WO2005015252A1

WO2005015252A1 - 蓄電池の劣化判定方法、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システム

Info

Publication number: WO2005015252A1
Application number: PCT/JP2004/009105
Authority: WO
Inventors: Noriyasu Iwane; Yuichi Watanabe; Takezo Sugimura; Toshiyuki Satoh; Atsushi Kimura; Fumikazu Iwahana; Katsumi Inaniwa; Tetsuya Kanou
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2005-02-17
Also published as: EP2626716A3; EP2613165B1; EP2626716A2; EP2626716B1; EP1650575A1; EP2472277A3; US20070252601A1; EP2613165A1; US7362074B2; US20060186890A1; EP2472277A2; EP1650575A4; US7616003B2

Abstract

　蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける蓄電池の劣化状態を判定するに際し、蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、実測された蓄電池の内部抵抗成分を基準温度における値に変換し、この値を基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換し、この基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧を劣化判定しきい値と比較して蓄電池の劣化状態を判定する。

Description

明細書

蓄電池の劣化判定方法、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システム技術分野

[0001] 本発明は、蓄電池の劣化判定方法および蓄電池の劣化判定装置、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスを測定する方法及び装置、二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化状態判定方法等の技術分野に関する。

背景技術

[0002] 蓄電池の残留容量ならびに劣化状態の検査方法に関しては、種々の方法が知られている。例えば、蓄電池を完全に放電させて容量を測定し、その容量から劣化状態を判定する方法がある。し力しながら、この方法は、完全に放電することが必要なため、負荷に接続されて使用中の蓄電池に用いることは難しぐ測定時間も長いことから、実用的な方法ではない。そこで、使用中の蓄電池の劣化状態の判定を短時間で行うことができる方法が開発されてきた。

[0003] 例えば、蓄電池の使用温度が変化する状況で、蓄電池の電池電圧および使用温度を検出し、検出された温度における電池電圧を基準温度における電池電圧に補正することにより蓄電池の劣化状態の判定を行う方法が知られている（特開 2001— 1 85233号公報参照)。

[0004] 更に、自動車等に搭載される鉛蓄電池等の二次電池に関し、その内部インピーダンスを測定する技術が提案されている（例えば、特開平 10-56744号公報参照)。一般に、二次電池の内部インピーダンスを測定することにより、二次電池の劣化状態を判別できるので、重要度の高い技術となっている。二次電池の内部インピーダンスは、充電又は放電を行っていない状態で、二次電池に流れる電流及び応答電圧をそれぞれ検出し、両者を用いて所定の演算を行うことにより求めることができる。

[0005] 上記特開平 10— 56744号公報には、二次電池の内部インピーダンスを測定する方法として、一定周波数の放電電流を二次電池に印加し、放電電流波形と応答電圧波形をフーリエ変換することにより内部インピーダンスを求める方法が提案されている。力かる方法により、比較的高い精度で二次電池の内部インピーダンスを求めることができ、二次電池の劣化状態を的確に判定することができる。

[0006] 更に、自動車等に搭載される鉛蓄電池等の二次電池に関し、その劣化状態を判定する技術が知られている（例えば、特開 2001— 228226号公報参照)。一般に、二次電池の内部インピーダンスは二次電池の劣化状態と強い相関があるため、二次電池の内部インピーダンスを測定すれば、その測定結果から二次電池の劣化の度合を判断可能となる。これにより、ユーザに対しては、劣化の度合が大きい二次電池の交換を促すことができる。二次電池の劣化状態を判定可能な電源システムに実現する場合、二次電池に所定の電流を供給し、二次電池の電流及び電圧を検出し、所定の演算を行うことにより内部インピーダンスを求める構成を採用すればよい。

[0007] 更に、密閉型鉛蓄電池に関し、その放電電流と放電中の電池電圧から内部インピ一ダンスを求める技術が知られている（例えば、特開平 9 232005号公報参照)。一般に、密閉型鉛蓄電池をあらかじめ定めた一定の周期で放電させて一定周波数の放電電流を流し、その放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、一定周波数を基本周波数とする放電電流波形のフーリエ変換値を求め、放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して、一定周波数を基本周波数とする電圧応答波形のフ一リエ変換値を求め、電圧応答波形

のフーリエ変換値を放電電流波形のフーリエ変換値で除して内部インピーダンスが永まる。

[0008] 一般に、観測装置や通信装置等を収納する屋外局舎等にて使用する場合や、自動車等に二次電池を搭載する場合、多様な地域や使用環境が想定されることから、非常に広い温度範囲にわたって二次電池の正常な動作を保証することが重要になる。一方、二次電池の内部インピーダンスは、温度に依存して大きく変化し、特に低温で著しく増大する傾向がある。そのため、常温では許容範囲の内部インピーダンスであっても、低温では二次電池の使用に支障を来たすこともある。従って、確実に二次電池の劣化状態を判定するためには、何らかの方法で二次電池の温度補正を行つた上で内部インピーダンスを求める必要がある。

特許文献 1：特開 2001— 185233号公報特許文献 2：特開平 10— 56744号公報

特許文献 3：特開 2001— 228226号公報

特許文献 4：特開平 9— 232005号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 上述した特開 2001-185233号公報に記載された方法は、充電電圧や充電状態が変化する用途または急速放電を行う用途に用いられる蓄電池や、負荷変動の大き V、あるいは負荷変動が不規則なものや環境変化が大き!/、等の場合に使われる蓄電池、あるいは、自動車等の車両に搭載される蓄電池に適用すると、検出される電池電圧が変動するため、正確に蓄電池の劣化状態の判定を行うことができないという問題点を有する。

[0010] 更に、特開平 10— 56744号公報に開示された方法は、二次電池に一定周波数のパルス電流を印加するものである。そのため、一定周波数のパルス電流を生成するための回路を設ける必要があり、構成の複雑化とコストの上昇を招く。また、二次電池の内部インピーダンスを求める際に周期的なパルス電流を二次電池に流すことは、本来は不要な充放電を繰り返す可能性があり、二次電池の消耗を大きくする恐れもめる。

[0011] 一般に、二次電池は充放電を繰り返すため、電極の近傍に分極が発生することが知られている。そして、上記従来の方法で、充放電を終えた後に二次電池の内部ィンピーダンスを測定する際、分極の影響を強く受けることが問題となる。このように分極の影響を受けた状態で測定した二次電池の内部インピーダンスは誤差を生じるため、従来の方法では、高い精度で内部インピーダンスを求めることは困難であった。

[0012] 更に、二次電池の内部インピーダンスの温度特性は単純に近似するのは難しぐ高い精度で内部インピーダンスの温度補正を行うことは容易ではない。また、温度特性に加えて、二次電池の使用状態によっても内部インピーダンスが変化して温度特性がシフトすることが問題となる。すなわち、新品の二次電池に比べ、所定期間使用した二次電池は、相対的に内部インピーダンスが増大する。このように、温度特性と使用状態に応じて変化する二次電池の内部インピーダンスを測定したとしても、二次電池の劣化状態を正確に判断することは困難である。

課題を解決するための手段

[0013] そこで、本発明の 1つの目的は、負荷に接続された使用中の蓄電池の劣化状態の判定を短時間にかつ正確に行うことができる蓄電池の劣化判定方法を提供することにある。本発明の他の 1つの目的は、二次電池の内部インピーダンスを測定する際、周期性を持たない多様な波形を持つ充放電電流を二次電池に流した状態で入力電流と応答電圧のフーリエ変換を行って内部インピーダンスを測定するようにしたので、複雑な構成やコストの上昇を

回避するとともに二次電池の消耗を抑えることが可能な二次電池の内部インピーダンス測定方法等を提供することにある。

[0014] また、本発明の他の 1つの目的は、二次電池の内部インピーダンスを測定する際、分極の影響を除去して高、精度の内部インピーダンスを求めることが可能な二次電池の内部インピーダンス測定方法等を提供することにある。本発明の他の 1つの目的は、二次電池の内部インピーダンスの温度特性を的確に補正し、高い精度で二次電池の劣化状態を判定することが可能な二次電池劣化状態判定方法等を実現することにある。

[0015] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 1の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらかじめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づいて前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧の値に変換し、前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しき、値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である

[0016] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 2の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時降下電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあら力じめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づいて前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧の値に変換し、前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しき、値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0017] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 3の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあら力じめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づいて前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、前記基準温度における内部抵抗成分の値を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0018] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 4の態様は、前記基準温度は、前記蓄電池の使用温度範囲内であって、かつ前記蓄電池力あらかじめ定められた放電電流を流した際の放電時端子間電圧の値が最も低くなる温度に設定されることを特徴とする蓄電池の劣化判定

方法である。

[0019] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 5の態様は、前記あらかじめ定められた放電電流の電流波形は、前記負荷の動作時間中に必要とされる消費電流を表す電流波形と実質的に等価とみなせる電流波形であることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0020] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 6の態様は、前記劣化判定しきい値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧以上の値とすることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0021] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 7の態様は、前記劣化判定しきい値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧となる降下電圧値以下の値とすることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0022] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 8の態様は、前記劣化判定しきい値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧となる内部抵抗成分の値以下の値とすることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0023] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 9の態様は、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあら力じめ求める工程における前記蓄電池の放電時端子間電圧は、前記蓄電池の放電時の最低電圧であることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0024] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 10の態様は、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあら力じめ求める工程における前記蓄電池の放電時端子間電圧は、前記蓄電池の放電開始力所定時間経過後の電圧であることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。 [0025] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 11の態様は、 2つ以上の蓄電池のうち、少なくとも 1つの蓄電池について劣化状態を判定し、前記 1つの蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、その状態を認識できることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0026] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 12の態様は、少なくとも 2つの前記蓄電池の劣化状態を判定し、蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する要対応蓄電池の情報と、継続して使用可能な継続使用蓄電池の情報とを表示する表示部と、前記蓄電池の履歴を記録する記憶部を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する蓄電池の履歴を保持、又は Z及び、 «続して判定するプログラムを有する制御 ·判定部を備える

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0027] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 13の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、該蓄電池の放電性能に基づいて判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

あら力じめ 2以上の温度範囲を定め、該温度範囲ごとに任意の基準温度を設定し、前記蓄電池の劣化状態を判定する際に測定される測定温度を、前記温度範囲に対応する少なくとも 1つの基準温度を選択し、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値を所望の温度で測定し、あら力じめ求めた前記相関値の温度補正式、前記相関値の測定時の温度および前記相関値に基づ、て、前記相関値を前記基準温度における相関値に変換し、相関値と前記放電性能との所定の関係式及び変換後の前記相関値に基づいて前記蓄電池の放電性能を求め、

求めた前記基準温度における放電性能を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化劣化判定方法。

[0028] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 14の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、該蓄電池の放電性能に基づいて判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する際に測定される測定温度と、該測定温度の値から 2以上の基準温度を設定し、

前記蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値を所望の温度で測定し、前記 2以上の基準温度における値を比較又は互いの相関関係を判定して前記蓄電池の劣化状態を判定する

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[0029] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 15の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の放電性能に基づ!/、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

求めた前記基準温度における放電性能を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0030] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 16の態様は、前記相関値は、前記蓄電池の内部抵抗成分の直流抵抗値、交流インピーダンス値あるいは前記交流インピーダンスの逆数である交流コンダクタンス値等の導電値であることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0031] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 17の態様は、前記所定の関係式は、負荷の消費電流の時間変化パターンに相当する電流を流した際の前記蓄電池の端子間電圧、あるいは、負荷の消費電流の時間変化パターンに準じた電流を流した際の前記蓄電池の端子間電圧であることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0032] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 18の態様は、前記基準温度は、前記蓄電池の所定の使用可能温度範囲の内、電池の放電性能が最も低下する温度に設定されることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0033] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 19の態様は、前記基準温度は、前記所望の温度力一定温度を差し引いた温度に設定されることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0034] この発明の蓄電池の劣化判定方法の第 20の態様は、前記基準温度は、前記所望の温度が属する温度帯域毎に対応する所定の温度に設定されることを特徴とする蓄電池の劣化判定方法である。

[0035] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 1の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づいて判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池からあらカじめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらカゝじめ求め、

前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定する電池温度測定部と、

前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づ!、て前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換する内部抵抗成分変換部と、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧の値に変換する端子間電圧変換部と、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0036] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 2の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づいて判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池からあらカじめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時降下電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらカゝじめ求め、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧の値に変換する放電時降下電圧変換部と、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0037] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 3の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づいて判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定す

る電池温度測定部と、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、

を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0038] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 4の態様は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の放電性能に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値を所望の温度で測定し、あら力じめ求めた前記相関値の温度補正式、前記相関値の測定時の温度および前記相関値に基づ、て、前記相関値を前記基準温度における相関値に変換する相関値変換部と、

相関値と前記放電性能との所定の関係式及び変換後の前記相関値に基づいて前記蓄電池の放電性能を求める放電性能算出部と、

求めた前記基準温度における放電性能を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判別部と、

を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0039] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 5の態様は、 2つ以上の蓄電池のうち、少なくとも 1つの蓄電池について劣化状態を判定し、前記 1つの蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、その状態を認識できる表示部を備えることを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0040] この発明の蓄電池の劣化判定装置の第 6の態様は、少なくとも 2つの前記蓄電池の劣化状態を判定し、蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する要対応蓄電池の情報と、継続して使用可能な継続使用蓄電池の情報とを表示する表示部と、前記蓄電池の履歴を記録する記憶部を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する蓄電池の履歴を保持、又は Z及び、 «続して判定するプログラムを有する制御 ·判定部、

を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置である。

[0041] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 1の態様は、充電電流又は放電電流を二次電池の入力電流とし、前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定し、時間軸上で複数の電流測定値及び電圧測定値を取得し、前記取得された複数の電流測定値及び複数の電圧測定値をそれぞれフーリエ変換することにより、所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を求め、前記入力電流の周波数成分と前記応答電圧の周波数成分の比をとつて前記所定周波数における前記二次電池の内部インピーダンスを算出することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0042] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 2の態様は、前記複数の電流測定値及び前記複数の電圧測定値は、それぞれ所定の時間間隔 A tでサンプリングされた N個の測定値からなり、前記所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分は、離散フーリエ変換により求められることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0043] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 3の態様は、前記入力電流の周波数成分 I ( ω )及び前記応答電圧の周波数成分 V ( ω )は、前記所定周波数を Fとし、整数 n(n=0, 2—Ν— 1)に対し前記 Ν個の電流測定値を i (n' A t)、前記 N 個

の電圧測定値を ν(η· A t)としたとき、

N-1

Ι(ω) = At ι(η ' At) ' expf ιω ' n ' At)dt

i =0

V( o) = Aty v(n ' At) ' exp( j o ' n ' At)dt

n = 0

(たし、 CO = 2 F)

によりそれぞれ求められ、前記内部インピーダンス Z ( ω )は、 ν(ω)

Ζ(ω) =

Ι(ω) により算出されることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0044] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 4の態様は、前記内部ィンピーダンスとして、少なくとも Μ個の異なる周波数に対応する複数の成分を算出し、前記二次電池の等価回路に含まれる Μ個の回路定数を未知数とする連立方程式を前記内部インピーダンスの複数の成分に基づき解くことにより、前記 Μ個の回路定数を算出することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0045] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 5の態様は、二次電池の充電時に充電電流を供給する充電回路と、前記二次電池の放電時に放電電流を供給する放電回路と、前記充電電流又は前記放電電流を前記二次電池の入力電流とし、前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、前記センサ手段の測定結果に基づき時間軸上で複数の電流測定値及び電圧測定値を取得し、当前記取得された複数の電流測定値及び複数の電圧測定値をそれぞれフーリエ変換することにより、所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を求め、前記入力電流の周波数成分と前記応答電圧の周波数成分の比をとって前記所定周波数における前記二次電池の内部インピーダンスを算出する制御手段とを備えることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0046] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 6の態様は、前記制御手段は、前記複数の電流測定値及び前記複数の電圧測定値として、それぞれ所定の時間間隔 A tでサンプリングされた Ν個の測定値を取得し、前記所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を離散フーリエ変換により求めることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0047] この発明の二次電池劣化判定装置の 1つの態様は、上述した二次電池の内部インピーダンス測定装置によって算出された内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。 [0048] この発明の電源システムの 1つの態様は、上述した二次電池の内部インピーダンス測定装置を備えて、る電源システムである。

[0049] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 7の態様は、負荷に電力を供給する二次電池が充電分極と放電分極のいずれを受けた状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けていると判定された場合、一定周期の放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合、一定周期の充電電流パルスを前記二次電池に印加し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミング力所定の周期数が経過したタイミング以降の前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定し、前記測定された入力電圧と応答電圧を用いて前記二次電池の内部インピーダンスを算出することを特徴としている二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0050] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 8の態様は、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスは、所定の周期と所定の電流振幅を有する矩形波であることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0051] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 9の態様は、前記内部ィンピーダンスの算出に用いる前記入力電流と前記応答電圧は、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミングから、 10— 50周期の範囲に設定された所定周期数の経過後に測定開始することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0052] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 10の態様は、負荷に電力を供給する二次電池が充電分極と放電分極のいずれを受けた状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けていると判定された場合、一定周期の放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合、一定周期の充電電流パルスを前記二次電池に印加し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始後の所定時間内に前記二次電池の入力電流と応答電圧をそれぞれ測定し、前記測定された入力電圧と前記応答電圧を用いて時間軸上で複数の前記二次電池の内部インピーダンスを算出し、前記複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行って前記内部インピーダンスの時間特性を近似する 2次以上の指数減衰関数の係数を決定し、少なくとも前記決定した係数に基づき前記内部インピーダンスの収束値を求めることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0053] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 nの態様は、可変した周波数にて連続して放電させ、可変した周波数ごとの放電電流を流し、前記可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、前記周波数ごとの放電電流波形のフーリエ変換値を求め、放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前記可変した周波数ごとの電圧応答波形のフーリエ変換値を求め、前記電圧応答波形のフーリエ変換値を前記放電電流波形のフーリエ変換値で除して可変した周波数ごとの内部インピーダンスを求め、周波数ごとに算出した内部インピーダンス値を比較し、その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズ有と判断することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法でめる。

[0054] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 ₁₂の態様は、上述した放電電流波形の周期が異なる少なくとも 3回の放電を 1セットとして繰り返し実施し、少なくとも 3つの周期でのインピーダンスを計算し、 3つのインピーダンスに基づいて所望のインピーダンスを求めることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0055] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 ₁₃の態様は、内部前記指数減衰関数として時間 Tに対し、

F(T) = Al exp( A3 · T) + Α2 exp( A4 · T) + A5 により表される関数 F (T)を用い、 5個の係数 A1— A5を決定することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0056] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 ₁₄の態様は、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスは、所定の周期と所定の電流振幅を有する矩形波であることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0057] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定方法の第 15の態様は、前記逐次計算に用いる複数の内部インピーダンスは、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始後から、 5— 50周期の範囲に設定された所定周期数までの時間内に測定された前記入力電流と前記応答電圧を用いて算出されることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法である。

[0058] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定装置の第 1の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、一定周期の充電電流パルス又は放電電流パルスを前記二次電池に印加可能な充放電回路と、前記二次電池が充電分極と放電分極の、ずれを受けて、る状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けていると判定された場合は前記放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合は前記充電電流パルスを前記二次電池に印加するように前記充放電回路を制御し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミング力所定の周期数が経過したタイミング以降の前記センサ手段の測定結果を取得し、取得された前記入力電圧と前記応答電圧を用いて前記二次電池の内部インピーダンスを算出する制御手段とを備えることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定装置である。

[0059] この発明の二次電池の内部インピーダンス測定装置の第 2の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、一定周期の充電電流パルス又は放電電流パルスを前記二次電池に印加可能な充放電回路と、前記二次電池が充電分極と放電分極の、ずれを受けて、る状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けていると判定された場合は前記放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合は前記充電電流パルスを前記二次電池に印加するように前記充放電回路を制御し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加後の所定時間内の前記センサ手段の測定結果を取得し、取得された前記入力電圧と前記応答電圧を用いて時間軸上で複数の前記二次電池の内部インピーダンスを算出し、前記複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行って前記内部インピーダンスの時間特性を近似する 2次以上の指数減衰関数の係数を決定し、少なくとも前記決定した係数に基づき前記内部インピーダンスの収束値を求める制御手段とを備えることを特徴とする二次電池の内部ィンピーダンス測定装置である。

[0060] この発明の電源システムの 1つの態様は、上述した二次電池の内部インピーダンス測定装置を備えて、る電源システムである。

[0061] この発明の二次電池劣化判定方法の第 1の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定方法であって、前記二次電池に所定の電流を印加した状態で電流及び電圧を測定し、測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、前記二次電池の温度を測定し、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも 3次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記 3次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である

基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする二次電池劣化判定方法である。

[0062] この発明の二次電池劣化判定方法の第 2の態様は、前記 3次以上の多項式項の各項の係数は共通の基準係数に関連付けて設定され、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき前記基準係数を算出し、算出した基準係数に基づき前記各項の係数を決定することを特徴とする二次電池劣化判定方法である。

[0063] この発明の二次電化劣化判定方法の第 3の態様は、前記 3次以上の多項式項を含む関数は、温度を Tp、前記内部インピーダンスを Ζ、前記基準係数を Cとしたとき、

Ζ = C + fl(C)-Tp + f2(C)-Tp ²+… ·+ fn(C Tpⁿ

(ただし、 η: 3以上の整数、；^ー^：所定の関数）

により表されることを特徴とする二次電ィ匕劣化判定方法である。

[0064] この発明の二次電池劣化判定方法の第 4の態様は、前記 3次以上の多項式に含まれる各項の関数 fl (C)一 fn(C)は、前記基準係数 Cの 1次式で表されることを特徴とする二次電化劣化判定方法である。

[0065] この発明の二次電池劣化判定方法の第 5の態様は、前記基準温度に対応してあら力じめ判定しきい値が設定され、前記算出した基準内部インピーダンスと前記判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする二次電化劣化判定方法である。

[0066] この発明の二次電池劣化判定装置の第 1の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定装置であって、前記二次電池に電流パルスを印加可能な回路と、前記二次電池の電流と電圧を測定するセンサ手段と、前記二次電池の温度を測定する温度センサと、前記回路から電流パルスを印加した状態における前記センサ手段の測定結果に基づ、て前記内部インピーダンスを求め、前記温度センサの測定温度と前記求めた内部インピーダンスとに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも 3次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記 3次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する制御手段と、を備えることを特徴とする二次電池劣化判定装置である。

[0067] この発明の二次電池劣化判定装置の第 2の態様は、前記 3次以上の多項式項の各項の係数についての設定情報をあらかじめ記憶する不揮発性記憶手段を備え、前記制御手段は、前記不揮発性記憶手段から読み出した設定情報を用いて前記各項の係数を決定することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。

[0068] この発明の二次電池劣化判定装置の第 3の態様は、前記不揮発性記憶手段には、前記 3次以上の多項式の各項の係数につ、ての複数の組合せに対応する複数の設定情報が記憶され、前記制御手段は前記複数の設定情報を選択的に読み出し可能であることを特徴とする二次電池劣化判定装置である。

[0069] この発明の二次電池劣化判定装置の第 4の態様は、前記不揮発性記憶手段には、前記基準温度に対応してあらかじめ設定される判定しきい値が記憶され、前記制御手段は、前記算出した基準内部インピーダンスと前記不揮発性記憶手段力読み出した判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。

[0070] この発明の二次電池劣化判定装置の第 5の態様は、可変した周波数にて連続して放電させ、可変した周波数ごとの放電電流を流し、前記可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、前記周波数ごとの放電電流波形のフーリェ変換値を求め、放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前記可変した周波数ごとの電圧応答波形のフーリエ変換値を求め、前記電圧応答波形のフーリエ変換値を前記放電電流波形のフーリエ変換値で除して可変した周波数ごとの内部インピーダンスを求め、周波数ごとに算出した内部インピーダンス値を比較し、その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズと判断する判断部を備えることを特徴とする二次電池劣化判定装置である。

[0071] この発明の二次電池劣化判定装置の第 6の態様は、前記不揮発性記憶手段には、複数の前記判定しきい値が記憶され、前記制御手段は前記複数の判定しきい値を選択的に読み出し可能であることを特徴とする二次電池劣化判定装置である。この発明の電源システムの :Lつの態様は、上述した二次電池劣化判定装置を備えて、る電源システムである。

発明の効果

[0072] 本発明によれば、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける蓄電池の劣化状態を判定するに際し、蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、実測された蓄電池の内部抵抗成分を基準温度における値に変換し、この値を基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換し、この基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧を劣化判定しきい値と比較して蓄電池の劣化状態を判定するため、負荷に接続された使用中の蓄電池の劣化状態の判定を短時間かつ正確に行うことができる。

[0073] 本発明によれば、二次電池の内部インピーダンスを測定する際、充電時又は放電時において入力電流と応答電圧を測定し、フーリエ変換を行うことにより所定周波数における二次電池の内部インピーダンスを算出するようにしたので、特別な電流発生器を設けることや周期的な波形の電流を用いることはいずれも不要となる。よって、構成の簡素化及び低コストィヒの面で有益であって二次電池の消耗を抑えることが可能な二次電池の内部インピーダンス測定装置等を実現することが可能となる。

[0074] 本発明によれば、二次電池の分極状態に応じた電流パルスを印加し、印加開始タイミングから内部インピーダンスが安定する時間が経過するまで待ち、内部インピーダンスを算出するようにしたので、二次電池の分極の影響を除去して高い精度で内部インピーダンスを測定することが可能となる。

[0075] また、本発明によれば、二次電池の分極状態に応じた電流パルスを印加し、印加開始タイミング力所定時間内の複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行 V、、 2次以上の指数減数関数の係数を決定して内部インピーダンスの収束値を求めるようにしたので、二次電池の分極の影響を受けな!/、状態の内部インピーダンスを正確に推定でき、高、精度で内部インピーダンスを測定することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0076] [図 1-1]本発明が適用されるシステムの第 1例を示す説明図である。

[図 1-2]本発明が適用されるシステムの第 2例を示す説明図である。

[図 1-3]本発明が適用されるシステムにおいて用いられる電力制御装置の一例を示す説明図である。

[図 1-4]本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 1例の流れを説明する流れ図である。

[図 1-5]本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 2例の流れを説明する流れ図である。

[図 1-6]本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 3例の流れを説明する流れ図である。

[図 1-7]負荷使用時の放電電流の時間変化の第 1例を示すグラフである。

[図 1-8]負荷使用時の放電電流の時間変化の第 2例を示すグラフであって、 (A)は負荷の動作時間中に必要とされる消費電流を表す電流波形、 (B)は (A)の電流波形と実質的に等価とみなせる電流波形を示す。 [図 1-9]第 1例の方法による、抵抗電圧変換係数を求める際の蓄電池の放電時端子間電圧を蓄電池の放電時の最低電圧とする場合の、放電時端子間電圧と放電電流の関係を示すグラフである。

[図ト 10]第 1例の方法による、抵抗電圧変換係数を求める際の蓄電池の放電時端子間電圧を蓄電池の放電開始力所定時間経過後の電圧とする場合の、放電時端子間電圧と放電電流の関係を示すグラフである。

[図 1-11]蓄電池の内部抵抗成分の温度依存性の一例を示すグラフである。

[図ト 12]抵抗温度補正係数の一例を示すグラフである。

[図ト 13]第 1例の方法において用いられる抵抗電圧変換係数の一例を示- める。

[図ト 14]第 2例の方法において用いられる抵抗電圧変換係数の一例を示- める。

[図ト 15]第 2実施形態の処理フローチャートである。

[図 1-16]第 2実施形態における内部抵抗成分（内部抵抗値)と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係を示す図である。

[図 1-17]従来方法である電池容量（5時間率容量）と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係を示す図である。

[図 1-18]従来方法の処理フローチャートである。

[図 1-19]変形例のシステム構成図（その 1)である。

[図 1-20]変形例のシステム構成図（その 2)である。

[図 1-21]変形例のシステム構成図（その 3)である。

[図 1-22]変形例のシステム構成図（その 4)である。

[図 1-23]従来の方法の一例を説明する図である。

[図 1-24]この発明の方法の一例を説明する図である。

[図 2-1]本実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。

[図 2-2]二次電池の等価回路を示す図である。

[図 2-3]本実施形態に係る電源システムにおいて二次電池の内部インピーダンスを測定する際の具体的な処理を説明するフローチャートである。 [図 2-4]二次電池の内部インピーダンスと劣化状態の関係を説明する図である。

[図 3-1]第 1実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。

[図 3-2]二次電池の等価回路を示す図である。

[図 3-3]二次電池に印加される電流パルスの波形の具体例を示す図である。

[図 3-4]第 1実施形態に係る電源システムにおいて二次電池の内部インピーダンスを測定する際の具体的な処理を説明するフローチャートである。

[図 3-5]図 3— 4のステップ S 108における内部インピーダンスの具体的な計算処理を示すフローチャートである。

[図 3-6]第 2実施形態に係る電源システムにおいて二次電池の内部インピーダンスを測定する際の具体的な処理を説明するフローチャートである。

[図 3-7]図 3— 6のステップ S212における内部インピーダンスの収束値計算の具体的な処理を示すフローチャートである。

[図 3-8]第 2実施形態において二次電池の内部インピーダンスを求める場合の時間特性の具体例であって、内部インピーダンスの絶対値と実数部を用いて計算を行う場合の例を示す図である。

[図 3-9]第 2実施形態において二次電池の内部インピーダンスを求める場合の時間特性の具体例であって、内部インピーダンスの虚数部を用いて計算を行う場合の例を示す図である。

[図 4-1]本実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。

[図 4-2]二次電池に印加される電流パルスの波形の具体例を示す図である。

[図 4-3]二次電池の温度特性の具体例を示す図である。

[図 4-4]多項式関数により内部インピーダンスの温度特性を近似する場合、近似精度と多項式関数の次数との関係を示す図である。

[図 4-5]本実施形態に係る蓄電源システムにお、て、二次電池の内部インピーダンスに基づく劣化状態の判定を行う際の具体的な処理を示すフローチャートである。符号の説明

1.本発明のシステム

2.電力源 3、 106.蓄電池

4、 20.負荷

5、力制御装置

6、 104、 107、 108.蓄電池劣化判定装置

10.二次電池

11. 12.電流センサ

12. 11.電圧センサ

13.制御部

14.記憶部

15.充電回路

16.放電回路

17.温度センサ

61.インピーダンス測定手段

62.状態検知手段

63.温度センサ

100.蓄電池の劣化判定を行うためのシステム

101.検知回路

102.制御 ·判定装置

103.表示部

105.温度センサ

109.装置 ·電源制御装置

110. GPS装置

111.照明

112.稼動部

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。

先ず、本発明の蓄電池の劣化判定方法について説明する。

本発明の蓄電池の劣化判定方法は、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける蓄電池の劣化状態を、その内部抵抗成分の測定結果に基づいて判定する方法である。

[0079] 本発明の蓄電池の劣化判定方法は、充電電圧や充電状態が変化する用途または急速放電を行う用途に用いられる蓄電池に対しても、ほぼ正確に劣化状態を判定することができる点で従来の方法より優れている。ここで、急速放電とは、実際の放電時における放電電流の値 (放電電流値）が、定格放電時の放電電流値 (定格電流値：一般には 5時間率または 10時間率)より大きい状態を意味する。

[0080] また、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法は、下記（1) (2)の事項をあら力じめ定めておくことを特徴としている。

(1)蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度として規定すること。この基準温度は、例えば蓄電池の使用温度範囲内であって、かつ前記蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の放電時端子間電圧の値が最も低くなる温度に設定される。ここで、蓄電池の放電時端子間電圧 (放電性能）に与える影響について、通常は蓄電池の内部抵抗成分の温度特性によるものが支配的であるが、他の要因（例えば負荷側の消費電流等の温度特性等）についての影響も考慮することができる。具体的には、蓄電池と負荷との間に逆接続防止用のダイオードが接続されることがある力その温度特性等を考慮することもできる。

(2)蓄電池の内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求めること。この抵抗温度補正係数は、（1)で規定された基準温度における蓄電池の内部抵抗成分を求めるために用いられる。

[0081] また、必要に応じて、下記（3)の事項をあら力じめ定めておくことが望ましい。

(3)基準温度における内部抵抗成分と、基準温度における蓄電池力負荷に対して定められた電流を流した際の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあら力じめ求めること。上記（1)のように、蓄電池の放電性能に与える影響について、通常は蓄電池の内部抵抗成分の温度特性によるものが支配的であるため、この影響を直接的に示す係数として抵抗電圧変換係数が用いられる。また、定められた電流の値として、前述の急速放電時の放電電流値を定めることが可能である。この場合には、定格電流の数倍一数十倍の電流を短時間（たとえば数秒以下)流す場合などがある。また、基準温度における放電時端子間電圧の代わりに、基準温度における放電時降下電圧を用いて抵抗電圧変換係数を求めることもできる。

[0082] また、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法は、あらかじめ定められた上記（1)一 (3)の事項に基づ、て、下記 (4)一 (7)の処理を行うことを特徴として!/、る

(4)蓄電池の内部抵抗成分およびその測定時の前記蓄電池の温度を測定する。ここで、蓄電池の温度の測定は、蓄電池の内部抵抗成分の測定と同時に行う必要はなぐ蓄電池の温度が実質的に変化していないとみなしうる場合においては、両者の測定のタイミングが一致してヽなくても問題はな!/、。

(5)上記 (4)にお、て測定された内部抵抗成分の値を、上記（2)の抵抗温度補正係数に基づいて、基準温度における内部抵抗成分の値に変換する。

(6)上記（5)により求められた基準温度における内部抵抗成分の値を、上記（3)の抵抗電圧変換係数に基づいて基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換する。このことにより、負荷の動作電圧との対比が可能となる。

(7)上記（6)により求められた基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する。劣化判定しきい値は、例えば負荷の動作に必要な最低電圧 (以下、負荷の最低動作電圧とする）とすることができる。蓄電池の放電時端子間電圧が劣化判定しきい値より大きい場合は、蓄電池は必要な電力出力が可能であると判断され、劣化判定しき V、値以下であれば、蓄電池は必要な電力出力が不可能であって蓄電池は劣化状態であると判断される。

[0083] なお、上記（6) (7)の処理のかわりに、下記の（8)または（9)の処理を行うこともできる。その効果は、（6) (7)の処理を行った場合と実質的に同等である。

(8)上記（5)により求められた基準温度における内部抵抗成分の値を、抵抗電圧変換係数に基づいて基準温度における蓄電池の放電時降下電圧に変換し、この値をあらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する。この劣化判定しきい値は、例えば負荷の動作に必要な最低電圧となる降下電圧値以下の値とすることができる。このことにより、蓄電池の降下電圧値との対比が可能となる。

(9)上記（5)により求められた基準温度における内部抵抗成分の値を、あらかじめ設定した劣化判定しき!、値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する。この劣化判定しき、値は、例えば負荷の動作に必要な最低電圧となる内部抵抗成分の値以下の値とすることができる。このことにより、蓄電池の内部抵抗成分の値との対比が可能となる。

[0084] すなわち、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法は、上記（1)一 (9)の特徴を有するため、さらに具体的には、蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づいて、蓄電池の放電時端子間電圧や放電時降下電圧に変換し、または蓄電池の内部抵抗成分の値のままそれぞれ劣化判定しき、値と比較するため、負荷に接続された使用中の蓄電池の劣化状態の判定を短時間にかつ正確に行うことができる。

[0085] ここで、蓄電池の放電性能について説明する。放電性能とは、ある定められた電流を流した時の蓄電池の端子間電圧として考えることができる。つまり、放電性能が低下するということは、同一の電流出力に対して端子間電圧の低下が大きくなることである。従って、放電性能とは、同一の電流出力に対する電圧降下として考えることができる。

[0086] 本発明においては、蓄電池の電圧降下の値を実際に蓄電池の内部抵抗成分の値の変化力求め、この内部抵抗成分の値の増加に基づいて放電性能の低下を判断する。ここで、蓄電池の内部抵抗成分とは、蓄電池の電圧降下の代替指標となるものであればよい。例えば、内部抵抗成分として、インピーダンス（直流抵抗成分のみまたはリアクタンス成分のみでも可）を用いてもよぐアドミタンス（コンダクタンス成分のみまたはサセプタンス成分のみでも可）を用いてもょ、。

[0087] また、本発明においては、蓄電池の使用温度範囲内であって、かつ前記蓄電池からあら力じめ定められた放電電流を流した際の放電時端子間電圧の値が最も低くなる温度での放電性能低下を判断することが、劣化状態を確実に判断する点から望まれる。例えば、蓄電池が鉛蓄電池である場合、使用温度範囲を 10°C— +40°Cとしたときの放電性能は、低温にいくほど低下し、蓄電池の使用温度範囲の下限温度において最も厳しくなる。そこで、任意の温度の蓄電池で測定した内部抵抗成分の測定値から、電池の放電性能が最も厳しい温度、すなわち蓄電池の使用温度範囲の下限温度における放電性能を求めることが望ましい。

[0088] また、本発明では、上述の例のように、蓄電池の使用温度範囲の下限温度における劣化状態を判断すると蓄電池の特性保証が過剰となる場合には、蓄電池の温度に応じて劣化状態を判断する基準温度を変化させてもよい。この基準温度は、必ずしも蓄電池の使用温度範囲の下限温度に設定する必要はなぐ蓄電池の使用温度範囲の下限温度より高い温度を基準温度として劣化状態を判断してもよい。

[0089] 例えば、測定した蓄電池の温度から、一定の温度を差し引いた温度を基準温度として劣化状態を判断してもよい。また、例えば蓄電池の使用温度範囲が— 30°C— + 55°Cである場合にぉ、て、蓄電池の温度が + 25°C— + 55°Cであれば基準温度を 0°C、蓄電池の温度が 0°C— + 25°Cであれば基準温度を 15°C、蓄電池の温度が— 30°C— 0°Cであれば基準温度を 30°C、というように、測定した蓄電池の温度に応じて基準温度を設定

してもよい。また、例えば蓄電池の測定温度の履歴を年間を通して記録し、蓄電池の履歴温度範囲が - 30°C— + 55°Cである場合には基準温度を - 30°C、蓄電池の履歴温度範囲が 0°C— + 25°Cであれば基準温度を - 15°C、蓄電池の履歴温度範囲が + 25°C— + 55°Cであれば基準温度を 0°C、蓄電池の履歴温度範囲が 30°C— 0°C であれば基準温度を 30°C、というように、蓄電池の履歴温度範囲に応じて基準温度を設定してもよい。

[0090] また、例えば、蓄電池の使用温度範囲を 30°C— + 55°Cとしたとき、その範囲を表 1のように、 " 30°C以上、 0°C未満"、 "0°C以上、 +30°C以下"、 " + 30°C超、 +55 °C以下"の 3つに区分し、測定した蓄電池の温度に応じて基準温度の選定パターンを基準温度選定 Aと B又は Cのように複数設定してもよい。例えば、蓄電池の設置場所の温度履歴に応じて基準温度を任意にしてもょ、。

[0091] また、基準温度選定 Cは、基準温度選定 Aと Bに比べ、 20°Cを基準温度とするので、低い温度（区分 1)での判定が緩いものとなる。この判定により劣化と判定し、蓄電池を充電又は交換をするようにしてよい。また、高温側においても、例えば、蓄電池の上限温度程度になった場合、上限温度より低!、 + 30°Cを基準温度とする判定をしてよい。

[0092] また、基準温度は測定温度範囲の異なる区分のものから設定してもよい。例えば、基準温度選定 Bのとき、測定した蓄電池の温度が + 5°Cであっても、基準温度として + 30°C (表 1の基準温度選定 Bの区分 3)等、基準温度を任意に選択してもよい。なお、測定温度範囲の区分は 4つ以上あってもよい。また、測定温度範囲を 30≤区分 1く— 20°C, · · , 0≤区分 m< 10°C, · · · , 50≤区分 nく 60°Cのように 10°C程度毎のようにほぼ等間隔に温度範囲に区分してよく。当然に、任意の不等間隔に温度範囲を区分してよい。

[0093] [表 1]

[0094] さらに、基準温度は複数、 1つの基準温度で測定し (測定結果 1)、他の基準温度での測定し (測定結果 2, 3, 4, · 'η)、例えば、複数の基準温度での電圧値について比較し、最も厳しヽ判定となる基準温度を選択してょヽ。

また、 1つの蓄電池において、複数の基準温度での電圧値についての相関等の関係と、負荷状況や環境等の使用状態とを考慮し、劣化判定をするようにしてよい。また、複数の蓄電池について、 1つの蓄電池において 1以上の基準温度を設定し、互いの相関等の関係、又は Ζ及び、負荷状況や環境等の使用状態を考慮し、劣化判定をするようにしてよい。さらに、複数の蓄電池を判定することにより、ほぼ同時に交換や充電をした蓄電池につ ^、て、負荷状況や環境等による劣化状況 (寿命)を予測することも可能となり、予測される交換や充電時期をユーザに報せることもできる。

[0095] ここで、負荷の最低動作電圧が温度依存性を有する場合には、基準温度の設定の他に負荷の最低動作電圧の温度依存性についても考慮することが望ましい。例えば、蓄電池の劣化状態を確実に判断する点からは、負荷の最低動作電圧を、負荷の使用温度範囲における最高電圧値に設定することが望ましい。また蓄電池の特性保証が過剰となる場合には、負荷の最低動作電圧を、劣化状態判断時の負荷の温度における最低動作電圧としてちょい。

[0096] 次に、本発明が適用されるシステムの例を説明する。図 1-1は、本発明が適用されるシステムの第 1例を示す説明図である。図 1—1において、 1は本発明が適用されるシステムである。このシステム 1は、システム 1を動作させる電力源 2と、電力源 2からの電力により充電される蓄電池 3と、電力源 2または蓄電池 3からの電力により動作する負荷 4と、電力源 2または蓄電池 3から負荷 4への電力の供給を制御する電力制御装置 5を備えている。なお、実際のシステム 1には、負荷が多数設けられている場合もあるが、図 1—1においては特定の負荷 4にのみ着目し、他の負荷については図示および説明を省略する。

[0097] また、電力制御装置 5は、負荷 4に接続された蓄電池 3の劣化状態を判定する蓄電池劣化判定装置 6を備えている。蓄電池 3としては、どのような蓄電池を用いてもよく、例えば鉛蓄電池や、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等を用いてもよい。それらの種類、電圧、容量等の区別なく用いることができる。

[0098] ここで、蓄電池劣化判定装置 6は、蓄電池 3の劣化状態を、蓄電池 3の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する機能を有する。蓄電池 3の劣化状態を判定するために蓄電池 3の内部抵抗成分の測定結果を利用すると、例えばシステム 1が負荷変動の大きい装置であって電力源 2が商用電源や太陽電池、あるいは、自動車等の車両であって電力源 2が発電機 (オルタネータ)である場合などのように、充電中の蓄電池 3の電池電圧が変動する場合にも、従来技術と比較して正確に蓄電池 3の劣化状態を判定することができる。

[0099] また、本発明が適用されるシステムとしては、通常使用される蓄電池と予備の蓄電池を併用するシステムも考えられる。なお、通常使用される蓄電池と予備の蓄電池の数量についての制限は特になぐそれぞれ少なくとも 1個以上用いたシステムであれば、どのように蓄電池を組み合わせたシステムであっても、本発明を適用することが可能である。

[0100] 図 1—2は、本発明が適用されるシステムの第 2例を示す説明図である。

図 1—2において、 1は本発明が適用されるシステムである。このシステム 1は、システム 1を動作させる電力源 2と、電力源 2からの電力により充電される主蓄電池 3Aと、電力源 2または主蓄電池 3Aからの電力により動作する負荷 4と、電力源 2または主蓄電池 3A力も負荷 4への電力の供給を制御する電力制御装置 5を備えている。また、システム 1は、主蓄電池 3Aをバックアップする予備蓄電池 3Bを備えている。なお、図 1 —2においては、図 1—1と同様に特定の負荷 4にのみ着目し、他の負荷については図示および説明を省略する。

[0101] また、電力制御装置 5は、負荷 4に接続された主蓄電池 3Aまたは予備蓄電池 3Bのうち少なくとも一方の劣化状態を判定する蓄電池劣化判定装置 6を備えている。主蓄電池 3Aおよび予備蓄電池 3Bとしては、どのような蓄電池を用いてもよぐ例えば鉛蓄電池を用いてもよい。

[0102] ここで、蓄電池劣化判定装置 6は、主蓄電池 3Aまたは予備蓄電池 3Bの劣化状態を、主蓄電池 3Aまたは予備蓄電池 3Bの内部抵抗成分の測定結果に基づ!/、て判定する機能を有する。蓄電池劣化判定装置 6がこの機能を有する利点は、前述のとおりである。

[0103] また、図 1 2では主蓄電池 3Aと予備蓄電池 3Bと複数の蓄電池を備えるものであり、少なくとも 1つの蓄電池について劣化状態を判定するようにし、その蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する蓄電池の情報を伝えるものである。また、蓄電池の情報を表示する図 1—19又は図 1—20のような表示部 103

を設け、ユーザー他に蓄電池の状態を伝え、充電又は交換することを促すことができる。

[0104] さらに、図 1 2では主蓄電池 3Aと予備蓄電池 3Bと複数の蓄電池を備えるものであり、少なくとも 2つの蓄電池について劣化状態を判定するようにし、蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する要対応蓄電池の情報と、継続して使用可能な継続使用蓄電池の情報とを表示する図 1 - 19又は図 1 -20のような表示部 103と、前記蓄電池の履歴を記録する記憶部（図示しない）を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する蓄電池の履歴を保持、又は Z及び、 «続して判定するプログラムを有する制御 ·判定部（図 1 2の電力制御装置 5や蓄電池劣化判定装置 6等)を備え、蓄電池の劣化状態を判定することができる。このようにすれば、少なくとも 1つは常に使用可能な蓄電池とすることが可能である。従って、例えば、常時電源が活きている必要があるようなシステムや装置に本発明を取り入れると有効である。

[0105] 次に、本発明が適用されるシステムにおいて用いられる電力制御装置 5の例を説明する。

図 1 3は、本発明が適用されるシステムにおいて用いられる電力制御装置の一例を示す説明図である。ここで、図 1—3の電力制御装置は、図 1—1のシステムに用いられるものとして説明する。

[0106] 図 1 3において、電力制御装置 5は、電力源 2から蓄電池 3への充電電力の有無を検知する充電電力検出手段 51と、蓄電池劣化判定装置 6からの劣化検知信号を警報信号に変換して外部に発出する警報発生手段 52を備えている。なお、充電電力検出手段 51は、蓄電池劣化判定装置 6による蓄電池 3の劣化状態の判定を蓄電池 3が充電されていないときに行わせるための手段である。

[0107] なお、実際の電力制御装置 5には、必要に応じて電力源 2から蓄電池 3への充電電力を調整する機能などの他の機能が設けられるが、ここでは図示および説明を省略する。

また、蓄電池劣化判定装置 6は、蓄電池 3の内部インピーダンスを測定するインピ一ダンス測定手段 61と、インピーダンス測定手段 61からの測定結果を用 V、て蓄電池 3の劣化判断を行う状態検知手段 62を備えている。状態検知手段 62には温度センサ 63が接続されており、蓄電池 3の温度または蓄電池 3の周辺の温度を測定することができる。また、状態検知手段 62はインピーダンス測定手段 61を制御する機能と、蓄電池 3が劣化している場合の劣化検知信号を警報発生手段 52に送出する機能を有する。

[0108] 次に、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の具体的一例について説明する。

図 1 - 4は、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 1例の流れを説明する流れ図である。以下、ステップごとに分けて説明する。ステップ 0 :初期値設定

基準温度、抵抗温度補正係数、抵抗電圧変換係数、劣化判定しきい値を、それぞれ初期値として設定する。ここで、抵抗電圧変換係数は、基準温度における内部抵抗成分値を基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換する係数である。また、劣化判定しきい値としては、負荷の最低動作電圧以上の電圧値を用いる。

[0109] ステップ 1：内部抵抗成分の測定

蓄電池の両端に交流電流を流して、内部抵抗成分 (具体的には内部インピーダンス）を測定する。この測定は、いわゆる交流 4端子法、またはその改良方法により行う。また、交流電流の周波数は適宜選択することができ、必要に応じて複数の周波数を用いて内部抵抗成分を測定することも可能である。

ステップ 2：蓄電池温度の測定

前述のステップ 1の内部抵抗成分値の測定と並行して、蓄電池温度の測定を行う。池温度の代わりに、蓄電池の周囲の温度を測定してもよい。なお、蓄電池の温度の測定は、蓄電池の内部抵抗成分の測定と同時に行う必要はない。

[0110] ステップ 3：基準温度における内部抵抗成分値への変換

ステップ 0にお、て設定された抵抗温度補正係数と、ステップ 2にお、て実測された蓄電池温度の値を用いて、ステップ 1にお、て実測された蓄電池の内部抵抗成分値を、基準温度における内部抵抗成分値に変換する。

ステップ 4：放電時端子間電圧への変換

ステップ 3において求められた基準温度における内部抵抗成分値を、ステップ 0において設定された抵抗電圧変換係数により、基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換する。

[0111] ステップ 5：放電時端子間電圧と劣化判定しき!、値との比較

ステップ 4にお、て求められた放電時端子間電圧と、ステップ 0におヽて設定された劣化判定しき、値とを比較する。前者の値が後者の値より大き、場合はステップ 6へ進み、それ以外の場合はステップ 7へ進む。

ステップ 6 :判定結果（1) 蓄電池を正常であると判定ステップ 5において、放電時端子間電圧が劣化判定しきい値より大きい場合は、蓄電池は正常であると判定され、劣化判定の流れは終了する。

ステップ 7：判定結果 (2) 蓄電池を劣化して、ると判定

ステップ 5において、放電時端子間電圧が劣化判定しきい値以下である場合は、蓄電池は劣化して!/、ると判定され、劣化判定の流れは終了する。

[0112] ここで、ステップ 6を経由して劣化判定の流れが終了した場合には、時間をおいて次回以降の劣化判定が開始されることがあり、この場合はステップ 7を経由して劣化判定の流れが終了するまで、劣化判定が繰り返されることがある。また、図 1 4に例示されたステップ 0からステップ 7までの一連の劣化判定の流れを、時間をおヽて周期的に繰り返し行ってもよい。

[0113] 次に、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 2例を説明する。図 1 5は、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 2例の流れを説明する流れ図である。以下、第 1例の説明と同様に、ステップごとに分けて説明する。

ステップ 0 :初期値設定

基準温度、抵抗温度補正係数、抵抗電圧変換係数、劣化判定しきい値を、それぞれ初期値として設定する。ここで、抵抗電圧変換係数は、基準温度における内部抵抗成分値を基準温度における蓄電池の放電時降下電圧に変換する係数である。また、劣化判定しきい値としては、負荷の動作に必要な最低電圧となる降下電圧の値以下の値を用いる。

[0114] ステップ 1 :内部抵抗成分の測定

内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 2：蓄電池温度の測定

内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 3：基準温度における内部抵抗成分値への変換

内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 4：放電時降下電圧への変換

ステップ 3において求められた基準温度における内部抵抗成分値を、ステップ 0において設定された抵抗電圧変換係数により、基準温度における蓄電池の放電時降下電圧に変換する。

[0115] ステップ 5 :放電時降下電圧と劣化判定しきい値との比較

ステップ 4にお、て求められた放電時降下電圧と、ステップ 0にお、て設定された劣化判定しき、値とを比較する。前者の値が後者の値より小さ、場合はステップ 6へ進み、それ以外の場合はステップ 7へ進む。

ステップ 6 :判定結果（1) 蓄電池を正常であると判定

ステップ 5において、放電時降下電圧が劣化判定しきい値より小さい場合は、蓄電池は正常であると判定され、劣化判定の流れは終了する。

ステップ 7：判定結果 (2) 蓄電池を劣化して、ると判定

ステップ 5において、放電時降下電圧が劣化判定しきい値以上である場合は、蓄電池は劣化して!/、ると判定され、劣化判定の流れは終了する。

[0116] なお、図 1 4に例示した第 1例と同様、ステップ 6を経由して劣化判定の流れが終了した場合には、時間をおいて次回以降の劣化判定が開始されることがあり、この場合はステップ 7を経由して劣化判定の流れが終了するまで、劣化判定が繰り返されることがある。また、図 1—5に例示されたステップ 0からステップ 7までの一連の劣化判定の流れを、時間をお!/、て周期的に繰り返し行ってもよ!、。

[0117] 次に、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 3例を説明する。図 1 6は、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の第 3例の流れを説明する流れ図である。以下、第 1例、第 2例の説明と同様に、ステップごとに分けて説明する。

[0118] ステップ 0 :初期値設定

基準温度、抵抗温度補正係数、抵抗電圧変換係数、劣化判定しきい値を、それぞれ初期値として設定する。ここで、劣化判定しきい値としては、負荷の動作に必要な最低電圧となる内部抵抗成分の値以下の値を用いる。

ステップ 1：内部抵抗成分の測定

内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 2：蓄電池温度の測定

内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 3：基準温度における内部抵抗成分値への変換内容は第 1例と同様であるため、説明を省略する。

ステップ 4：基準温度における内部抵抗成分値と劣化判定しき、値との比較ステップ 3において求められた基準温度における内部抵抗成分値と、ステップ 0にぉ、て設定された劣化判定しき、値とを比較する。前者の値が後者の値より大き、場合はステップ 5へ進み、それ以外の場合はステップ 6へ進む。

[0119] ステップ 5 :判定結果（1) 蓄電池を正常であると判定

ステップ 4にお、て、基準温度における内部抵抗成分値が劣化判定しき、値より小さい場合は、蓄電池は正常であると判定され、劣化判定の流れは終了する。

ステップ 6：判定結果 (2) 蓄電池を劣化して、ると判定

ステップ 4において、基準温度における内部抵抗成分値が劣化判定しきい値以上である場合は、蓄電池は劣化していると判定され、劣化判定の流れは終了する。

[0120] なお、図 1 4に例示した第 1例と同様、ステップ 5を経由して劣化判定の流れが終了した場合には、時間をおいて次回以降の劣化判定が開始されることがあり、この場合はステップ 6を経由して劣化判定の流れが終了するまで、劣化判定が繰り返されることがある。また、図 1 6に例示されたステップ 0からステップ 6までの一連の劣化判定の流れを、時間をお!/、て周期的に繰り返し行ってもよ!、。

[0121] 以上、本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法の例を説明した。ここで、各例におけるステップ 0で設定される値などについて説明する。

まず、負荷使用時の放電電流値について説明する。負荷使用時の放電電流値は、各蓄電池の容量その他の条件により異なるので、あらかじめ劣化状態の異なる複数の同種の蓄電池を用いてデータを収集しておくことが望ましい。以下、蓄電池として鉛蓄電池を用いて、急速放電する場合、放電電流が時間により変化する場合などの例を説明する。

[0122] 図 1—7は、負荷使用時の放電電流の時間変化の第 1例を示すグラフである。なお、図 1—7においては、定格電流値をあわせて示している。本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法は、図 1 7のような比較的短時間に定格電流に対して大きい電流 (例えば IcA以上）が流れる場合であっても、ほぼ正確に蓄電池の劣化状態を半 U定することができる。 [0123] 図 1 8は、負荷使用時の放電電流の時間変化の第 2例を示すグラフであって、 (A )は負荷の動作時間中に必要とされる消費電流を表す電流波形、 (B)は (A)の電流波形と実質的に等価とみなせる電流波形を示す。本発明の実施形態である蓄電池の劣化判定方法は、図 1 8のような時間変化をする電流が流れる場合であっても、ほぼ正確に蓄電池の劣化状態を判定することができる。もちろん、電流値が定格電流に対して大きい電流値 (例えば IcA以上)である場合にも十分適用することができる。

[0124] また、ステップ 0で設定される値のうち、抵抗電圧変換係数を求める場合の負荷使用時の放電電流値については、図 1 7および図 1 8に例示されるものとなる力この放電電流値から抵抗電圧変換係数を求める場合、各蓄電池の容量その他の条件により変換係数が異なるので、あらかじめ劣化状態の異なる複数の同種の蓄電池を用 V、てデータを収集しておくことが望ま、。

[0125] 例えば、第 1例の方法において、基準温度における内部抵抗成分と、基準温度における蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらカゝじめ求める工程における蓄電池の放電時端子間電圧は、蓄電池の放電時の最低電圧としておくと、確実に蓄電池の劣化状態を判定することができる。この場合の放電時端子間電圧と放電電流のグラフを図 1—9に示す。

[0126] また、第 1例の方法において、基準温度における内部抵抗成分と、基準温度における蓄電池力もあら力じめ定められた放電電流を流した際の蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらカゝじめ求める工程における蓄電池の放電時端子間電圧は、前記蓄電池の放電開始から所定時間経過後の電圧とすることもできる。この場合の放電時端子間電圧と放電電流のグラフを図 1 10に示す。

[0127] また、ステップ 0で設定される値のうち、内部抵抗成分の温度依存性、抵抗温度補正係数、第 1例の方法において用いられる抵抗電圧変換係数、第 2例の方法において用いられる抵抗電圧変換係数について、それぞれグラフを図 1 11一図 1 14に示す。なお、図 1—13および図 1—14においては劣化判定しきい値をあわせて示す。

[0128] 第 2実施形態第 2実施形態にかかる本発明の蓄電池の劣化判定方法及び蓄電池の劣化判定装置は、負荷変動の大きい装置に用いられる蓄電池 (補助電池）、あるいは、車載された蓄電池 (補助電池)の放電性能の低下、すなわち、蓄電池の劣化状態を精度良く判別する方法および装置である。

[0129] し力も、所望の温度における測定結果に基づいて、測定対象の蓄電池の仕様として規定されて!、る使用可能温度範囲の中で蓄電池の放電性能が最も厳、温度 (もつとも蓄電池の性能が低下する最も低温側の温度）における放電性能低下を判別するものであり、実際

に蓄電池 (補助電池)から電力を供給する負荷の動作に必要な電力仕様に対する補助電池の性能低下として判断するものである。

[0130] 一般に負荷の動作に必要な電力仕様としては、電流として消費電流の時間変化を規定し、電圧として最低保証電圧が規定されている。

[0131] 従って、規定された消費電流の時間変化パターンの電流、あるいは規定された消費電流の時間変化パターンに準じた電流を流した時に、蓄電池 (補助電池）の端子間電圧が最低保証電圧に対してどの程度の余裕度が有るのかによって、蓄電池の放電性能を判断する。

[0132] ところで、実際の測定温度で蓄電池の放電性能を判断する場合、各種装置や所定の場所に設置した蓄電池、あるいは、車両に搭載される鉛蓄電池等が、実際に稼動するまでのある期間放置される前や、出荷までの保管される前や輸送される前 (以後、放置前という）、この放置前の温度では負荷の動作に必要な電力が電池力供給できる様な放電性能を有して、る電池であっても、到着後あるいは稼動前や使用前等である放置後の温度では、必要な電力が供給できない場合がある。従って、蓄電池が電源として必要なシステムや装置、あるいは、車両の装置等が走行上重要な安全部品の場合は重大な問題となる可能性がある。あるいは、放置後の温度で放電性能の低下が判断できたとして、各種装置や車両を使用してはいけないと警告する事となり、ユーザーに対して不便を強いることとなる。

[0133] そこで、本実施形態では、所定の使用可能温度範囲の中で電池の放電性能が最も厳しい温度での放電性能低下を判断している。この理由は、所定の場所に設置した蓄電池、通信装置等を収納した局舎等に備える蓄電池、あるいは、蓄電池を搭載している車両が一時的に放置される場合を想定すると、蓄電池がおかれた環境の温度により蓄電池の放電性能は変化してしまうからである。従って、放置後における蓄電池の劣化状態が不明であることから、放電性能が最も厳、温度で放電性能を判断するものである。もし、放電性能が低下している場合は、事前にユーザーや保守' メンテナンス拠点等に対して蓄電池 (補助電池）の充電、あるいは、交換することを促すことができる。

[0134] 第 1実施形態で述べたように、放電性能とは、同一の電流出力に対する電圧降下として考免ることがでさる。

[0135] 本願発明にお、ては、この放電性能の低下に伴う電圧降下を蓄電池の内部抵抗値 (内部抵抗成分)に置き換え、この内部抵抗値を放電性能に相関関係を有する相関値とし、この相関値の温度補正を行い、温度補正後の相関値をあら力じめ求めた関係式に代入することにより放電性能を求め、放電性能の低下（内部抵抗値の増加に相当）を判断する。測定の対象となる内部抵抗値としては、電圧降下の代替指標となるもので有れば、どの様な抵抗値でも力まわない。具体的には、直流抵抗でも良いし、交流インピーダンスでも良い。交流インピーダンスの逆数である交流コンダクタンス等の導電値を示すものでも良、。

[0136] 図 1—15は、第 2実施形態の処理フローチャートである。

本発明の蓄電池の劣化判定方法は、蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値、すなわち、内部抵抗成分を所望の温度で測定し (ステップ S 11)、この内部抵抗成分をあら力じめ求めた温度補正式により測定時の温度で補正し、内部抵抗成分を基準温度における内部抵抗成分に変換し (ステップ S12)、変換後の内部抵抗成分と放電性能との所定の関係式に基づいて基準温度における蓄電池の放電性能を求め (ステツプ S13)、求めた基準温度における放電性能を、あら力じめ設定した劣化判定しきい値と比較して蓄電池の劣化状態を判定する (ステップ S 14)ことを特徴としている。

[0137] この場合において、所定の関係式は、負荷の消費電流の時間変化パターンに相当する電流を流した際の蓄電池の端子間電圧、あるいは、負荷の消費電流の時間変ィ匕パターンに準じた電流を流した際の蓄電池の端子間電圧であるようにしてもょ、。また、基準温度は、蓄電池の所定の使用可能温度範囲の内、蓄電池の放電性能が最も低下する温度に設定してもよい。

[0138] 本実施形態においても、使用温度範囲の中で電池の放電性能が最も厳しい温度での放電性能低下を判断して、る。

[0139] 所定の場所に設置した蓄電池、観測装置や通信装置等を収納した局舎等に備える蓄電池、あるいは、車載される蓄電池 (補助電池）の使用可能温度範囲としては、例えば、 30°C— + 55°Cが挙げられる。この場合には、下限温度である- 30°Cでの電池の放電性能が最も厳しい。従って、任意の温度の電池で測定した抵抗値から、電池の放電性能が最も厳、温度- 30°Cでの放電性能を求める必要がある。この方法の例としては、あらかじめ計測してお!ヽた抵抗値の温度特性から温度補正式を求めておき、この温度補正式に電池の温度と抵抗値を代入して電池の放電性能が最も厳しい温度- 30°Cでの抵抗値に変換する。変換した抵抗値を、あらカゝじめ求められた、抵抗値と放電性能の関係を現した所定の関係式に代入することで、電池の放電性能が最も厳しい温度 30°Cでの放電性能が得られる。得られた放電性能が、劣化状態を判別するための設定したしき、値より大き、場合は、電池は必要な電力出力が可能と判断される。得られた放電性能が、劣化として設定したしきい値以下で有れば、電池は必要な電力出力が不可能と判断される。

[0140] また、常に使用可能温度範囲の中で電池の放電性能が最も厳しい温度での放電性能低下を判断することによる、過剰な放電性能保証を避ける為に、電池温度に従つて、放電性能低下を判断する対象温度を替える方法としても良い。すなわち、基準温度は、所望の温度力も一定温度を差し引いた温度に設定してもよい。具体的には、電池の性能としては、低温にいくほどに放電性能が低下するため、例えば、測定した電池温度から、 20°Cを差し引いた温度を、対象温度として放電性能低下を判断しても良い。

[0141] あるいは、基準温度は、所望の温度が属する温度帯域毎に対応する所定の温度に設定してもよい。具体的には、電池温度が + 25°C— + 55°Cであれば対象温度を 0 °C、電池温度が 0°C— + 25°Cであれば対象温度を - 15°C、電池温度が - 30°C— 0 °Cであれば対象温度を 30°C、というように、温度帯域毎に対象温度を設定しても良い。

[0142] V、ずれにしても、所望の温度の蓄電池で抵抗値を測定し、この測定した抵抗値から、あら力じめ設定した基準温度での放電性能を求める。この方法の例としては、あら力じめ計測してぉ、た抵抗値の温度特性から、対象温度毎に温度補正式を求めておき、この温度補正式に電池の温度と抵抗値を代入することで、対象温度での抵抗値に変換する。変換した抵抗値を、あらカゝじめ求められた、基準温度における抵抗値と放電性能の関係を現した式に代入することで、対象温度での放電性能が得られる。得られた放電性能が、劣化として設定したしきい値より大きい場合は、電池は必要な電力出力が可能と判断される。得られた放電性能が、劣化として設定したしきい値以下で有れば、電池は必要な電力出力が不可能と判断される。

[0143] これらの場合において、基準温度における相関値としての内部抵抗成分（内部抵抗値)と放電性能の関係を現した関係式については、事前にいろいろな劣化程度の電池を用いて、規定された消費電流の時間変化パターンの電流を流した時に、あるいは規定された消費電流の時間変化パターンに準じた電流を流した時に、蓄電池（補助電池)の端子間電圧を測定し、また、電圧降下の代替指標となる抵抗値を測定することで、容易に導くことが出来る。

[0144] 以下に第 2実施形態を詳細に説明する。

まず本第 2実施形態の従来例に対する優位性を比較する。

図 1—16は、本第 2実施形態における内部抵抗成分（内部抵抗値)と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係を示す図である。図 1—17は、従来方法である電池容量（5時間率容量）と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係を示す図である。

[0145] 本比較のために、使用した蓄電池は鉛シール式電池であり、定格電池容量は 12A hである。蓄電池の試料としては、加速寿命試験により得られたいろいろな劣化程度の蓄電池を使用した。また、蓄電池 (補助電池)の放電性能としては、実際に使用される負荷の消費電流の時間変化パターンに準じた電流として、 15Aの放電電流を 1 0秒間流した時の、最低電池電圧として評価した。また、蓄電池の仕様上の使用可能温度範囲としては、 30°C— + 55°Cであり、下限温度である 30°Cでの電池の放電性能を求めることとした。

[0146] まず、試料である蓄電池を 30°Cの恒温槽内に設置して、蓄電池の温度が 30°C になるのに必要な時間放置した。また、試料である蓄電池力放電が可能な様に、蓄電池の端子に、リード線の一方端を取り付け、他方端を恒温槽外に引き出しておき、電子負荷装置を接続しておく。

また、電池電圧及び放電電流を測定するため、電圧計と電流計を接続した。電子負荷装置には、放電電流 15Aで 10秒間のみ放電が可能なようにあら力じめ設定した。

[0147] そして、電子負荷装置を動作させることにより、恒温槽内の試料である蓄電池から、 15Aの放電電流が 10秒間流れる。このときの電池電圧と放電電流をそれぞれ電圧計と電流計で測定した。

次に、試料である蓄電池を常温の状態として、内部抵抗値の測定を行った。測定は、巿販の抵抗測定機を用いて、 1kHzの交流インピーダンスにより行った。サンプル電池の抵抗の温度特性は、あらカゝじめ求めてあり、この温度特性に測定した抵抗値と測定時の電池温度を代入することで、基準温度である 30°Cにおける内部抵抗値を算出し 7こ。

[0148] この算出した内部抵抗値と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係は、図 1 16に示すように、両者の関係は非常に相関性が高ぐ任意の相関式を当てはめると、相関係数 Rの 2乗値は、 0. 9654となっている。また、このときに得られる任意の相関式は、次式の通りに現される。

最低電池電圧 =任意の係数 X内部抵抗値 +定数

従って、相関式に測定した内部抵抗値を代入することで、容易に放電性能に対応する負荷電流の放電最中における最低電圧を算出することができる。さらに、蓄電池の劣化を判断する電圧しきヽ値 (劣化判定しきヽ値)を設定することにより、電池が必要な電力出力が可能か否かを高精度、かつ、容易に判定することが出来る。

[0149] 図 1—18は従来の処理フローチャートである。

一方、従来の電池容量を測定する方法では、試料である蓄電池を - 30°Cの恒温槽内に設置して、電池温度カ 30°Cになり平衡状態となるのに必要な時間放置した。このとき、試料である蓄電池力も放電が可能となる様に、蓄電池の端子に、一方端が取り付けられたリード線の他方端を恒温槽外に引き出しておき、電子負荷装置を接続しておく。

[0150] また、電池電圧及び放電電流を測定するため、電圧計と電流計を接続した。電子負荷装置には、放電電流 2. 4A(12AX 0. 2)で電池電圧が 10. 5Vとなるまで放電が可能なようにあら力じめ設定した。

[0151] そして、電子負荷装置を動作させることにより、恒温槽内のサンプル電池から、 2. 4 Aの放電電流が連続して流れ、電池電圧が 10. 5Vとなるまで放電を継続した。放電開始力も放電停止までの放電時間に、放電電流 2. 4Aを乗算することで、各々の試料である蓄電池の電池容量を求めた（ステップ S21—ステップ S23)。電池容量（5時間率容量）と負荷電流を放電している最中の最低電圧の関係を、図 1 17に示す。両者の関係は相関性が高いものの、図 1—16の第 2実施形態の場合に比較して相関性は低くなつた。すなわち、任意の相関式を当てはめると、相関係数 Rの 2乗値は、 0 . 9018であった。

[0152] 本従来方法によれば、電池容量を代入することで、放電性能を意味する負荷電流を放電している最中の最低電圧を求めることができるものの、実際の使用時、各種装置の駆動時や車載時においては、所定の電圧まで放電を継続することはできず、電池容量を測定することは困難であることから、他の測定方法による測定結果から電池容量を推定する必要がある。

[0153] 従って、この点においても、負荷電流を放電している最中の最低電圧を求めるにあたっては誤差が増加し、実用的ではないと考えられる。

以上の説明のように、本第 2実施形態によれば、蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値としての内部抵抗値（内部抵抗成分)を所望の温度で測定し、あらかじめ求めた内部抵抗値の温度補正式、内部抵抗値の測定時の温度および測定した内部抵抗値に基づいて、測定した内部抵抗値を基準温度における内部抵抗値に変換する。

[0154] そして、内部抵抗値と放電性能との所定の関係式及び変換後の内部抵抗値に基づいて蓄電池の放電性能を求める。そして求めた基準温度における放電性能が、劣化判定しきい値より大きい場合は、電池は必要な電力出力が可能と判断される。得られた放電性能が、劣化判定しきい値以下で有れば、電池は必要な電力出力が不可能と判断される。

[0155] この場合にお、て、放電性能としては、蓄電池 (補助電池)の実際の負荷を想定して規定された消費電流の時間変化パターンの電流を流した時、あるいは、規定された消費電流の時間変化パターンに準じた電流を流した時の、最低保証電圧に対する補助電池の端子間電圧としてヽるため、従来方法の様な電池の残存容量 (例えば、 5時間率容量)の低下として判断するよりも、はるかに精度良く使用時、各種装置の駆動時や車載された蓄電池 (補助電池)の放電性能の低下を判断することができる。

[0156] 以上、本発明の蓄電池の劣化判定方法および蓄電池の劣化判定装置について、具体例を挙げて説明したが、本発明の蓄電池の劣化判定方法は、上述の実施形態に限られることはなぐ特許請求の範囲に記載した事項の範囲内において、適宜変更が可能であることは、うまでもな!/、。

[0157] また、例えば、図 1—19に示すように、蓄電池の劣化判定を行うためのシステム 100 は、二次電池である蓄電池 Bの電流、電圧、抵抗、温度等のデータを取得する検知回路 101と、検知回路 101から、データを受取って蓄電池 Bの劣化判定を行う制御- 判定装置 102と、判定結果を各種態様で表示する表示部 103とを備えるようにしてもよい。

[0158] このような構成とすることにより、検知回路 101は、二次電池である蓄電池 Bの電流、電圧、抵抗、温度等のデータを取得し、測定したデータを制御 ·判定装置 102に出力する。

[0159] これにより制御 ·判定装置 102は、データを受取って蓄電池 Bの劣化判定を行い、判定結果を各種態様で表示部 103に表示する。

この結果、ユーザーは、二次電池である蓄電池 Bの状態を容易に把握することができる。

[0160] この場合において、表示部 103は、ランプの数や色、文字、音声等とそれらを 2つ以上組合せて、二次電池である蓄電池 Bの状態、例えば、交換の必要の有無や、推奨される交換時期等を示すように構成することも可能である。

[0161] さらに、表示部 103は、テレビモニタ、コンピュータディスプレイ、 GPS装置（カーナピゲーシヨン等）の表示部等の画面での表示であってよ、。

なお、音声のみで伝える方式であってよい。

[0162] また、図 1—20に示すように、蓄電池の状態を検知、判別するための検知回路 101

、制御 ·判定装置 102を蓄電池の設置側に配置し、表示部 103を所望の位置に設けるように構成することも可能である。

[0163] 例えば、蓄電池の状態を検知、判別するための検知回路 101、制御'判定装置 10

2を蓄電池 Bの設置側に配置し、制御'判定装置 102は、検知回路 101からデータを受取って蓄電池 Bの劣化判定を行、、判定結果データを無線装置 110を介して表示部 103側に送信する。

[0164] この結果、表示部 103側に設置された無線装置 111を介して、コンピュータ 112等が判定結果データを受信し、表示部 103を制御して判定結果を各種態様で表示する。

[0165] なお、図 1 20の蓄電池設置側に制御 ·判定装置 102が無くてもよぐ検知回路 10 1にて得られる温度、電圧や抵抗等のデータにっヽて無線装置 110を介し表示側で受け、表示側に制御 ·判定装置を設ける、あるいは、コンピュータ 112にて劣化判定をするようにしてもよ、。

[0166] このように構成することにより、例えば、複数の表示部を設ける、又は、複数箇所 (蓄電池製造メーカ、保守'メンテナンス拠点等)毎に設けた表示部力蓄電池（二次電池)の状態を監視し、あるいは、 1箇所の表示部により、複数の蓄電池（二次電池)の監視や管理を行える。それらの際、蓄電池を区別するシリアル番号や ID番号等を付与しておけば、蓄電池の個体識別を容易に行うことが可能となる。

[0167] また、図 1 19のような有線式、図 1 20のような無線式等の伝送路の形態に係らず、例えば、電話回線やインターネット等のネットワークを介して蓄電池の劣化情報を電子データ (文字、画像、音声)として、携帯電話やコンピュータ等の情報端末等から見られるようにしてちょい。

[0168] また、その他の実施例として、図 1—21のように複数の蓄電池が離れた場所にあつて、 l箇所の回路を切り換える、又は Z及び回路制御することが可能な蓄電池劣化判定装置 104において、蓄電池 106 (A, B, C)に回路を切換えて劣化判定をすることができる。その際、電気的情報 (電圧、電流、抵抗等)は離れた場所の蓄電池劣化判定装置で判定可能であるが、温度測定は蓄電池の近傍や蓄電池 106毎に温度センサ 105を備えることが望ま、。

[0169] このようにすれば、例えば、観測装置や通信装置毎に設置した複数の蓄電池の劣化判定

を行える。また、車両においても座席の下や前後の収納スペース等に複数個設置した場合に、少なくとも 1つの蓄電池の劣化判定を行うことができる。さらに、 1箇所の蓄電池劣化判定装置やコンピュータで管理することもできる。

[0170] また、その他の実施例として、図 1—22のように複数の蓄電池 106のうち、 1っは蓄電池劣化判定装置 107が蓄電池 106aの近傍にある。他の 1つは蓄電池劣化判定装置 108が蓄電池 106bに取付けられるものである。なお、図 1—22では残る蓄電池 106cは劣化判定をしな!、ものである。

[0171] また、図 1—22では、装置'電源制御装置 109には、 GPS (Global Positioning

System)装置 110、照明 111、稼動部 112等が接続される。装置'電源制御装置 10 9よって電源を供給又は Z及び制御をする。例えば、照明 111の点灯'消灯、稼動部 112の動作制御やエネルギ消費量の制御等をするものである。なお、 GPS装置 110 は位置や標高の他に時間も検出できるので、装置'電源制御装置 109他の時刻合わせに利用することができる。

[0172] このようにすれば、装置.電源制御装置 109によって複数の蓄電池 106を管理し、表示部 103aに蓄電池 106の劣化状態を表示することができる。さらに、装置'電源制御装置 109、蓄電池劣化判定装置 107, 108や図示しないコンピュータ等にはコネクタや無線 (赤外線等)を介して外部機器と情報の送受信ができ、劣化判定情報の授受や制御プログラムのインストールや更新ができるようにしてよい。また、表示部 10 3は、装置 ·電源制御装置 109や蓄電池劣化判定装置 107, 108に、液晶画面 (LC D)やランプ等が付いている、または、内蔵する構成であってよい。

[0173] 更に、インピーダンスを測定するには、次の方法を用いることもできる。即ち、可変した周波数にて連続して放電させ、可変した周波数ごとの放電電流を流し、前記可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、前記周波数ごとの放電電流波形のフーリエ変換値を求め、放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前記可変した周波数ごとの電圧応答波形のフーリエ変換値を求め、前記電圧応答波形のフーリエ変換値を前記放電電流波形のフーリエ変換値で除して可変した周波数ごとの内部インピーダンスを求め、周波数ごとに算出した内部インピ一ダンス値を比較し、その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズ有りと判断し、求めた内部インピーダンスを用いず再度測定する方法である。

[0174] 図 1—23は従来の方法の一例を説明する図である。従来の方法によると、ノイズが入った場合にも見分けがつかない、あるいは、ノイズかどうかの判別することが難しかつた。この場合、ノイズを内部インピーダンスとしてそのまま求めることになる。

[0175] 図 1 24はこの発明の方法の一例を説明する図である。この発明の方法によると、 3 つ以上の異なる周期の放電電流波形としているので、基本周波数 T3のときにノイズが入った場合にも、 T3の前後の T2や T4から求めた内部インピーダンスと比較することでノイズの排除が可能である。なお、この際、 Tl, T5も比較対照とすることができる

[0176] この方法においては、周期が異なる少なくとも 3回の放電電流波形を 1セットとして繰り返し実施し、例えば、基本周波数を含む 3つの周期でのインピーダンスを求め、 3 つのインピーダンスに基づ、てノイズの無!、所望のインピーダンスを求めることができる。

[0177] また、 3つの周期は、基本周期の少なくとも ± 5%以上異なる様にするのが望ましい。このようにすれば、周期の違いにより、 3つのインピーダンスの大きさは、単調増加また

は単調減少等の単純な傾向を示す。従って、凸となる傾向や凹となる傾向があった場合、ノイズの影響の有無を考慮できるため、ノイズの入った測定値を採用しないと判断することが可能となる。 [0178] また、 3つの周期で個別に（1つの周期毎に)それぞれインピーダンスを測定する場合に比較して、本発明は、ほとんど同時間に測定しているため、 3つのインピーダンスに及ぼすノイズの影響をより明確に判断することが可能となる。この方法によると、 3つの異なる周期でインピーダンスを計算し、その 3つのインピーダンスに基づいて、ノィズの影響が無ヽことを確認した上で、所望のインピーダンスを求めることが可能となり、正確な劣化判定を行うことが可能となる。

[0179] また、図 1—20のコンピュータ 112や制御 ·判定装置 102から、あるいは、図 1—22の装置 ·電源制御装置 109や蓄電池劣化判定装置 107, 108かから、制御して周波数を可変して放電電流を流す。および、可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、周波数ごとの放電電流波形のフーリエ変換値を求め、放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して、可変した周波数ごとの電圧応答波形のフーリエ変換値を求める。

[0180] さらに、判定部（コンピュータ 112、制御'判定装置 102、装置'電源制御装置 109 や蓄電池劣化判定装置 107等)では、電圧応答波形のフーリエ変換値を放電電流波形のフーリエ変換値で除して可変した周波数ごとの内部インピーダンスを求め、周波数ごとに算出した内部インピーダンス値を比較し、その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズと判断するものである。

[0181] 以上のとおり、本発明によれば、蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける蓄電池の劣化状態を判定するに際し、蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、実測された蓄電池の内部抵抗成分を基準温度における値に変換し、この値を基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧に変換し、この基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧を劣化判定しきい値と比較して蓄電池の劣化状態を判定するため、負荷に接続された使用中の蓄電池の劣化状態の判定を短時間かつ正確に行うことができる。

[0182] また、基準温度における蓄電池の放電時端子間電圧のかわりに、基準温度における蓄電池の放電時降下電圧を用いて劣化判定しきい値と比較してもほぼ同様の効果が得られ、基準温度における内部抵抗成分の値を劣化判定しきい値と比較してもほぼ同様の効果が得られる。

[0183] 次に、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システムについて説明する。ここでは、二次電池の内部インピーダンスを測定する機能を備えた電源システムに対して本発明を適用する場合を説明する。

[0184] 図 2— 1は、本実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。

図 2— 1においては、二次電池 10と、電流センサ 11と、電圧センサ 12と、制御部 13と、記憶部 14と、充電回路 15と、放電回路 16を含んで電源システムが構成され、二次電池 10力も各種の負荷 20に電力を供給する構成になっている。

[0185] 図 2— 1の構成において、負荷 20に電力を供給するための二次電池 10としては、例えば、観測装置や通信装置等に用いられるものや車両用の鉛蓄電池が知られている

で、図 2— 2に二次電池 10の等価回路を示す。図 2— 2に示すように、二次電池 10は、それぞれ抵抗 RQ、 Rctl、 Rct2、 Rct3とコンデンサ Cdl、 Cd2、 Cd3が組み合わされ、正極、電解液、負極が順次接続された等価回路で表すことができる。この場合、二次電池 10の内部インピーダンスは、図 2— 2における各抵抗及びコンデンサの直並列回路の構成に適合するような複素インピーダンスで表される。後述するように、図 2 2の等価回路で表される二次電池 10において、入力電流と応答電圧をそれぞれフ一リエ変換し、その結果得られる所定周波数における各々の周波数成分を用いて二次電池 10の内部インピーダンスを算出することができる。

[0186] 次に、図 2— 1において、電流センサ 11は、二次電池 10を流れる電流を検出して、制御部 13に電流値を送出する。また、電圧センサ 12は、二次電池 10の両端の電圧を検出して、制御部 13に電圧値を送出する。これら電流センサ 11と電圧センサ 12は、本発明のセンサ手段として機能する。

[0187] 本発明の制御手段として機能する制御部 13は、 CPUにより構成され、電源システム全体の動作を制御するとともに、所定のタイミングで後述の内部インピーダンス算出のために必要な演算処理を実行し、求めた内部インピーダンスを車両の制御装置等に送出する。そして、制御部 13に接続された記憶部 14は、制御プログラム等の各種プログラムをあら力じめ記憶する ROMや、制御部 13による処理に必要なデータを一時的に記憶する RAMなどを含んで、る。

[0188] 充電回路 15は、二次電池 10の充電動作を行うときに充電電流を供給する回路である。また、放電回路 16は、二次電池 10の放電動作を行うときに二次電池 10から負荷 20に流れる放電電流を供給する回路である。これらの充電回路 15及び放電回路 16は、制御部 15によって制御され、充電動作時は充電回路 15がオンの状態となり、放電動作時は放電回路 16がオンの状態となる。

[0189] 本実施形態においては、充電回路 15から供給される充電電流と放電回路 16を経由して負荷 20に供給される放電電流は、いずれも多様な波形を用いることができる。すなわち、後述の演算処理に際してフーリエ展開ではなくフーリエ変換を施すので、一定周波数のパルス波形に制約されることなぐ周期性を持たない多様な波形を用いてフーリエ変換の計算を行うことができる。ただし、放電電流又は充電電流に対するフーリエ変換の計算精度を高めるには、求める周波数成分を十分に含む波形バターンを用いることが好まし、。後述するように周波数が 20Hz程度に設定されることから、波形の時間的な変化が多い充電電流又は放電電流を用いることにより、計算精度を高めることができる。

[0190] 次に、本実施形態に係る電源システムにおいて二次電池 10の内部インピーダンスを測定する際の具体的な処理を説明する。図 2— 3は、主に制御部 13が記憶部 14に保持される制御プログラムに基づき実行する処理の流れを示すフローチャートである。図 2— 3に示す演算処理は、電源システムにおいて二次電池 10の充電又は放電を実行している際に所定のタイミングで実行開始される。

[0191] 図 2— 3において、電源システムにおける処理が開始されると、制御部 13による演算に必要なパラメータの初期設定を行う（ステップ S 101)。ステップ S 101の初期設定の対象となるパラメータとしては、複数の電流測定値及び電圧測定値を取得する際のサンプリング間隔 A t及びサンプリング個数 N、内部インピーダンス測定における所定の基準周波数 Fなどがある。

[0192] ステップ S101においては、例えば、 A t=0. 001 (秒、）、 N= 100 (個）、 F = 20 (H z)などの初期設定値を用いればよい。なお、二次電池 10の特性に応じた適切な固定的な初期設定値をあらかじめ定めておくこともできるが、動作状況等に応じて初期設定値を適宜に変更できるようにしてもょ、。

[0193] 次に、二次電池 10の充電動作又は放電動作の開始の有無を判断する (ステップ S 102)。電源システムによって、充電動作時に測定するか、放電動作時に測定するかは異なる。機器或ヽは装置の使用時にある程度の電力を常に負荷に供給する電源システムの場合には充電動作時に測定するのが望ましい場合が多い。また、電源システムによってはあら力じめ充電と放電のタイミングが設定されて、る場合もある。その場合には充電或いは放電のタイミングに達しているかどうかを S 102にて判断する

[0194] ステップ S102で充電動作又は放電動作の開始が有りと判断された場合、続いて、二次電池 10の入力電流と応答電圧の測定を開始し (ステップ S103)ステップ S101 で設定された条件にて測定を行う（ステップ S104)。具体的には、電流センサ 11により二次電池 10の入力電流を検出し、サンプリング間隔 A tで N個の電流測定値を順次取得すると同時に、電圧センサ 12により二次電池 20の応答電圧を検出し、サンプリング間隔 A tで N個の電圧検出値を順次取得する。これにより、時間軸上で、二次電池 10の入力電流に対応する N個の電流測定値と、二次電池 10の応答電圧に対応する N個の電圧測定値が得られることになる。

[0195] ここで、入力電流の時間関数を i(t)、応答電圧の時間関数を v(t)と表したとき、 0, 2, 3,一 N— 1の範囲で変化する整数 nを用いて、ステップ S104で得られた電流測定値は i (n' A t)と表すことができ、電圧測定値は ν(η· A t)と表すことができる。

[0196] 次に、ステップ S 104で得られた N個の電流測定値を用いて、基準周波数 Fにおける入力電流の周波数成分を計算する (ステップ S105)。同様に、ステップ S104で得られた N個の電圧測定値を用いて、基準周波数 Fにおける応答電圧の周波数成分を計算する（ステップ S 106)。

[0197] 一般に、任意の時間関数 y(t)をフーリエ変換することにより、次の（1)式で表される周波数成分 Y ( ω )を求めることができる。

Υ(ω) = J y(t) - exp( jrot)dt (1)

ただし、 ω=2πί(ί:周波数）

従って、二次電池 10の入力電流をフーリエ変換したときの周波数成分 Ι(ω)は、時間関数 i (t)を用いて次の（2)式にように表すことができる。

Ι(ω) = J i(t) . exp( jcot)dt (2)

また、二次電池 10の応答電圧をフーリエ変換したときの周波数成分 V(co)は、時間関数 V (t)を用いて次の（3)式にように表すことができる。

V(ro) = J v(t)-exp( jrot)dt (3)

そして、実際にステップ S 104の計算を行う場合は、（2)式の時間関数 i(t)に対応する N個の電流測定値 i(n* At)を用いた離散フーリエ変換を行い、次の (4)式のように、基準周波数 Fにおける入力電流の周波数成分 I ( ω )を計算する。

N-1

ω^ = Δί> iin - At) exp( j o n . At t

n = 0

(4)

ただし、

基準周波数）

同様に、実際にステップ S105の計算を行う場合は、（3)式の時間関数 v(t)に対応する N個の電流測定値 ν(η· At)を用いた離散フーリエ変換を行い、次の（5)式のように、基準周波数 Fにおける応答電圧の周波数成分 V ( ω )を計算する。

N-1

ν(ω) = At〉， v(n .At).exp( jco.n .At)dt

i=0

(5)

ただし、

基準周波数） [0199] そして、上述の (4)式及び (5)式の計算結果に基づいて、基準周波数 Fにおける二次電池 10の内部インピーダンス Ζ(ω)を算出する (ステップ S107)。すなわち、入力電流の周波数成分 I ( ω )と応答電圧の周波数成分 V ( ω )の比をとり、次の（6)式に従って、基準周波数 Fにおける内部インピーダンス Ζ ( ω )を求めればよ!、。

Ζ(ω) = ν(ω)

Ι(ω)

N-l

At ν(η *At)*exp( jo*n *At)dt

一 n = 0

― -l

Δΐ > i(n .At).exp( j o.n .At)dt

n = 0

(6)

ただし、

基準周波数）

なお、（6)式で求める内部インピーダンス Ζ(ω)は、実数部を算出してもよいが、虚数部や絶対値を算出することも可能である。

[0200] 上記（6)式に従って算出される内部インピーダンス Ζ(ω)は、例えば、 F = 20(Hz) に対応する 1成分のみを求めてもよいが、複数の周波数に対応する複数成分を求めてもよい。つまり、あらかじめ M個の周波数 Fl、 F2、一 FMを設定し、それぞれについて（6)式の計算を行い、 M個の内部インピーダンス Zl、 Z2、一 ZMを求めてもよい

[0201] この場合、 M個の内部インピーダンスの算出結果を用いれば、 M個の未知数を含む立

方程式を解くことができる。例えば、図 2—1に示す二次電池 10の等価回路において M個の回路定数を未知数とする連立方程式を立て、 M個の内部インピーダンスの算出結果を代入して、回路定数を決定することもできる。

[0202] 図 2— 3に示す処理に基づき得られた内部インピーダンスは、例えば、電源システムにおいて二次電池 10の劣化状態を検知する際に用いられる。一般に二次電池 10の内部インピーダンスは、二次電池 10の劣化状態と強い相関があるので、内部インピ一ダンスの測定結果に基づき二次電池 10の劣化の度合を判断することができる。

[0203] 図 2— 4は、二次電池 10の内部インピーダンスと劣化状態の関係を説明する図である。図 2— 4においては、二次電池 10の長期間の劣化試験を行った際、二次電池 10 の内部インピーダンスの変化と二次電池 10の放電電圧の変化をそれぞれ示している。図 2— 4の劣化試験では、内部インピーダンスは 25°Cで測定し、放電電圧は入力電流の大小 2種（10A、 25A)について 30°Cで放電開始から 10秒後に測定したものである。

[0204] 図 2— 4に示すように、二次電池 10の内部インピーダンスは、初期状態においては安定している力時間経過が 30— 35週の付近力も増加している。一方、二次電池 1 0の放電電圧は、時間経過が 35週を過ぎる頃力も急激に低下しており、大きく劣化することがわ力る。また、入力電流が大きい方が二次電池 10の劣化の度合も大きくなる。このような試験結果から、二次電池 10の使用時間は 35— 40週に達する頃に限界に達する。

[0205] 図 2— 4に示すような劣化状態の変化に基づいて、上述のように算出した内部インピ一ダンスが大きくなることを監視し、二次電池 10の劣化状態を把握することが可能である。例えば、算出した内部インピーダンスが所定の設定値を超えたとき、二次電池 10が劣化状態にあると判定し、ユーザに二次電池 10の交換を促すような表示を行えばよい。

[0206] 以上説明したように本発明によれば、二次電池 10の内部インピーダンスを測定する際、充電回路 15から供給される充電電流、あるいは放電回路 16から供給される放電電流をそのまま利用するようにしたので、特別な電流発生器や動作制御に伴う処理が不要となり、電源システム全体の構成及び制御の簡素化及びコスト低減の面で効果が大きい。

[0207] この場合、内部インピーダンスの算出にフーリエ変換の手法を用いるので、充電電流又は放電電流は周期的なパルス波形を用いる必要がなぐ測定の自由度を高め、付加的な回路構成が不要となる。また、二次電池 10の通常の充電動作中又は放電動作中に内部インピーダンスを測定するので、二次電池 10に不要な電流印加を繰り返す必要がなぐ二次電池 10の消耗を防止することができる。

[0208] 本発明によれば、二次電池の内部インピーダンスを測定する際、充電時又は放電時において入力電流と応答電圧を測定し、フーリエ変換を行うことにより所定周波数における二次電池の内部インピーダンスを算出するようにしたので、特別な電流発生器を設けることや周期的な波形の電流を用いることはいずれも不要となる。よって、構成の簡素化及び低コストィヒの面で有益であって二次電池の消耗を抑えることが可能な二次電池の内部インピーダンス測定装置等を実現することが可能となる。

[0209] 更に、二次電池の内部インピーダンスを測定する機能を備えた電源システムに対して本発明を適用する場合として、 2つの実施形態について説明する。

(第 1実施形態）

図 3— 1は、第 1実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。図 3— 1においては、二次電池 10と、電流センサ 11と、電圧センサ 12と、制御部 13 と、記憶部 14と、充電回路 15と、放電回路 16を含んで電源システムが構成され、二次電池 10から各種の負荷 20に電力を供給する構成になっている。

[0210] 図 3—1の構成において、負荷 20に電力を供給するための二次電池 10としては、例えば、観測装置や通信装置等に用いられるものや車両用の鉛蓄電池が知られている。ここで、図 3—2に二次電池 10の等価回路を示す。図 3— 2に示すように、二次電池 10は、それぞれ抵抗 RQ、 Rctl、 Rct2、 Rct3とコンデンサ Cdl、 Cd2、 Cd3力 S糸且み合わされ、正極、電解液、負極が順次接続された等価回路で表すことができる。

[0211] この場合、二次電池 10の内部インピーダンスは、図 3—2における各抵抗及びコンデンサの直並列回路の構成に適合するような複素インピーダンスで表される。後述するように、図 3— 2の等価回路で表される二次電池 10に一定周期の電流パルスを印加し、印加した電流パルスとその応答電圧をそれぞれフーリエ展開することにより、二次電池 10の内部インピーダンスを計算することができる。

[0212] 一般に、二次電池 10は、絶えず充放電を繰り返すことにより、分極を含んだ状態にある。そして、分極の影響を受けた状態では、二次電池 10の内部インピーダンスが変動するので、正確な内部インピーダンスを求めるには、分極の影響を除去する必要がある。この場合、二次電池 10の充電を行った後の分極の状態（充電分極)では、放電電流パルスを印加するとともに、二次電池 10の放電を行った後の分極の状態（放電分極)では、充電電流パルスを印加することにより、分極の影響を小さくすることができる。

[0213] よって、第 1実施形態では、二次電池 10の分極状態を判定し、判定結果に応じて放電電流パルスと充電電流パルスを切り換えるようにしている。また、第 1実施形態では、二次電池 10への電流パルスの印加を開始し、内部インピーダンスが安定するだけの時間を待った後に内部インピーダンスを算出することにより、分極の影響を一層小さくしている。

[0214] 次に、図 3— 1において、電流センサ 11は、二次電池 10を流れる電流を検出して、制御部 13に電流値を送出する。また、電圧センサ 12は、二次電池 10の両端の電圧を検出して、制御部 13に電圧値を送出する。

[0215] 制御部 13は、 CPU等により構成され、電源システム全体の動作を制御するとともに、所定のタイミングで後述の内部インピーダンス算出のための演算処理を実行し、求めた内部インピーダンスを車両の制御装置等に送出する。そして、制御部 13に接続された記憶部 14は、制御プログラム等の各種プログラムをあら力じめ記憶する ROM や、制御部 13による処理に必要なデータを一時的に記憶する RAMなどを含んでヽる。

[0216] 充電回路 15は、二次電池 10の充電動作を行うときに充電電流を供給する回路である。また、放電回路 16は、二次電池 10の放電動作を行うときに二次電池 10から負荷 20に流れる放電電流を供給する回路である。これらの充電回路 15及び放電回路 16は、制御部 15によって制御され、充電動作時は充電回路 15のみがオンの状態となり、放電動作時は放電回路 16のみがオンの状態となる。第 1実施形態では、二次電池 10の内部インピーダンスの測定に際し、充電回路 15は充電電流パルスを供給する構成を備え、放電回路 16は放電電流パルスを供給する構成を備えて、る。

[0217] 図 3— 3は、二次電池 10に印加される電流パルス（充電電流パルス又は放電電流パルス）の波形の具体例を示す図である。図 3— 3に示す電流パルスは、一定の周期 Tp と一定の電流振幅 Xを有する矩形波のパルスであり、各周期内で電流が 0と Xの間を交互に繰り返す波形の例を示している。なお、周期 Tp及び電流振幅 Xは、二次電池 10の特性と計算処理の状況に応じて最適値を設定すればよい。

[0218] なお、制御部 13は記憶部 14には動作フラグを保持し、二次電池 10に対する充電動作又は放電動作を行った際、それを識別可能に動作フラグに記録する。よって、制御部 13による処理に際し、動作フラグを参照することにより、その時点の二次電池 10が充電動作の後に充電分極を受けた状態にあるか、放電動作の後に放電分極を受けた状態にあるかを判定することができる。

[0219] 次に、第 1実施形態に係る電源システムにおいて二次電池 10の内部インピーダンスを測定する際の具体的な処理を説明する。図 3— 4は、主に制御部 13が記憶部 14 に保持される制御プログラムに基づき実行する処理の流れを示すフローチャートである。図 3— 4に示す演算処理は、電源システムにおいて充電又は放電が終了した後、所定のタイミングで実行開始される。

[0220] 図 3— 4において、電源システムにおける処理が開始されると、制御部 13による演算に必要なパラメータの初期設定を行う（ステップ S 101)。ステップ S 101の初期設定の対象となるパラメータとしては、電圧サンプル値を取得する際のサンプリング間隔 ts、二次電池 10に印加するパルスの基本周波数 fl、内部インピーダンスの測定時に印カロされる電流パルスに関しての先頭パルスサイクル C1及び測定パルスサイクル数 C 2、電流値又は電圧値の連続読み取り個数 α、電流振幅値 Xなどがある。

[0221] ステップ S11においては、例えば、 ts = 0. 001 (秒、）、 fl = 20 (Hz)、 Cl = 10、 C2

= 5, a = 5などの初期設定値を用いればよい。なお、二次電池 10の特性に応じた適切な固定的な初期設定値をあらかじめ定めておくこともできるが、動作状況等に応じて初期設定値を適宜に変更できるようにしてもょ、。

[0222] 次に、二次電池 10の直近の充放電動作を判定する (ステップ S102)。すなわち、制御部 13が記憶部 14の動作フラグを読み出し、充電動作と放電動作の!/、ずれの状態を示しているかを判定すればよい。その結果、ステップ S102において動作フラグが充電動作を示していると判断された場合、充電分極の影響を避けるベぐ印加すべき電流としてパルス放電を設定する（ステップ S 103)。一方、ステップ S102において動作フラグが放電動作を示してヽると判断された場合、放電分極の影響を避けるベぐ印加すべき電流としてパルス充電を設定する (ステップ S 104)。 [0223] 続いて、ステップ S 103で設定されたパルス充電又はステップ S 104で設定されたパルス放電のいずれかのパルス電流を、二次電池 10に印加開始する（ステップ S10 5)。この場合、二次電池 10に対する充電動作を行った後においては、放電回路 16 から供給されるパルス放電電流が印加される一方、二次電池 10に対する放電動作を行った後においては、充電回路 15から供給されるパルス充電電流が印加されることになる。

[0224] 次に、二次電池 10の内部インピーダンス算出に先立って、あら力じめ設定されている測定開始タイミングに達した力否かを判断する (ステップ S106)、その結果、測定開始タイミングに達した時は (ステップ S106 ;YES)、ステップ S107に進み、まだ測定開始タイミングに達してヽなヽ間は (ステップ S 106； NO)、測定開始タイミングを待ち続ける。ステップ S106における測定開始タイミングとしては、ステップ S 101で設定された先頭パルスサイクル C1の周期内における所定の時点を設定すればよい。

[0225] ステップ S107に進んだときは、内部インピーダンスの計算処理の順番を示すカウンタ mを 1に設定する。後述するように、このカウンタ mは、初期値 1から C2まで変化させて全部で C2個の測定結果を得るために用いられる。

次に、二次電池 10の内部インピーダンスの計算処理を実行する (ステップ S108)。図 3— 5は、ステップ S 108における内部インピーダンスの具体的な計算処理を示すフローチャートである。図 3-5においては、まず二次電池 10の電流センサ 11と電圧センサ 12をサンプリング間隔 tsで順次読み取り、二次電池 10の電流値 I (n)及び電圧値 V (n)を所定個数だけ取得する (ステップ S301)。例えば、印力！]パルスの 1周期内のサンプリング個数を Nとしたとき、サンプリング間隔 ts毎に n= l、 2、 3、一 N+ αの範囲内で電流値 I (η)及び電圧値 V (η)を取得すればょヽ。この場合、印加パルスの 2周期内で 2 α個ずつの電流値 Ι (η)及び電圧値 V (n)が得られることになる。なお、ステップ S301にお、て電流値 I (n)及び電圧値 V (n)を読み取る個数は、計算処理の便宜に合わせて自在に設定可能である。

[0226] 次に、ステップ S301で取得した複数の電圧値 V (n)を用いて、電圧変化量を計算する（ステップ S302)。例えば、 n= l、 2、 3、一 N+ aに対応する電圧値 V (n)を用いて、以下の（7)式で示される電圧変化量 aを計算すればよい。この電圧変化量 aにより、 1周期進んだ時点における電圧値 V(n)の変化を判別することができる。

+ 1)+ V(N + 2) + --- V(N +a)}la

(7)

次に、ステップ S302で求めた電圧変化量 aを用いて、電圧値 V(n)の時間的変動を補正した補正電圧値 V，（n)を算出する (ステップ S303)。上述の（1)式により求めた電圧変化量 aを用いる場合、以下の (8)式で示される補正電圧値 V' (n)を計算すればよい。

V'(n) = V(n) + a-(n-l)/N

(8)

次に、二次電池 10の電流の 1次フーリエ係数 AI、 BIを次の（9)、（10)式に従って計算する（ステップ S 304)。

AI = (2/Tp)-cos(k-ro -n -ts)-I(n)-ts

(9)

BI = (2/Tp)-sin(k-ro - -ts)-I(n)-ts

(10)

同様に、二次電池 10の電圧の 1次フーリエ係数 AV、 BVを次の（11)、（12)式に従って計算する (ステップ S305)。

AV = (2/Tp)-cos(k-ro ·η -ts)-V'(n)-ts

(11)

BV = (2/Tp)-sin(k-ro ·η -ts)- V'(n)-ts

(12) なお、第 1実施形態では 1次フーリエ展開を行う場合を説明するが、より次数の高いフーリエ展開を行うようにしてもよい。その場合は、（9)一（12)式は、高次のフーリエ係数に置き換えて計算すればょ、。

[0228] そして、（9)一（12)式の計算結果を用いて、二次電池 10の内部インピーダンスを計算する（ステップ S306)。ステップ S306では、 m番目の内部インピーダンス Z (m) のうち、実数部 Z (m)real、虚数部 Z (m) imag、絶対値 Z (m) absを次の（13)—（15) 式に従ってそれぞれ算出するものとする。

Z(m)real = (AV ·ΑΙ + BV · ΒΙ) /(ΑΙ² + ΒΙ² )

(13)

Z(m)imag = (AV ·ΒΙ - AI -BV ) /(AI ² + BI² )

(14)

Z(m)abs = (Z(m)real ² + Z(m)imag ² )^{1 2}

(15)

[0229] 次に、図 3— 4に戻って、内部インピーダンスの計算処理を継続するか終了するかを判断すベぐカウンタ mが C2に達したか否かを判断する (ステップ S 109)。その結果、 mが C2に達したときは（ステップ S109 ;YES)、ステップ S112に進み、 mが C2に達していないときは (ステップ S109 ;NO)、ステップ S110に進む。すなわち、測定パルスサイクル数 C2までの範囲内で内部インピーダンスが得られた場合、それ以降の計算処理は不要になるため、ステップ S109で判断を行っている。

[0230] ステップ S109からステップ S110に進んだ場合は、内部インピーダンスの計算処理の順番を更新すベぐカウンタ mに 1を加える。そして、前回ステップ S 108を実行したタイミングから 2周期分の時間が経過するまで待ち (ステップ Si l l ;NO)、 2周期分の時間が経過した時点で (ステップ S111； YES)、ステップ S108に戻って同様の処理を繰り返し実行する。

[0231] 一方、ステップ S109からステップ S112に進んだ場合は、ステップ S105で印加開始されたノルス充電又はパルス放電の印加を停止する。この段階においては、時間軸上で C2個の内部インピーダンスが得られることになる。そして、これら C2個の内部インピーダンスの平均値を計算する（ステップ S 113)。ステップ S 113においては、（1 3)—（15)式の結果を用いて内部インピーダンスの実数部 Zreal、虚数部 Zimag、絶対値 Zabsを次の（16)—（18)式に従ってそれぞれ算出する。

Z(m)real = {Z(l)real + Z(2)real 十… + Z(C2)real }/ C2

(16)

Z(m lunag = {Z(l)imag + Zf2)unag + Z(C2)imag }/ C2

(17)

Z(m)abs = {Z(l)abs + Z(2)abs + · + Z(C2)abs }/ C2

(18)

[0232] このように、第 1実施形態によれば、二次電池 10に分極の状態に適合するような電流パルスを印加するとともに、電流パルスを印加した直後の分極の影響が大きい時間範囲を避けることにより、安定した状態の内部インピーダンスを測定することができ、その誤差を十分小さくすることができる。

[0233] (第 2実施形態）

第 2実施形態は、第 1実施形態の場合と比べると、主に内部インピーダンスを算出する過程に相違がある。なお、第 2実施形態に係る電源システムは、図 3-1に示す第 1実施形態の場合と概略の構成が共通するとともに、二次電池 10に印加される電流パルスは、図 3— 3に示す第 1実施形態の場合の波形と同様とすることができるため、これらの説明につ、ては省略する。

[0234] 以下、第 2実施形態に係る電源システムにおいて二次電池 10の内部インピーダンス測定時の具体的な処理を説明する。図 3—6は、主に制御部 13が記憶部 14に保持される制御プログラムに基づき実行する処理の流れを示すフローチャートである。図 3 6に示す演算処理は、図 3— 4の場合と同様、電源システムにおいて充電又は放電が終了した後、所定のタイミングで実行開始される。

[0235] 図 3— 6において、電源システムにおける処理が開始されると、制御部 13による演算に必要なパラメータの初期設定を行う（ステップ S 201)。ステップ S 201の初期設定の対象となるパラメータとしては、電圧サンプル値を取得する際のサンプリング間隔 ts、二次電池 10に印加するパルスの基本周波数 fl、内部インピーダンスの測定時に印カロされる電流パルスに関しての総パルスサイクル数 C3、電流振幅値 Xなどがある。

[0236] ステップ S201において、 ts、 fl、 Xなどは、第 1実施形態の場合と同様の初期設定値を用いればよい。一方、総パルスサイクル数 C3としては、 5— 50サイクルの範囲に設定することが望ましい。なお、ステップ S201における初期設定値は、第 1実施形態の場合と同様に、二次電池 10の特性に応じてあら力じめ定めておいてもよいが、動作状況等に応じて適宜に変更可能できるようにしてもょ、。

[0237] 次に、二次電池 10の直近の充放電動作の状態を判定し、印加すべきパルス電流としてパルス放電又はパルス充電を設定し、設定されたパルス電流を印加するまでの一連の処理 (ステップ S202— S205)については、第 1実施形態の場合と同様に行われる（図 3— 4のステップ S102— S105)。次いで、内部インピーダンスの計算処理の順番を示すカウンタ mを 1に設定する（ステップ S206)。後述するように、このカウンタ mは、初期値 1から C3まで変化させて全部で C3個の測定結果を得るために用いられる。

[0238] 次に、二次電池 10の内部インピーダンスの計算処理を実行する (ステップ S207)。

ステップ S207においては、第 1実施形態と同様、図 3— 5のフローチャートで示す計算処理を実行する。ただし、第 2実施形態では、後述するように計算の便宜上、印加パルスの 1周期ごとに図 3—5の計算処理を行うので、ステップ S301における電流値 I (n)及び電圧値 V (n)は、 1周期ごとに所定個数だけ取得することになる。

[0239] 次に、図 3—6において、内部インピーダンスの計算処理を継続するか終了するかを判断すベぐカウンタ mが C3に達したか否かを判断する (ステップ S208)。その結果、 mが C3に達したときは（ステップ S208 ;YES)、ステップ S211に進み、 m が C3に達して!/ヽな!、ときは（ステップ S 208； NO)、ステップ S209に進む。

[0240] そして、ステップ S208からステップ S209に進んだ場合は、カウンタ mに 1を加えた後、上記ステップ S207を実行したタイミングから 1周期分の時間が経過するまで待ち (ステップ S210 ;NO)、 1周期分の時間が経過した時点で (ステップ S210 ; YES)、ステップ S207に戻って同様の処理を繰り返し実行する。

[0241] 一方、ステップ S209からステップ S211に進んだ場合は、ステップ S205で印加開始されたノルス充電又はパルス放電の印加を停止する。この段階においては、時間軸上で C3個の内部インピーダンスが得られることになる。そして、これら C3個の内部インピーダンスの収束値を逐次計算によって求める (ステップ S212)。

[0242] 図 3—7は、ステップ S212における内部インピーダンスの収束値計算の具体的な処理を示すフローチャートである。図 3-7においては、まず二次電池 10の内部インピーダンスを近似するための 2次の指数減衰関数に対応する係数の初期設定を行う（ステツプ S401)。ここで、図 3—7の処理で用いる 2次の指数減衰関数としては、次の（1 9)式で示すように、時間 Tに対する F (T)を用いるものとする。

F(T) = Al exp( Α3· Τ) + Α2 exp( Α4· Τ) + A5

(19)

ステップ S401においては（19)式に含まれる 5個の係数 Al— A5について、あらかじめ記憶部 14に記憶されている初期値を読み出して設定する。これらの係数 A1— A5は、最小二乗法に基づく最適解を導き出すために用いられ、後述するように計算の過程で値が順次更新されていく。なお、各係数 A1— A5の初期値としては、あらかじめ実験的に得られた所定値を用いればょ、。

[0243] 次に、（19)式で表される指数減衰関数 F (T)を、 m番目の内部インピーダンスの実数部 Z (m) realに対し適用することにより、次の（20)式で表される F (m)を計算する（ステップ S402)

F(m)= Alexp(A3-m-Tp) + A2 exp(A4-m- Tp)+A5

(20)

ステップ S402においては、（20)式の F (m)を用いて、 m= 1— C3の範囲で変化させ、全部で C3個の計算値が得られることになる。なお、図 3—7の処理では、内部インピーダンスの実数部 Z (m) realを用いて計算を行う場合を説明するが、内部インピーダンスの虚数部 Z (m) imag、又は絶対値 Z (m) absを用いて計算を行ってもょ、。

[0244] 次に、ステップ S402で得られた F (m)と、ステップ S 207で求めた内部インピーダンスの実数部 Z (m)realとの差である R(m)を m= 1— C3の範囲で計算する（ステップ S 403)。すなわち、次の（21)式で表される C3個の R(m)を求める。

R(m) = F(m)- V(m)

(21)

[0245] 次に、最小二乗法の適用に際しての各係数 A1— A5に対応する偏微分項を計算する（ステップ S404)。ステップ S404では、次の（22)式で表される各係数 A1— A

5に対応する偏微分項を m= 1— C3の範囲で求める。

dDFAlin) = exp(A3- Tp -m)

dDFA2(m)= exp(A4- Tp -m)

dDF^(m) = Al- Tp -m . exp(A3- Tp -m)

dDFAl(m) = A2- Tp -m · exp( - Tp -m)

dDF^(m) = l

(22)

[0246] そして、ステップ S404で得られた各偏微分項を用いて最小二乗法の連立方程式に適合する行列 Bを計算する (ステップ S405)。具体的には、次の（23)式で表される行列 Bを求める。

B(l ,l ) = ^ {dDFAl(m)} ²

B(l ,2) = y {dDF Al(m) x dDFA2(m) }

B(l ,3) = Y {dDF Al(m) x dDFA3(m) }

B(5,5) = ^ {dDFA5(m)}²

(23)

なお、（23)式に示される行列 Bは、 5 X 5の正方行列であり、かつ、 B (x, y) =B (y, X)の対称行列である。

[0247] 次に、ステップ S403で得られた R (m)と、ステップ S404で得られた偏微分項とを用 V、て、次の（24)式で表される dRを計算する（ステップ S406) d R 1 - { dDF A 1 ( m ) x R(m)}

1

d R 2 = - 2 { dDF A 2 ( m ) x R(m)} d R 3 = - ^ { dDF A 3 ( m ) x R(m)} d R 4 { dDF A 4 ( m ) x R(m)} d R 5 = - 2 { dDF A 5 ( m ) x R(m)}

(24)

[0248] 続!、て、ステップ S405で得られた行列 Bと、ステップ S407で得られた dRとを用いて、次の（25)式で表される差分 ddを計算する (ステップ S407)。

(25)

このように、ステップ S407においては、係数 A1— A5のそれぞれに対応する 5個の差分 ddl— dd5が得られ、これらに基づき最小二乗法の最適解を評価することができる。

[0249] そして、ステップ S407で得られた 5個の差分 ddl— dd5について、次の（26)式を満たすか否かを判断する (ステップ S408)。 ddl, dd2, -■ - dd5 < k

(26)

なお、（26)式の右辺の kとしては、ゼロに近いと判断し得る所定値を用いることができる。そして、（26)式を満たすと判断されると (ステップ S408 ; YES)、各差分 ddl— dd5が十分ゼロに近づき、その時点で最小二乗法の最適解が得られたものとしてステツプ S409に進む。一方、（26)式を満たさないと判断されると (ステップ S408 ; NO )、各差分 ddl— dd5が大きく最小二乗法の最適解が得られていないものとして、次の（27)式に基づき各々の係数 A1— A5を更新する（ステップ S409) ₀

(27)

ステップ S409において係数 Al— A5が更新されると、再びステップ S402に移行して、新しい係数 A1— A5を用いて最小二乗法を適用したステップ S402— S408の処理を継続する。

[0250] 一方、ステップ S408からステップ S410に移行する場合は、内部インピーダンスの実数部 Z (m)realが長期的に十分安定するときの収束値 Z0を次の（28)式により計算する（ステップ S410)。

Z0 = Al exp(A3- Tx)+ A2 exp(A4- Tx)+ Α5

(28)

ただし、 Τχは二次電池 10の内部インピーダンスが安定するまでに要する安定時間であり、十分長い所定の時間にあら力じめ設定する必要がある。力かる（28)式によりステップ S410で得られた収束値 Ζ0と、この時点の係数 A1— Α5は、それぞれ記憶部 14に保存され、必要に応じて記憶部 14力も読み出して利用することができる。

[0251] 次に、第 2実施形態において、上述の処理を適用して二次電池 10の内部インピーダン

スを求めた場合の時間特性の具体例を説明する。ここでは、周期 20Hzの矩形波の電流パルスを二次電池 10に印加し、 2次の指数減衰関数を用、て内部インピーダンスを近似する場合を想定する。このような条件下で、図 3—8は、内部インピーダンスの絶対値 Zabs及び実数部 Zrealを用いて計算を行う場合の例であり、図 3— 9は、内部ィンピーダンスの虚数部 Zimagを用いて計算を行う場合の例である。

[0252] 図 3— 8及び図 3— 9においては、図 3— 6の処理によって時間軸上で順次算出された複数の内部インピーダンスをプロットで示すとともに、そのうち所定の時間内で逐次計算により決定した係数を有する 2次の指数減衰関数により近似される内部インピーダンスの時間変化を示している。なお、図 3— 8及び図 3—9においては、横軸にサイクル数を設定してヽるので、サイクル数 X周期 Tpの時間に対応する内部インピーダンスの変化を示している。図 3— 8及び図 3— 9のいずれの場合も、サイクル数が小さい初期の時間内における内部インピーダンスの変化が大きくなる力その時間変動を 2次の指数減衰関数を用いて高精度に近似し得るため、誤差を十分に小さくすることができる。

[0253] 本発明によれば、二次電池の分極状態に応じた電流パルスを印加し、印加開始タイミングから内部インピーダンスが安定する時間が経過するまで待ち、内部インピーダンスを算出するようにしたので、二次電池の分極の影響を除去して高い精度で内部インピーダンスを測定することが可能となる。

[0254] また、本発明によれば、二次電池の分極状態に応じた電流パルスを印加し、印加開始タイミング力所定時間内の複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行 V、、 2次以上の指数減数関数の係数を決定して内部インピーダンスの収束値を求めるようにしたので、二次電池の分極の影響を受けな!/、状態の内部インピーダンスを正確に推定でき、高、精度で内部インピーダンスを測定することが可能となる。

[0255] 次に、二次電池劣化状態判定方法および装置について説明する。本実施形態においては、観測装置や通信装置等を収納する屋外局舎等にて使用される蓄電池、あるいは、自動車等の車両に搭載される二次電池の劣化状態を判定する機能を備えた電源システムに対して本発明を適用する場合を説明する。

[0256] 図 4 1は、本実施形態に係る電源システムの概略の構成を示すブロック図である。

図 4 1においては、二次電池 10と、電圧センサ 11と、電流センサ 12と、制御部 13と、記憶部 14と、充電回路 15と、放電回路 16と、温度センサ 17を含んで電源システムが構成され、二次電池 10から車両の各種装置やモータ等の負荷 20に電力を供給するように構成されている。 [0257] 図 4 1の構成において、観測装置や通信装置等や車両に搭載される負荷 20に電力を供給するための二次電池 10としては、例えば、鉛蓄電池が用いられる。二次電池 10は、正極、電解液、負極からなり、抵抗とコンデンサを組み合わせた等価回路で表される。この場合、二次電池 10の内部インピーダンスは、かかる等価回路の構成に適合する複素インピーダンスで表される。

[0258] 本実施形態では、所定のタイミングで二次電池 10に電流パルスを印加し、その内部インピーダンスを測定する。図 4 2は、二次電池 10に印加される電流パルスの波形の具体例を示す図である。図 4 - 2に示す電流パルスは、一定の周期 tと一定の電流振幅 Xを有する矩形波のパルスであり、各周期内で電流が 0と Xの間を交互に繰り返す波形の例を示している。そして、二次電池 10に印加して電流パルスとその応答電圧をそれぞれフーリエ展開することにより、二次電池 10の内部インピーダンスを求めることができる。

[0259] 次に図 4—1において、電圧センサ 11は、二次電池 10の両端の電圧を検出して、制御部 13に電圧値を送出する。また、電流センサ 12は、二次電池 10を流れる電流を検出して、制御部 13に電流値を送出する。上述したよう二次電池 10の内部インピーダンスを測定する際は、電圧センサ 11の電圧値と電流センサ 12の電流値を取得する必要がある。

[0260] 制御部 13は、 CPU等により構成され、電源システム全体の動作を制御し、所定のタイミングで後述の演算処理を実行し、二次電池 10の劣化状態を判定して制御装置等に判定結果を送出する。そして、制御部 13に接続された記憶部 14は、制御プログラム等の各種プログラムをあら力じめ記憶する ROMや、制御部 13による処理に必要なデータを一時的に記憶する RAMなどを含んでいる。なお、記憶部 14の ROMは、後述の多項式関数の各項の係数についての設定情報等を記憶する不揮発性記憶手段としても機能する。

[0261] 充電回路 15は、二次電池 10の充電動作を行うときに充電電流を供給する回路である。また、放電回路 16は、二次電池 10の放電動作を行うときに二次電池 10から負荷 20に流れる放電電流を供給する回路である。これらの充電回路 15及び放電回路 16は、制御部 15によって制御され、充電動作時は充電回路 15のみがオンの状態となり、放電動作時は放電回路 16のみがオンの状態となる。本実施形態では、二次電池 10の内部インピーダンスの測定に際し、充電回路 15又は放電回路 16により、上述したような電流パルスを供給可能な構成を備えている。

[0262] 温度センサ 17は、二次電池 10の近傍に設置され、二次電池 10の温度を検出して、検出温度を制御部 13に送出する。この温度センサ 17における検出温度は、後述するように、二次電池 10の劣化状態を判定する際、内部インピーダンスの温度補正を行う際に必要となる。

[0263] 次に、本実施形態に係る電源システムにおいて、二次電池 10の内部インピーダンスの温度依存性について説明する。二次電池 10の内部インピーダンスは、二次電池 10の劣化状態を判定する際に利用される力内部インピーダンスは二次電池 10の周囲の温度と強い相関関係を持っている。そのため、二次電池 10の劣化状態を正確に判定するためには、内部インピーダンスの温度依存性を補正することが重要となる。

[0264] 図 4— 3は、二次電池 10の温度特性の具体例を示す図である。図 4 3の温度特性は、特定種別の二次電池 10に関し、劣化状態に応じた内部インピーダンスの温度特性の実測結果をプロットしたものである。なお、図 4 3の例では、周期 20Hzの矩形波の電流パルスを用いて二次電池 10の内部インピーダンスの実数部を測定した場合を示している。一般に観測装置や通信装置等に用いられるものや車両用の二次電池 10は、広い温度範囲にわたって使用され、その範囲内で二次電池 10の適正な内部インピーダンスを確保する必要がある。図 4 3に示すように、二次電池 10の内部インピーダンスは、特に低温の領域で顕著に増大し、高温の領域で徐々に減少する傾向がある。

[0265] 一方、図 4 3においては、二次電池 10が未使用（新品）である場合と、比較的短期間使用済みで劣化小の二次電池 10の場合と、比較的長期間使用済みで劣化大の二次電池 10場合の 3通りのプロットを示している。そして、図 4— 3からわ力るように、二次電池 10が劣化するにつれ、徐々に内部インピーダンスが増大していくことがわかる。このように、二次電池 10の内部インピーダンスは、温度及び劣化の度合の双方に依存して変化するので、温度依存性の影響を除去するための温度補正が必要になる。そこで、本実施形態では、あら力じめ内部インピーダンスの温度依存性を後述する関数を用いて近似し、これにより所定温度の内部インピーダンスを算出し、算出結果に基づき二次電池 10の劣化状態の判定を行う。

[0266] 本実施形態にぉ、ては、二次電池 10の内部インピーダンスの温度特性を近似するための関数として、多項式関数を想定している。ここで、二次電池 10の内部インピ一ダンス Zを温度 Tpに対する n次の多項式関数として表すと、一般的に次の（29)式のように表現される。

Z = A0 + Α1· Τρ + Α2· Τρ +—— + Αη ·Τρ

(29)

(29)式において、最適な次数 ηと各係数 AO— Anの値を決定することにより、内部インピーダンス Zを高精度に近似することが可能となる。なお、（29)式の内部インピ一ダンス Zとしては、実数部を想定している力虚数部又は絶対値であってもよい。

[0267] 本実施形態において、（29)式に示す多項式関数を用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合に加え、少なくとも (29)式に示すような多項式項を含む複合的な関数を用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合に対しても、本発明の適用が可能である。ただし、以下では、（29)式に示すような多項式関数のみを用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合を説明する。

[0268] 一方、本実施形態では、（29)式の多項式関数における各係数 AO— Anを、それぞれに共通に含まれる基準係数 Cに関連付けて設定する。すなわち、（29)式の多項式関数は、次の（30)式に示す形で表される。

Z = C + fl(C)-T + f2(C)-T ²+… ·+ fn(C)-Tⁿ

(30)

ただし、 f 1 (C)、 f2 (C) · ' ·ίη (C)は、それぞれ基準係数 Cを含む適宜の関数である。（30)式においては、（29)式の係数 AOを基準係数 Cに対応させ、それ以外の各係数 A1— Anを基準係数 Cの関数 fl (C) -fn(C)に対応させている。これらの各関数 f 1 (C)は、内部インピーダンス Zの温度特性に適合してあら力じめ定めておく必要があり、例えば、 Cの 1次式、 2次式、指数関数などを含む形に設定することができる。このように、（30)式を用いることにより、温度及び内部インピーダンスの実測値力基準係数 Cを算出した上で、（30)式に従って変化する温度補正を行うことができる。

[0269] 次に、図 4 4は、（29)式又は（30)式で表される多項式関数により内部インピーダンス Zの温度特性を近似する場合、近似精度と多項式関数の次数 nとの関係を示す図である。図 4 4においては、所望の n次の多項式関数において、 n= 2— 5の範囲で変化させ、それぞれ適切な係数を決定した上で内部インピーダンス Zを算出するともに、二次電池 10の内部インピーダンスの実測値をプロットした。図 4 4からわ力るように、次数 nが大きくなるにつれ内部インピーダンスの誤差が次第に大きくなる。

[0270] ここで、次の表 2において、図 4 4に各次数の算出値の実測値に対する相関係数をそれぞれ示す。

[表 2]

[0271] 表 2に示されるように、次数 nが 2のときは、誤差がかなり大きくなる力少なくとも次数 nを 3以上にすることが望ましい。この場合、内部インピーダンスの推測誤差を実用上十分小さく抑えることができ、高い精度で近似計算を行うことができる。また、次数 n 5の場合、ほぼ推測誤差を無視し得る程度の高い精度を確保することができる。実際に（29)式ある、は (30)式に基づく温度補正を適用する場合には、必要な精度と演算量のバランスを考慮して多項式関数の次数 nを決定することが望ましい。

[0272] 以下では、図 4 4の結果を踏まえ、次数 n= 5に設定して（30)式に基づく温度補正を適用する場合を説明する。ここで、（30)式において n= 5と設定する場合、この多項式関数の各係数に共通して含まれる上述の基準係数 Cを設定した上で、次の（ 31)式で表現される 5次の多項式関数を想定する。 Z = C + f(C)-T + g(C)-T ²+ h(C T³ + i(C T⁴ + j(C> T⁵

(31)

(31)式においては、（30)式に対応して、基準係数 Cの関数 f (C)、 g (C)、 h(C)、 i (C)、 j (C)を含む形で表している。そして、本実施形態においては、演算処理の簡素化の観点から、（31)式の各関数を基準係数 Cの 1次式で表す場合を検討する。この場合、（31)式は、次の（32)式のように表される。

Z = C + (al + bl-C)-T + (a2 + b2-C)-T ²

+ (a3 + b3-C)-T³ + (a4 + b4-C)-T⁴ + (a5 +b5-C)-T⁵

(32)

(32)式において、係数 al— a5、 bl— b5は、内部インピーダンス Zの温度特性に適合するようにあらかじめ設定すればよい。このように、多項式関数の各係数を基準係数 Cの 1次式で表すことにより、比較的簡単な演算処理で温度補正を行うことができる。

[0273] 次に、本実施形態に係る電源システムにおいて、二次電池 10の内部インピーダンスに基づく劣化状態の判定を行う際の具体的な処理について説明する。図 4-5は、主に制御部 13が記憶部 14に保持される制御プログラムに基づき実行する演算処理の流れを示すフローチャートである。図 4 4に示す演算処理は、電源システムにおいて、あらかじめ設定された所定のタイミングで実行開始される。

[0274] 図 4 5において、制御部 13により演算処理が開始されると、演算に必要なパラメ一タの初期設定を行う（ステップ S101)。ステップ S101の初期設定の対象となるパラメータとしては、内部インピーダンスを算出する際の基準となる基準温度 TpX、二次電池 10の劣化状態を判定する際の内部インピーダンスの判定しき、値 Zthなどがある。ステップ S 101においては、例えば、基準温度 TpX=— 30(°C)、判定しきい値 Zth = 100 (πιΩ )のような初期設定値を用いればよい。一般に二次電池 10の内部インピ一ダンスの最悪条件となる使用温度範囲の下限を基準温度 ΤρΧに設定するのが好ましい。なお、二次電池 10の特性に応じた適切な初期設定値をあら力じめ固定的に定めておくこともできるが、動作状況等に応じて初期設定値を適宜に変更できるようにしてもよい。

[0275] なお、基準温度 TpXは、図 4 2に示すような二次電池 10の温度特性を考慮すると、使用温度範囲の下限に設定するのが望ましい。ただし、判定しきい値 Zthを適切に設定すれば、任意の温度を基準温度 TpXとして設定することも可能である。

[0276] 次に、充電回路 15又は放電回路 16からパルス電流等の所定の電流を印加しつつ、所定のタイミングで電圧センサ 11から出力される電圧値と電流センサ 12から出力される電流値を取得する（ステップ S 102)。そして、ステップ S 102で取得された電圧値及び電流値を用いたフーリエ展開等の手法で計算し、二次電池 10の内部インピーダンス Zを算出する (ステップ S 103)。なお、ステップ S103では、内部インピーダンス Z が実数部（内部抵抗)であるとするが、虚数部や絶対値を算出することも可能である。

[0277] 次に、温度センサ 17の検出温度を読み取り（ステップ S104)、二次電池 10の周囲の温度 Tpを取得する。そして、ステップ S 103で算出された内部インピーダンス Ζと、ステップ S104で取得された温度 Τρとを用いて、上述の基準係数 Cを算出する (ステップ S 105)。ステップ S 105では、上述の（4)式に基づいて与えられる次の（33)式を計算することにより、基準係数 Cを求めることができる。

^ _ Z + al-Tp + a2-Tp ²+a3-Tp³ +a4+Tp⁴ +a5+Tp

l + bl-Tp + b2-Tp ²+b3+Tp³ +b4'Tp⁴ +b5+Tp^J

(33)

[0278] ここで、（33)式に含まれる係数 al— a5、bl— b5としては、二次電池 10の温度特性に適合する値が求めておき、あらかじめ記憶部 14の ROMに設定情報として記憶保持すればよい。また、係数 al— a5、 bl— b5は任意に設定でき、それらの組み合わせにつ、ても任意に設定することができる。

[0279] 次に、ステップ S 101で設定された基準温度 TpXと、ステップ S105で算出された基準係数 Cとを用いて、上述の（32)式に対応する次の（34)式を計算し、基準内部インピーダンス ZXを算出する（ステップ S 106)。 ZX = C + (al + bl'C)'TpX+ (a2 + b2-C)-TpX ²

+ (a3 + b3-C)-TpX³(a4 + b4-C)-TpX⁴ + (a5 + b5-C)-TpX⁵

(34)

[0280] すなわち、この（33)式で算出される基準内部インピーダンス ZXは、温度 Tp及び内部インピーダンス Ζの各実測結果を元にして、所望の多項式関数に従、基準温度 Τ ΡΧ

における内部インピーダンスを近似計算で推測したものである。例えば、基準温度 Τ pX=-30 (°C)に設定されて!、る場合、 (34)式により内部インピーダンスの温度 30 °Cにおける推測値が得られることになる。

[0281] 次に、ステップ S106で算出された基準内部インピーダンス ZXを、ステップ S101で設定された判定しきい値 Zthと比較し (ステップ S 107)、その大小関係に応じた処理を行う。そして、基準内部インピーダンス ZXが判定しきい値 Zthを超えている場合、すなわち ZX>Zthを満たすと判定されるときは (ステップ S 107 ; YES)、所定回数連続で同様の判定が続くか否かを判断する (ステップ S108)。すなわち、内部インピーダンスの変動の影響を抑え、判定結果が安定するのを待っためにステップ S 108を設けている。

[0282] なお、本実施形態にぉ、ては、ステップ S103で求めた内部インピーダンス Zの温度補正を行い、基準内部インピーダンス ZXを求めるようにし、判定しきい値 Zthは固定に設定する場合を説明したが、判定しきい値 Zthの方を温度に関する少なくとも 3 次以上の多項式項を含む関数として表し、任意の温度における判定しき、値 Zthを計算するようにしても、本発明と同等の効果を得ることができる。

[0283] ステップ S 108において「NO」と判断された場合は、図 4 4の演算処理を終える。

その後は、次に図 4 4の演算処理を実行するタイミングが到来すると、再び図 4 4に示す演算処理の実行を開始することになる。一方、二次電池 10が劣化状態にあるものと判定する（ステップ S109)。一方、ステップ S108において「YES」と判断された場合、二次電池 10が劣化状態にあるものと判定する (ステップ S109)。ステップ S10 9において劣化状態と判定された場合、例えば、ユーザに二次電池 10の交換を促すような表示を行えばょ、。

[0284] 本実施形態においては、所定の特性を備えた 1種の二次電池 10に対応する 1種の多項式関数を用いて演算処理を行う場合を説明したが、これに限られず、特性が異なる複数種の二次電池 10に対応する複数の多項式関数を使!、分けて演算処理を行うようにしてもよい。すなわち、記憶部 14の ROMに記憶される設定情報として、複数の多項式関数に対応する各項の係数の組み合わせを用意し、例えば、ディップスイッチ等を切り替えることにより、制御部 13が所望の設定情報を選択的に読み出すように構成すればよい。

[0285] また、記憶部 14の ROMには、多項式関数の係数についての設定情報に加え、ステツプ S 107の判定しきい値 Zthを複数記憶しておき、二次電池 10の種類に応じて制御部 13が選択的に読み出すように構成してもよい。これにより、電源システムにお V、て、内部インピーダンスの温度特性が異なる二次電池 10に交換した場合であっても、内部インピーダンスの的確な温度補正を行うことができる。

[0286] なお、本実施形態では、観測装置や通信装置等を収納した局舎等に備える蓄電池、あるいは、車両に搭載される車両二次電池の劣化状態を判定する構成を備えた電池システムの場合を説明した力本発明はこれらの用途に限られることなぐ一般的な二次電池を搭載した各種電源システムに対して広く適用することができる。産業上の利用可能性

[0287] 本発明によれば、二次電池の内部インピーダンスを求め、その温度特性を近似する 3次以上の多項式項を含む関数を用いて基準温度における基準内部インピーダンスを算出し、二次電池の劣化状態を判定するようにしたので、二次電池の内部インピ一ダンスの温度特性を的確に補正し、高 1、制度で二次電池の劣化状態を確実に判定することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、

前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づ!/、て前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧の値に変換し、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[2] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づ!、て前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、前記抵抗電圧変換係数に基づいて前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧の値に変換し、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[3] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定し、

前記測定された内部抵抗成分の値を、前記抵抗温度補正係数に基づ!、て前記基準温度における内部抵抗成分の値に変換し、

前記基準温度における内部抵抗成分の値を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定することを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[4] 前記基準温度は、前記蓄電池の使用温度範囲内であって、かつ前記蓄電池からあらかじめ定められた放電電流を流した際の放電時端子間電圧の値が最も低くなる温度に設定されることを特徴とする、請求項 1一 3のいずれ力 1つに記載の蓄電池の劣化判定方法。

[5] 前記あら力じめ定められた放電電流の電流波形は、前記負荷の動作時間中に必要とされる消費電流を表す電流波形と実質的に等価とみなせる電流波形であることを特徴とする、請求項 4に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[6] 前記劣化判定しき!、値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧以上の値とすることを特徴とする、請求項 1または 5に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[7] 前記劣化判定しき!、値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧となる降下電圧値以下の値とすることを特徴とする、請求項 2または 5に記載の蓄電池の劣化判定方法

[8] 前記劣化判定しきい値は、前記負荷の動作に必要な最低電圧となる内部抵抗成分の値以下の値とすることを特徴とする、請求項 3または 5に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[9] 前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池からあらカじめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらかじめ求める工程における前記蓄電池の放電時端子間電圧は、前記蓄電池の放電時の最低電圧であることを特徴とする、請求項 1または 5に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[10] 前記基準温度における内部抵抗成分と、前記基準温度における前記蓄電池からあらカじめ定められた放電電流を流した際の前記蓄電池の放電時端子間電圧との関係を抵抗電圧変換係数としてあらかじめ求める工程における前記蓄電池の放電時端子間電圧は、前記蓄電池の放電開始力所定時間経過後の電圧であることを特徴とする、請求項 1または 5に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[11] 2つ以上の蓄電池のうち、少なくとも 1つの蓄電池について劣化状態を判定し、前記 1つの蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、その状態を認識する

ことを特徴とする請求項 1一請求項 10のいずれかに記載の蓄電池の劣化判定方法

[12] 少なくとも 2つの前記蓄電池の劣化状態を判定し、蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する要対応蓄電池の情報と、継続して使用可能な継続使用蓄電池の情報とを表示する表示部と、前記蓄電池の履歴を記録する記憶部を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する蓄電池の履歴を保持、又は Z及び、継続して判定するプログラムを有する制御 ·判定部を備えることを特徴とする請求項 1一請求項 11のいずれかに記載の蓄電池の劣化判定方法。

[13] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、該蓄電池の放電性能に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、あら力じめ 2以上の温度範囲を定め、該温度範囲ごとに任意の基準温度を設定し、前記蓄電池の劣化状態を判定する際に測定される測定温度を、前記温度範囲に対応する少なくとも 1つの基準温度を選択し、

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[14] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を

、該蓄電池の放電性能に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する際に測定される測定温度と、該測定温度の値から 2以上の基準温度を設定し、

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[15] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の放電性能に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定方法であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値を所望の温度で測定し、あら力じめ求めた前記相関値の温度補正式、前記相関値の測定時の温度および前記相関値に基づ、て、前記相関値を前記基準温度における相関値に変換し、相関値と前記放電性能との所定の関係式及び変換後の前記相関値に基づいて前記蓄電池の放電性能を求め、

ことを特徴とする蓄電池の劣化判定方法。

[16] 前記相関値は、前記蓄電池の内部抵抗成分の直流抵抗値、交流インピーダンス値あるいは前記交流インピーダンスの逆数である交流コンダクタンス値等の導電値であることを特徴とする請求項 14または請求項 15のいずれか 1項に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[17] 前記所定の関係式は、負荷の消費電流の時間変化パターンに相当する電流を流した際の前記蓄電池の端子間電圧、あるいは、負荷の消費電流の時間変化パターンに準じた電流を流した際の前記蓄電池の端子間電圧であることを特徴とする、請求項 14から請求項 16のいずれか 1項に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[18] 前記基準温度は、前記蓄電池の所定の使用可能温度範囲の内、電池の放電性能が最も低下する温度に設定されることを特徴とする請求項 14から請求項 17のいずれ力 1項に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[19] 前記基準温度は、前記所望の温度から一定温度を差し引いた温度に設定されることを特徴とする請求項 14から請求項 17のいずれか 1項に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[20] 前記基準温度は、前記所望の温度が属する温度帯域毎に対応する所定の温度に設定されることを特徴とする請求項 14力請求項 17のいずれ力 1項に記載の蓄電池の劣化判定方法。

[21] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時端子間電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置。

[22] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記基準温度における前記蓄電池の放電時降下電圧を、あらかじめ設定した劣化判定しきい値と比較して前記蓄電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置。

[23] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の内部抵抗成分の測定結果に基づ、て判定する蓄電池の劣化判定装置であって、

前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記内部抵抗成分の温度による変化を抵抗温度補正係数としてあらかじめ求め、前記蓄電池の内部抵抗成分および前記内部抵抗成分測定時の前記蓄電池の温度を測定する電池温度測定部と、

を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置。

[24] 蓄電池が負荷に接続された構成を含むシステムにおける前記蓄電池の劣化状態を、前記蓄電池の放電性能に基づ!、て判定する蓄電池の劣化判定装置であって、前記蓄電池の劣化状態を判定する温度を基準温度としてあらかじめ設定し、前記蓄電池の放電性能に相関関係を有する相関値を所望の温度で測定し、あら力じめ求めた前記相関値の温度補正式、前記相関値の測定時の温度および前記相関値に基づ、て、前記相関値を前記基準温度における相関値に変換する相関値変換部と、相関値と前記放電性能との所定の関係式及び変換後の前記相関値に基づいて前記蓄電池の放電性能を求める放電性能算出部と、

を備えたことを特徴とする蓄電池の劣化判定装置。

[25] 2つ以上の蓄電池のうち、少なくとも 1つの蓄電池について劣化状態を判定し、前記 1つの蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、その状態を認識できる表示部を備える

ことを特徴とする請求項 21—請求項 24のいずれかに記載の蓄電池の劣化判定装

[26] 少なくとも 2つの前記蓄電池の劣化状態を判定し、蓄電池が劣化の見込まれる状態又は劣化状態である場合、充電又は交換を要する要対応蓄電池の情報と、の継続して使用可能な継続使用蓄電池の情報とを表示する表示部と、前記蓄電池の履歴を記録する記憶部を有し、少なくとも充電して使用する又は継続して使用可能する蓄電池の履歴を保持、又は Z及び、継続して判定するプログラムを有する制御 ·判定部を備えたことを特徴とする請求項 21—請求項 25のいずれかに記載の蓄電池の劣化判定装置。

[27] 充電電流又は放電電流を二次電池の入力電流とし、前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定し、時間軸上で複数の電流測定値及び電圧測定値を取得し、前記取得された複数の電流測定値及び複数の電圧測定値をそれぞれフーリエ変換することにより、所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を求め、

前記入力電流の周波数成分と前記応答電圧の周波数成分の比をとつて前記所定周波数における前記二次電池の内部インピーダンスを算出することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[28] 前記複数の電流測定値及び前記複数の電圧測定値は、それぞれ所定の時間間隔 Δ tでサンプリングされた N個の測定値からなり、前記所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分は、離散フーリエ変換により求められることを特徴とする請求項 27に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[29] 前記入力電流の周波数成分 I ( ω )及び前記応答電圧の周波数成分 V ( ω )は、前記所定周波数を Fとし、整数 n(n=0, 2〜Ν— 1)に対し前記 Ν個の電流測定値を i (n • A t)、前記 N個の電圧測定値を ν(η· A t)としたとき、

N-1

Ι(ω) = Δΐ^ i(n ' At) ' exp( jco ' n ' At)dt

N-l

ν(ω) = At〉， v(n . At) . exp( jco . n . At)dt

i =0

(たし、 CO = 2 F)

によりそれぞれ求められ、前記内部インピーダンス Z ( ω )は、

Ζ(ω) = ν(ω)

Ι(ω) により算出されることを特徴とする請求項 28に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[30] 前記内部インピーダンスとして、少なくとも Μ個の異なる周波数に対応する複数の成分を算出し、前記二次電池の等価回路に含まれる Μ個の回路定数を未知数とする連立方程式を前記内部インピーダンスの複数の成分に基づき解くことにより、前記 Μ個の回路定数を算出することを特徴とする請求項 27から 29のいずれか 1項に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[31] 二次電池の充電時に充電電流を供給する充電回路と、

前記二次電池の放電時に放電電流を供給する放電回路と、

前記充電電流又は前記放電電流を前記二次電池の入力電流とし、前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、前記センサ手段の測定結果に基づき時間軸上で複数の電流測定値及び電圧測定値を取得し、当前記取得された複数の電流測定値及び複数の電圧測定値をそれぞれフーリエ変換することにより、所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を求め、前記入力電流の周波数成分と前記応答電圧の周波数成分の比をとつて前記所定周波数における前記二次電池の内部インピーダンスを算出する制御手段と、

を備えることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定装置。

[32] 前記制御手段は、前記複数の電流測定値及び前記複数の電圧測定値として、それぞれ所定の時間間隔 A tでサンプリングされた N個の測定値を取得し、前記所定周波数における前記入力電流及び前記応答電圧のそれぞれの周波数成分を離散フーリエ変換により求めることを特徴とする請求項 31に記載の二次電池の内部インピ一ダンス測定装置。

[33] 請求項 32に記載の二次電池の内部インピーダンス測定装置によって算出された内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする二次電池劣化判定装置。

[34] 請求項 32に記載の二次電池の内部インピーダンス測定装置を備えた電源システム。

[35] 負荷に電力を供給する二次電池が充電分極と放電分極のいずれを受けた状態にあるかを判定し、

前記充電分極を受けてヽると判定された場合、一定周期の放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合、一定周期の充電電流パルスを前記二次電池に印加し、

前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミング力所定の周期数が経過したタイミング以降の前記二次電池の入力電流と応答電圧を測定し、前記測定された入力電圧と応答電圧を用いて前記二次電池の内部インピーダンスを算出する、

ことを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[36] 前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスは、所定の周期と所定の電流振幅を有する矩形波であることを特徴とする請求項 35に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[37] 前記内部インピーダンスの算出に用いる前記入力電流と前記応答電圧は、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミングから、 10— 50周期の範囲に設定された所定周期数の経過後に測定開始することを特徴とする請求項 35 又は 36に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[38] 負荷に電力を供給する二次電池が充電分極と放電分極のいずれを受けた状態にあるかを判定し、

前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始後の所定時間内に前記二次電池の入力電流と応答電圧をそれぞれ測定し、

前記測定された入力電圧と前記応答電圧を用いて時間軸上で複数の前記二次電池の内部インピーダンスを算出し、

前記複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行って前記内部インピーダンスの時間特性を近似する 2次以上の指数減衰関数の係数を決定し、

少なくとも前記決定した係数に基づき前記内部インピーダンスの収束値を求める、ことを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[39] 前記指数減衰関数として時間 Tに対し、

F(T) = Al exp( A3 · T) + Α2 exp( A4 · T) + A5 により表される関数 F (T)を用い、 5個の係数 A1— A5を決定することを特徴とする請求項 38に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[40] 前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスは、所定の周期と所定の電流振幅を有する矩形波であることを特徴とする請求項 38又は 39に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[41] 前記逐次計算に用いる複数の内部インピーダンスは、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始後から、 5— 50周期の範囲に設定された所定周期数までの時間内に測定された前記入力電流と前記応答電圧を用いて算出されることを特徴とする請求項 40に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[42] 負荷に電力を供給する二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、一定周期の充電電流パルス又は放電電流パルスを前記二次電池に印加可能な充放電回路と、

前記二次電池が充電分極と放電分極の、ずれを受けて、る状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けて、ると判定された場合は前記放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合は前記充電電流パルスを前記二次電池に印加するように前記充放電回路を制御し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加開始タイミング力所定の周期数が経過したタイミング以降の前記センサ手段の測定結果を取得し、取得された前記入力電圧と前記応答電圧を用いて前記二次電池の内部インピーダンスを算出する制御手段とを備えることを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定装置。

[43] 負荷に電力を供給する二次電池の入力電流と応答電圧を測定するセンサ手段と、一定周期の充電電流パルス又は放電電流パルスを前記二次電池に印加可能な充放電回路と、

前記二次電池が充電分極と放電分極の、ずれを受けて、る状態にあるかを判定し、前記充電分極を受けて、ると判定された場合は前記放電電流パルスを前記二次電池に印加する一方、前記放電分極を受けていると判定された場合は前記充電電流パルスを前記二次電池に印加するように前記充放電回路を制御し、前記充電電流パルス又は前記放電電流パルスの印加後の所定時間内の前記センサ手段の測定結果を取得し、取得された前記入力電圧と前記応答電圧を用いて時間軸上で複数の前記二次電池の内部インピーダンスを算出し、前記複数の内部インピーダンスを用いて逐次計算を行って前記内部インピーダンスの時間特性を近似する 2次以上の指数減衰関数の係数を決定し、少なくとも前記決定した係数に基づき前記内部ィンピーダンスの収束値を求める制御手段と、

[44] 請求項 42又は 43に記載の二次電池の内部インピーダンス測定装置を備えた電源システム。

[45] 負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定方法であって、

前記二次電池に所定の電流を印加した状態で電流及び電圧を測定し、測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、

前記二次電池の温度を測定し、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも 3次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、

前記決定した係数に基づき、前記 3次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、

前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する、ことを特徴とする二次電池劣化判定方法。

[46] 前記 3次以上の多項式項の各項の係数は共通の基準係数に関連付けて設定され、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき前記基準係数を算出し、算出した基準係数に基づき前記各項の係数を決定することを特徴とする請求項 45に記載の二次電池劣化判定方法。

[47] 前記 3次以上の多項式項を含む関数は、温度を Tp、前記内部インピーダンスを Ζ、前記基準係数を Cとしたとき、

Z = C + fl(C)-Tp + f2iC)-Tp ²+… ·+ fn(C Tp"

(ただし、 η: 3以上の整数、；^ー^：所定の関数）

により表されることを特徴とする請求項 46に記載の二次電池劣化判定方法。

[48] 前記 3次以上の多項式に含まれる各項の関数 fl (C) -fn (C)は、前記基準係数 C の 1次式で表されることを特徴とする請求項 47に記載の二次電池劣化判定方法。

[49] 前記基準温度に対応してあらかじめ判定しきい値が設定され、前記算出した基準内部インピーダンスと前記判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定す

ることを特徴とする請求項 45から 48のいずれ力 1項に記載の二次電池劣化判定方法。

[50] 可変した周波数にて連続して放電させ、可変した周波数ごとの放電電流を流し、前記可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、前記周波数ごとの放電電流波形のフーリエ変換値を求め、

放電中の電池電圧の電圧応答波形をフーリエ変換して前記可変した周波数ごとの電圧応答波形のフーリエ変換値を求め、

前記電圧応答波形のフーリエ変換値を前記放電電流波形のフーリエ変換値で除して可変した周波数ごとの内部インピーダンスを求め、周波数ごとに算出した内部インピーダンス値を it較し、

その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズ有と判断することを特徴とする二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[51] 前記放電電流波形の周期が異なる少なくとも 3回の放電を 1セットとして繰り返し実施し、少なくとも 3つの周期でのインピーダンスを計算し、 3つのインピーダンスに基づいて所望のインピーダンスを求めることを特徴とする請求項 50に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法。

[52] 負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定装置であって、

前記二次電池に電流パルスを印加可能な回路と、

前記二次電池の電流と電圧を測定するセンサ手段と、

前記二次電池の温度を測定する温度センサと、

前記回路から電流パルスを印加した状態における前記センサ手段の測定結果に基づ、て前記内部インピーダンスを求め、前記温度センサの測定温度と前記求めた内部インピーダンスとに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも 3次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記 3次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する制御手段と、

を備えることを特徴とする二次電池劣化判定装置。

[53] 前記 3次以上の多項式項の各項の係数についての設定情報をあら力じめ記憶する不揮発性記憶手段を備え、

前記制御手段は、前記不揮発性記憶手段から読み出した設定情報を用いて前記各項の係数を決定することを特徴とする請求項 52に記載の二次電池劣化判定装置

[54] 前記不揮発性記憶手段には、前記 3次以上の多項式の各項の係数についての複数の組合せに対応する複数の設定情報が記憶され、前記制御手段は前記複数の設定情報を選択的に読み出し可能であることを特徴とする請求項 53に記載の二次電池劣化判定装置。

[55] 前記不揮発性記憶手段には、前記基準温度に対応してあらかじめ設定される判定しきい値が記憶され、

前記制御手段は、前記算出した基準内部インピーダンスと前記不揮発性記憶手段から読み出した判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項 53又は 54に記載の二次電池劣化判定装置。

[56] 前記不揮発性記憶手段には、複数の前記判定しきい値が記憶され、前記制御手段は前記複数の判定しきい値を選択的に読み出し可能であることを特徴とする請求項 55に記載の

二次電池劣化判定装置。

[57] 可変した周波数にて連続して放電させ、可変した周波数ごとの放電電流を流し、前記可変した周波数ごとの放電電流の放電電流波形をフーリエ変換して、前記周波数ごとの放電電流波形のフーリエ変換値を求め、

その増加あるいは減少割合が一定値以下であれば、ノイズ無しと判断し、予め定めた基本周波数を用い、その増加あるいは減少割合が一定値以上であれば、ノイズと判断する判断部を備えることを特徴とする二次電池劣化判定装置。

[58] 請求項 52、 53、 54または 56に記載の二次電池劣化判定装置を備えた電源システム。