個以下の場合にはレジスタＤＴ２のＭＳＢを「０」に設定するとともに、レジスタＤＴ１の全ビットをクリアする。また、レジスタＤＴ２を１ビット右シフトする。このような動作を繰り返し、レジスタＤＴ２が一杯になった場合（１０ビット全てにデータが格納された場合）には、１０ビットのうち「１」が８個以上存在する場合にはレジスタＤＴ３のＭＳＢを「１」に設定し、「１」が７個以下の場合にはＤＴ３のＭＳＢを「０」に設定するとともに、レジスタＤＴ２の全ビットをクリアする。また、レジスタＤＴ３を１ビット右シフトする。

ステップＳ２４：演算処理部１１は、電圧超過率が所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲内と判定された場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）にはステップＳ２５に進み、それ以外の場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）にはステップＳ３０に進む。具体的には、図７に示すレジスタＤＴ３の１０ビットのうち、８ビット以上が「１」の場合にはステップＳ２５に進み、７ビット以下の場合にはステップＳ３０に進む。

ステップＳ２５：演算処理部１１は、距離が所定の範囲内であるか否かを判定し、所定の範囲内と判定した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）にはステップＳ２６に進み、それ以外の場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）にはステップＳ３０に進む。具体的には、ステップＳ２１の処理において式（１）で算出された距離の加重平均値が、例えば、「２」より小さい場合には、Ｙｅｓと判定してステップＳ２６に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０に進む。なお、判定値「２」は一例であって、これ以外の値であってもよい。

ステップＳ２６：演算処理部１１は、タイマ１６からの出力を参照し、条件成立継続時間を測定する。具体的には、ステップＳ２４において電圧超過値が所定の範囲内に収まるとともに、ステップＳ２５において距離が所定の範囲内に収まっている継続時間を、タイマ１６からの出力を参照して計算する。

ステップＳ２７：演算処理部１１は、条件成立継続時間が所定の範囲内に収まっているか否かを判定し、所定の範囲内と判定した場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）にはステップＳ２８に進み、それ以外の場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）にはステップＳ３１に進む。具体的には、ステップＳ２６で測定された条件成立継続時間が、例えば、５００秒以上である場合にはＹｅｓと判定してステップＳ２８に進み、それ以外の場合にはステップＳ３１に進む。

ステップＳ２８：演算処理部１１は、充電受け入れ限界時ＳＯＣを決定する。すなわち、ステップＳ２４，Ｓ２５の条件が一定時間（５００秒）以上継続して満たされている場合には、二次電池２０が充電受け入れ限界に達していると判定し、その時点におけるＳＯＣ（ステップＳ１１で算出されてＳＯＣ）を充電受け入れ限界時ＳＯＣに設定する。なお、二次電池２０が充電受け入れ限界に達したこと、および、充電受け入れ限界時ＳＯＣをＩ／Ｆ１７を介して外部の装置に通知するようにしてもよい。

ステップＳ２９：演算処理部１１は、ステップＳ２８において求めた充電受け入れ限界時ＳＯＣに基づいて充電可能容量および放電可能容量を算出する。具体的には、図１２に示すように、充電受け入れ限界時ＳＯＣ５１が決定されると、当該値に基づいて充電可能容量ＳＯＣ１および放電可能容量ＳＯＣ２を算出する。

ステップＳ３０：演算処理部１１は、条件成立継続時間を「０」に設定する。具体的には、ステップＳ３０の処理に進むのは、ステップＳ１２において温度が適正範囲内でないと判定された場合、ステップＳ２４において電圧超過率が所定の範囲内でないと判定された場合、または、ステップＳ２５において距離が所定の範囲内でないと判定された場合のいずれかであるので、その場合には条件を継続して満たしていないことから、条件成立継続時間が「０」にリセットされる。

ステップＳ３１：演算処理部１１は、最新ＳＯＣが充電受け入れ限界時ＳＯＣよりも大きいか否かを判定し、最新ＳＯＣ＞充電受け入れ限界時ＳＯＣが成立する場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）にはステップＳ３２に進み、それ以外の場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）にはステップＳ２９に進む。より具体的には、ステップＳ２８において充電受け入れ限界時ＳＯＣが決定された後に、それよりも大きい値のＳＯＣがステップＳ１１において算出された場合、充電受け入れ限界時ＳＯＣが正確でないことが予想されるので、ステップＳ３１ではそのような事態が発生していないか判定し、発生している場合にはステップＳ３２に進んで、充電受け入れ限界時ＳＯＣを更新する。

ステップＳ３２：演算処理部１１は、充電受け入れ限界時ＳＯＣを最新のＳＯＣによって更新する。そしてステップＳ２９の処理に進む。

図８（ａ）は、充電受け入れ限界に近い二次電池２０に対して以上の処理を実行した場合の距離の時間的な推移を示す図であり、図８（ｂ）は、充電可能な状態の二次電池２０に対して以上の処理を実行した場合の距離の時間的な推移を示す図である。これらの図において横軸は時間（秒）を示し、縦軸は距離を示している。また、それぞれの点はステップＳ２０で算出された距離を示し、連続線はステップＳ２１で算出された平均距離を示している。図８（ａ）に示すように、充電受け入れ限界に近い場合には、図８（ｂ）の充電可能な場合に比較して、平均距離を示す連続線がより小さい値となっている。また、平均距離は上下に変動することなく、滑らかに推移している。このことから、本実施形態によれば、二次電池２０の充電受け入れ限界を正確に判定することが可能になる。

（Ｆ）変形実施形態
なお、上記の各実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、以上の実施形態では、式（１）の重み係数Ｗの値として０．００２を用いたが、これ以外の値を用いることも可能である。なお、一般的には、重み係数Ｗの値は余り大きな値でない方が望ましい。具体的には、図８（ａ）では、重み係数Ｗの値として０．００２を用いているが、図８（ｃ）では、重み係数Ｗの値として０．０１を用いている。図８（ａ）および図８（ｃ）との比較から、重み係数Ｗの値として０．０１の場合には、平均距離は、上下に大きく変動している。このため、重み係数Ｗの値として０．０１未満の値を用いることが望ましい。

また、以上の実施形態では、電流電圧平面上に測定値をプロットし、プロットした点と、前回求めた中点との間にある中点を求め、この中点と基点との距離を求めるようにしたが、これ以外の方法であってもよい。具体的には、測定値をプロットした点と、基点との距離を求めるようにしてもよい。あるいは、測定値をプロットした点と、前回の測定値をプロットした点との中点を求め、この中点と基点との距離を求めるようにしてもよい。

また、前述した実施形態では、ステップＳ１３およびステップＳ１４において電圧および電流が適正範囲内に収まっていない場合を計算の対象から除外するようにしたが、これらを除外しないようにしてもよい。あるいは、適正範囲内に収まっていない場合には、規定値に補正するようにしてもよい。具体的には、電圧が１２．３Ｖの場合にはこれを規定値１２．５Ｖに補正したり、あるいは、電流が−１６Ａの場合にはこれを規定値−１５Ａに補正したりするようにしてもよい。ここで、電圧値および電流値のいずれか一方のみが適正範囲外の場合にこのような補正を実行し、双方が適正範囲外の場合にはこれらの測定値については計算の対象から除外してもよい。あるいは、双方が適正範囲外の場合であってもこれらの測定値をともに補正するようにしてもよい。

図９，１０は、前述した変形実施形態による測定結果を示す図である。すなわち、図９（ａ）は測定値をプロットした点と、基点との距離を求める場合（例えば、図５において点Ａ〜点Ｆのそれぞれと基点との距離を求める場合）の測定結果であり、図９（ｂ）は測定値をプロットした点と前回の中点との間の中点と、基点との距離を求める場合の測定結果であり、図９（ｃ）は測定値をプロットした点と前回の中点との間の中点と、基点との距離を求める場合であって、１２．５Ｖ以下を除外する場合の測定結果であり、図９（ｄ）は測定値をプロットした点と前回の中点と間の中点と、基点との距離を求める場合であって、１２．５Ｖ以下および−１５Ａ以下を除外する場合（図６と同様の場合）の測定結果である。また、図１０（ａ）〜（ｄ）は、図９（ａ）〜（ｄ）と同様の条件で測定した場合の測定結果を縦軸のスケールを変えて表示した結果（距離０〜５０の範囲を距離０〜１０の範囲に変えて表示した結果）を示している。なお、これらの測定時のＳＯＣは、９５付近の値とされている。図１０（ａ），（ｂ）の比較から、中点を用いた方が平均距離の上下方向への変動が抑制されることが分かる。また、図９（ｃ），（ｄ）の比較から、−１５Ａ以下を計算対象から除外することにより、距離が「１０」以上にプロットされている点が少なくなっていることが分かる。なお、１２．５Ｖ以下を計算対象から除外する場合の効果については、図９（ｂ），（ｃ）および図１０（ｂ），（ｃ）の比較では明らかではないが、１２．５Ｖ以下を計算対象から除外することにより、特に、ＳＯＣが低い領域において、距離の変動を抑制できる。

また、図６に示す実施形態では、１回目の処理では距離の測定を行わず、２回目の処理以降に距離を測定するようにしたが、例えば、１回目の処理では、図５に示す点Ａから基点までの距離を求めてこれを距離Ｌ０とし、２回目以降の処理では前述した場合と同様に距離Ｌ１，Ｌ２，・・・を計算するようにしてもよい。もちろん、その場合、ステップＳ２１の処理では、式（２）に基づいて最新平均距離を求め、２回目以降の処理では式（１）に基づいて最新平均距離を求めることができる。

また、図６に示す実施形態では、ステップＳ１２において温度条件を満たさない場合には、単に、条件成立継続時間を「０」に設定するようにしたが、例えば、加重平均値を合わせてリセットするようにしてもよい。その場合、温度条件が満たされた場合には、ステップＳ１７で１回目であると判定されるようにすることで、再度、距離を正確に測定することが可能になる。

また、ステップＳ１２〜Ｓ１４の温度、電圧、および、電流の適正範囲については固定値として説明したが、例えば、経年変化に応じて変化させたり、あるいは、使用環境に応じて変化させたりするようにしてもよい。同様に、ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２７の電圧超過率の判定値、距離の判定値、および、条件成立継続時間についても、経年変化または使用環境等に応じて可変値としてもよい。

また、上記各実施形態では、測定値を電流電圧平面上にプロットするようにしたが、必ずしもプロットする必要はなく、基点と中点または測定点との間の距離が分かればよい。例えば、数式を用いてこれらの間の点の距離を求めるようにしてもよい。

１ 二次電池
２ 電圧測定手段
３ 電流測定手段
４ 判定手段
１０ 充電受け入れ限界検出装置
１１ 演算処理部
１２ 電圧センサ
１３ 電流センサ
１４ 温度センサ
１５ 記憶部
１６ タイマ
１７ インタフェース
２０ 二次電池
２１ 発電機
２２ 負荷

Claims (12)

1. 二次電池の電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記二次電池に流れる電流を測定する電流測定手段と、
   前記電圧測定手段および前記電流測定手段によって測定された電圧値および電流値の電流電圧平面上における位置に応じて前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする充電受け入れ限界判定装置。
2. 前記判定手段は、前記電流電圧平面上における所定の基点から、前記電圧値および前記電流値に対応する位置までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の充電受け入れ限界判定装置。
3. 前記判定手段は、前記電流電圧平面上において、新たに測定された前記電圧値および前記電流値に対応する位置と、前回測定された前記電圧値および前記電流値に対応する位置の中点を求め、所定の基点から当該中点までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の充電受け入れ限界判定装置。
4. 前記判定手段は、前回求めた中点と新たに求めた中点との間の中点から、前記所定の基点までの距離に基づいて、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の充電受け入れ限界判定装置。
5. 前記判定手段は、前記距離が所定の閾値よりも小さい場合に、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したと判定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
6. 前記判定手段は、前記距離の加重平均が所定の閾値よりも小さい場合に、前記二次電池が充電受け入れ限界に達したと判定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
7. 前記基点を前記二次電池の劣化に応じて再設定することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
8. 前記判定手段は、電圧値の基準値および電流値の基準値を有し、測定された電圧値および電流値の少なくとも一方がこれらの基準値以下である場合には、当該測定値については判定の対象から除外することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
9. 前記判定手段は、電圧値の適正範囲および電流値の適正範囲を有し、測定された電圧値または電流値がこれら適正範囲外である場合には、当該測定値については所定の規定値に補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
10. 前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣを算出する算出手段を有し、
    前記判定手段によって充電受け入れ限界に達したと判定された際に前記算出手段によって算出されたＳＯＣを充電受け入れ限界時ＳＯＣとする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の充電受け入れ限界判定装置。
11. 前記充電受け入れ限界時ＳＯＣが設定された後に、前記算出手段によって前記充電受け入れ限界時ＳＯＣよりも大きい値のＳＯＣが算出された場合には、当該ＳＯＣによって充電受け入れ限界時ＳＯＣを更新することを特徴とする請求項１０に記載の充電受け入れ限界判定装置。
12. 二次電池の電圧を測定する電圧測定ステップと、
    前記二次電池に流れる電流を測定する電流測定ステップと、
    前記電圧測定ステップおよび前記電流測定ステップによって測定された電圧値および電流値の電流電圧平面上における位置に応じて前記二次電池が充電受け入れ限界に達したか否かを判定する判定ステップと、
    を備えることを特徴とする充電受け入れ限界判定方法。

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