WO2014054548A1 - 電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラム - Google Patents

電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラム Download PDF

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和基 尾▲崎▼
一幸 若杉
克明 森田
重水　哲郎
橋本　雅之
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery deterioration determination device, a resistance value calculation device, a battery deterioration determination method, and a program.
  • secondary batteries such as power systems that perform electrical control using the power stored in secondary batteries and automobiles equipped with secondary batteries, receive stable power supply from secondary batteries, and In order to reduce the battery replacement cost, it is desired to accurately determine the deterioration state of the secondary battery and replace the secondary battery at an appropriate time.
  • the deterioration state of the secondary battery can be determined based on the internal resistance value of the secondary battery.
  • the internal high value calculation unit inputs the current value input to and output from the secondary battery and the voltage applied to the secondary battery.
  • the current internal resistance value of the secondary battery is calculated using the fluctuation range of the current value when the current value fluctuates more than a certain value and the fluctuation range of the voltage value at that time.
  • the battery deterioration information processing unit divides the current internal resistance value by the initial internal resistance value corresponding to the current temperature of the secondary battery, and the deterioration rate of the secondary battery at the current temperature of the secondary battery. And the deterioration rate is output to the monitor device.
  • the battery degradation detection apparatus of patent document 1 can detect the degradation condition of a battery irrespective of the load pattern of a secondary battery.
  • the calculated internal resistance value may vary depending on the power supply status of the secondary battery. For example, the timing at which the current value changes may deviate from the timing at which the voltage value changes, such as when the voltage value changes behind the current value in the secondary battery. Due to the difference in the change timing between the current value and the voltage value, a difference may occur in the internal resistance value calculated according to the measurement time of the current value or the voltage value, and the determination accuracy of the deterioration state of the secondary battery may be reduced. There is.
  • the present invention provides a battery deterioration determination device, a resistance value calculation device, a battery deterioration determination method, and a program capable of determining a deterioration state of a secondary battery with higher accuracy.
  • the magnitude of the change rate of the measured value that is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery is equal to or less than the predetermined change rate.
  • the magnitude of the change rate of the measurement value is equal to or less than a predetermined change rate at one time, and the magnitude of the change amount of the measurement value between the first time and the predetermined change amount is greater than or equal to the predetermined change amount.
  • a resistance value calculating unit that calculates an internal resistance value of the secondary battery; and a battery deterioration state determining unit that determines a deterioration state of the secondary battery based on the internal resistance value of the secondary battery.
  • the battery deterioration determination device is the above-described battery deterioration determination device, and the time detection unit detects a plurality of combinations of the first time and the second time.
  • the resistance value calculation unit calculates an internal resistance value of the secondary battery for each combination of the first time and the second time detected by the time detection unit, and calculates the internal resistance value obtained.
  • An average value is obtained, and the battery deterioration state determination unit determines the deterioration state of the secondary battery based on the average value of the internal resistance values obtained by the resistance value calculation unit.
  • the battery deterioration determination device is the above-described battery deterioration determination device, wherein the time detection unit has a predetermined rate of change in the current value of the secondary battery. And the time when the magnitude of the change rate of the voltage value of the secondary battery is not more than a predetermined change rate is detected as the first time, and the current value of the secondary battery And the change rate of the voltage value of the secondary battery is less than or equal to a predetermined change rate, and further, A time at which the amount of change in the current value of the secondary battery during the period is equal to or greater than a predetermined change is detected as the second time.
  • the magnitude of the change rate of the measured value that is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery is equal to or less than the predetermined change rate.
  • the magnitude of the change rate of the measurement value is equal to or less than a predetermined change rate, and the magnitude of the change amount of the measurement value between the first time and the first change time is a predetermined change amount.
  • the battery deterioration determination method is a battery deterioration determination method of the battery deterioration determination device, and a change in the measured value that is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery.
  • the first time when the magnitude of the rate is less than or equal to a predetermined change rate, and the magnitude of the change rate of the measurement value is less than or equal to a predetermined change rate and the first time A time detection step of detecting a second time when the magnitude of the change amount of the measured value is greater than or equal to a predetermined change amount; a current value and a voltage value of the secondary battery at the first time; and a time at the second time
  • a resistance value calculating step for calculating an internal resistance value of the secondary battery based on the current value and the voltage value of the secondary battery, and a deterioration of the secondary battery based on the internal resistance value of the secondary battery.
  • Battery deterioration status judgment step Comprising a flop, the.
  • the program stores a predetermined rate of change in the measured value, which is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery, in the computer as the battery deterioration determination device.
  • the first time when the change rate is less than or equal to the change rate of the measurement value is less than or equal to a predetermined change rate and the change amount of the measurement value between the first time and the change time
  • a time detecting step for detecting a second time having a predetermined change amount or more, a current value and a voltage value of the secondary battery at the first time, and a current value of the secondary battery at the second time
  • a resistance value calculating step for calculating an internal resistance value of the secondary battery based on the voltage value and a battery deterioration status for determining a degradation status of the secondary battery based on the internal resistance value of the secondary battery
  • a determination step Is a program for causing the line.
  • the deterioration state of the secondary battery can be determined with higher accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing a functional configuration of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply system 1 includes a secondary battery system 100, a battery deterioration determination device 200, and a display device 300.
  • the secondary battery system 100 includes a battery cell 110 and a BMU (Battery Management Unit) 120.
  • the battery cell 110 includes a secondary battery 111 and a CMU (Cell Management Unit) 112.
  • the battery deterioration determination device 200 includes a storage unit 210, a measurement value acquisition unit 220, a time detection unit 230, a resistance value calculation unit 240, and a battery deterioration state determination unit 250.
  • the secondary battery system 100 is connected to the power load 900 via the path W11 and supplies power to the power load 900.
  • the present embodiment can be applied to the secondary battery system 100 for various uses.
  • the secondary battery system 100 is installed in a stationary system such as a grid-connected smoothing power storage system used in combination with a power generation facility using natural energy such as wind power or sunlight, or a household power storage system. It may be provided.
  • the secondary battery system 100 may be provided in a moving body such as an automobile or a train.
  • the battery cell 110 is a unit for replacing the battery in the secondary battery system 100 (that is, replaceable for each battery cell 110).
  • the secondary battery system 100 includes one or more battery cells 110.
  • the configuration of the battery cell 110 in the secondary battery system 100 may be arbitrary.
  • a plurality of battery cells 110 may be connected in series, may be connected in parallel, or a plurality of battery cells 110 connected in parallel may be connected in series.
  • the secondary battery 111 is a chargeable / dischargeable battery.
  • the secondary battery 111 may be a battery whose internal resistance increases when it is deteriorated by repeated charge and discharge.
  • the secondary battery 111 may be a lithium ion battery or a lead battery.
  • the CMU 112 performs charge / discharge control and monitoring of the secondary battery 111 in units of cells. In particular, the CMU 112 detects the current value, voltage value, and temperature of the secondary battery 111 and notifies the battery deterioration determination device 200 via the BMU 120.
  • the battery cell 110 acquires a current value, a voltage value, and a temperature from a current sensor, a voltage sensor, and a temperature sensor provided in the secondary battery 111, respectively, as a measured value of the sensor at every predetermined sampling period. , Output to the BMU 120.
  • the BMU 120 communicates with a higher-level control device of the secondary battery system 100 to control and monitor the secondary battery system 100 as a whole. Further, the BMU 120 transmits the current value, voltage value, and temperature of the secondary battery 111 for each battery cell 110 detected by the CMU 112 to the battery deterioration determination device 200.
  • the battery deterioration determination device 200 calculates the internal resistance of the secondary battery 111 and determines whether or not the secondary battery 111 is deteriorated.
  • the battery deterioration determination device 200 may be configured by a computer, or may be realized by dedicated hardware.
  • the storage unit 210 stores various data according to the control of the measurement value acquisition unit 220.
  • the measurement value acquisition unit 220 writes / reads various data to / from the storage unit 210.
  • the measurement value acquisition unit 220 stores the current value, voltage value, and temperature of the secondary battery 111 for each battery cell 110 transmitted from the BMU 120 in the storage unit 210, and also calculates the time detection unit 230 and the resistance value. Data is read from the storage unit 210 and output in accordance with the processing of the unit 240.
  • the time detection unit 230 detects the first time and the second time for each battery cell 110 based on the current value of the secondary battery 111 detected by the CMU 112.
  • the first time is a time at which the magnitude of the rate of change of the measured value that is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery 111 is equal to or less than the predetermined rate of change.
  • the second time here means that the change rate of the measurement value is equal to or less than a predetermined change rate, and the change amount of the measurement value between the first time and the predetermined change rate. It is a time that is more than the amount.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the first time and the second time detected by the time detection unit 230.
  • a line L11 indicates the current value of the secondary battery 111
  • a line L12 indicates the rate of change of the current value (hereinafter, the rate of change of the current value is referred to as “current rate of change”).
  • each point of the line L11 indicates the current value of the secondary battery 111 detected by the CMU 112 for each sampling period dts
  • a line L11 is obtained by connecting the points.
  • Each point of the line L12 indicates a difference obtained by subtracting the current value at the previous sampling from the current value of the secondary battery 111 for each sampling period, and the line L12 is obtained by connecting the points.
  • the resistance value calculated based on the current value and the voltage value varies, and the accuracy of determining the deterioration status of the secondary battery 111 based on the resistance value is reduced. .
  • the time detection unit 230 displays the time before the time T12 when the current value is in a steady state, and the time T14 after the time T14 when the current value is in a static state again after the current value has changed significantly from the time.
  • the time of is detected.
  • the sampling time in the static state before the current value change is referred to as “previous time”
  • the sampling time in the static state after the current value change is referred to as “post time”.
  • the time detection unit 230 detects time T12 as the previous time from the sampling time when the storage unit 210 stores the current value and voltage value of the secondary battery 111 in the following procedure. Then, the time T15 is detected as a later time.
  • the combination of the previous time and the later time corresponds to an example of a combination of the first time and the second time.
  • the time T12 corresponds to an example of the first time
  • the time T15 corresponds to an example of the second time.
  • the current value of the secondary battery 111 at the sampling time t is expressed as I (t), and the rate of change of the current value of the secondary battery 111 at the sampling time t is expressed as dI (t).
  • I (t) I (t) ⁇ I (t ⁇ dts).
  • time dts shows a sampling period.
  • dI_const is a positive constant set in advance as a determination threshold value as to whether or not the current value is in a static state.
  • indicates an absolute value.
  • the current change rate dI (T15'-dt1) before the time dt1 from the time T15 ' is calculated.
  • the time dt1 is an assumed time of current rising.
  • the time dt1 can be set in advance as a constant.
  • the following processing may be performed for a plurality of times dt1, for example, the time detection unit 230 sets the time dt1 in the range from 1 sampling before 20 times before the time T15 '.
  • dI_rise is a positive constant set in advance as a determination threshold value for determining whether or not the current is in a transient state. 5.
  • Expression (2) it is determined whether or not the current value is in a static state at all sampling times from time T15′-dt1 one time before time T15′-dt1-dts to time dt0. judge.
  • the time dt1 is a positive constant set in advance as a settling time before the current rises.
  • Step 4 in the above procedure is a step for detecting the sampling time immediately before the current rise as the previous time, and is not an essential step.
  • the number of samplings for determining whether or not the state is a static state may be one or more before and after the current rise. Therefore, in step 5, it may be determined whether the current change rate is equal to or less than dI_const for only one sampling time. Further, in step 2, it may be determined whether the current change rate is equal to or less than dI_const for a plurality of sampling times.
  • the resistance value calculation unit 240 is based on the current value and voltage value of the secondary battery 111 at the first time and the current value and voltage value of the secondary battery 111 at the second time.
  • An internal resistance value of 111 is calculated.
  • the resistance value calculation unit 240 performs a secondary operation based on the difference between the current value and voltage value at time T12, which is the previous time, and the current value and voltage value at time T15, which is the subsequent time.
  • the internal resistance value of the battery 111 is calculated, and the temperature of the internal resistance value is corrected based on the temperature of the secondary battery 111.
  • the resistance value calculation unit 240 does not perform temperature correction. It may be.
  • Battery deterioration state determination unit 250 determines the deterioration state of secondary battery 111 based on the internal resistance value of secondary battery 111 after temperature correction acquired by resistance value calculation unit 240. For example, the battery deterioration state determination unit 250 compares the internal resistance value of the secondary battery 111 after temperature correction with a predetermined threshold value, and the battery cell 110 needs to be replaced when the internal resistance value is equal to or greater than the threshold value (secondary battery It is determined that the degree of deterioration of the battery 111 is large). On the other hand, when the internal resistance value is less than the threshold value, the battery deterioration state determination unit 250 determines that the replacement of the battery cell 110 is unnecessary (the degree of deterioration of the secondary battery 111 is small).
  • the display device 300 has a display screen such as a liquid crystal panel or an organic EL (Organic Electroluminescence) panel, for example, and displays the determination result of the battery deterioration state determination unit 250.
  • the display device 300 only needs to be able to notify the determination result of the battery deterioration state determination unit 250.
  • the display device 300 may include a lamp such as a light-emitting diode, and turn on the lamp to display that the secondary battery 111 needs to be replaced.
  • the display device 300 outputs a sound such as a voice message or a buzzer sound in addition to or instead of the visual display to indicate that the secondary battery 111 needs to be replaced. You may do it.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure in which the battery deterioration determination device 200 determines whether or not the battery cell 110 needs to be replaced.
  • the battery deterioration determination device 200 is illustrated for each of the battery cells 110 periodically, for example, every day or every month, or in response to a request from a user of the battery deterioration determination device 200 (for example, an administrator of the power supply system 1). Process 3 is performed. Note that the battery deterioration determination device 200 may perform the processing of FIG. 3 in real time for each sampling period of the current value, voltage value, and temperature of the secondary battery 111.
  • the time detection unit 230 initially sets a candidate for a later time (step S101). For example, the time detection unit 230 sets any of the sampling times when the storage unit 210 stores the current value of the secondary battery 111 or the like as a later time candidate. In addition, when the battery deterioration determination apparatus 200 performs the process of FIG. 3 for each current value, voltage value, and temperature sampling period of the secondary battery 111, the time detection unit 230 sets the latest sampling time as a candidate for a later time. Set.
  • the time detection unit 230 determines whether or not the storage unit 210 stores data at the sampling time that is a determination target of the static state before rising (step S102). For example, in the example shown in FIG. 2, the time detection unit 230 determines whether the storage unit 210 stores data at each sampling time from time T11 to time T12.
  • Step S111 the time detection unit 230 calculates a current change rate in a later time candidate (step S111).
  • Step 1 of the process described above with reference to FIG. 2 corresponds to an example of steps S101 and S111 of FIG.
  • the time detection unit 230 determines whether or not the current value of the secondary battery 111 is in a static state in a later time candidate based on the current change rate calculated in step S111 (step S112).
  • Step 2 of the above process corresponds to an example of step S112 in FIG.
  • the time detection part 230 calculates the electric current change rate in the assumption time of an electric current value rise start (step S121).
  • Step 3 of the above process corresponds to an example of step S121 in FIG.
  • the time detection unit 230 determines whether or not the current actually rises at the estimated current value rise start time (step S122).
  • Step 4 of the above process corresponds to an example of step S122 in FIG.
  • the time detection unit 230 calculates a current change rate for each sampling time that is a determination target of the static state before the rising (step S131).
  • step S132 the time detection unit 230 sets the current value of the secondary battery 111 to the static state at all the sampling times that are targets for determination of the static state before rising. It is determined whether or not there is (step S132). Step 5 of the above process corresponds to an example of steps S131 to S132 in FIG.
  • step S132 YES
  • the time detection unit 230 subtracts the current value in the candidate at the later time from the current value in the candidate at the previous time as the current change amount due to the rising of the current. The amount of change is calculated (step S141).
  • step S142 determines whether or not the change amount calculated in step S141 is a significant current value change amount for accurately determining the current value of the secondary battery 111 (step S142).
  • Step 6 of the above process corresponds to an example of step S142 in FIG.
  • step S142 YES
  • the time detection unit 230 sets the previous time candidate as the previous time, sets the subsequent time candidate as the subsequent time, The time and the later time are output to the resistance value calculation unit 240 (step S151).
  • step S151 Step 7 of the above process corresponds to an example of step S151 in FIG.
  • the resistance value calculation unit 240 calculates the internal resistance value of the secondary battery 111 based on the previous time and the later time set by the time detection unit 230 (step S152). And the resistance value calculation part 240 correct
  • step S102 when it is determined in step S102 that the corresponding data is not stored in the storage unit 210 (step S102: NO), the time detection unit 230 changes the later time candidate (step S161). For example, the time detection unit 230 sets a sampling time that has not yet been set as a later time candidate among the sampling times at which the storage unit 210 stores data as a later time candidate. After step S161, the process returns to step S102.
  • the battery deterioration determination device 200 When there is no sampling time that has not yet been set as a later time candidate, or when the battery deterioration determination device 200 performs the process of FIG. 3 for each sampling period of the current value, voltage value, or temperature of the secondary battery 111. Then, the battery deterioration determination device 200 ends the process of FIG. In this case, the battery deterioration determination device 200 fails to determine the deterioration state of the secondary battery 111, and waits for the storage unit 210 to store new data, for example, and performs the process of FIG. 3 again.
  • step S112 determines with the electric current value of the secondary battery 111 not being in a static state in step S112 (step S112: NO). It progresses to step S161. If it is determined in step S122 that the current has not risen at the estimated start time of the current value rise (step S122: NO), the process also proceeds to step S161. Moreover, also when it determines with the electric current value of the secondary battery 111 not being in a static state in step S132 (step S132: NO), it progresses to step S161. If it is determined in step S142 that the amount of change calculated in step S141 is not a significant current value change amount (step S142: NO), the process also proceeds to step S161.
  • the time detection unit 230 determines that the current value of the secondary battery 111 is in a static state, the current value of the secondary battery 111 is in a static state, and the first time.
  • the second time at which the magnitude of the change amount of the current value during the period is equal to or greater than the predetermined change amount is detected.
  • the resistance value calculation unit 240 determines whether the internal value of the secondary battery 111 is based on the current value and the voltage value at two times when the current value is in a static state and the current value is significantly different.
  • the value can be calculated with higher accuracy, and the battery deterioration state determination unit 250 can determine the deterioration state of the secondary battery 111 with higher accuracy using the internal resistance value.
  • the time detection unit 230 detects the static state after the current rise after detecting the static state after the current rise, but conversely, the static state before the current rise is detected. You may make it detect the static state after electric current rise after detecting. In the above description, the time detection unit 230 detects the sampling time in the static state before and after the current rise. However, the time detection unit 230 detects the sampling time in the static state before and after the current fall. You may do it. When the entire secondary battery system 100 is replaced when the secondary battery 111 is deteriorated, the battery deterioration determination device 200 determines the deterioration state by obtaining the internal resistance value of the secondary battery 111 for the entire secondary battery system 100. It may be.
  • the battery deterioration determination device 200 calculates the internal resistance value of the secondary battery 111 a plurality of times to obtain an average, and determines the deterioration state of the secondary battery 111 based on the obtained average value of the internal resistance values. You may do it.
  • the time detection unit 230 detects a plurality of combinations of the first time and the second time.
  • the resistance value calculation part 240 calculates the internal resistance value of the secondary battery 111 for every combination of the 1st time detected by the time detection part 230, and the 2nd time, and average value of the obtained internal resistance value Ask for.
  • the battery deterioration state determination unit 250 determines the deterioration state of the secondary battery 111 based on the average value of the internal resistance values obtained by the resistance value calculation unit 240. Thereby, the battery deterioration determination device 200 determines the internal resistance value with higher accuracy by reducing the influence of the temporary measurement error of the sensor and external noise, and determines the deterioration state of the secondary battery 111 with higher accuracy. be able to.
  • the time detection unit 230 detects the sampling time when the current value of the secondary battery 111 is stabilized has been described above. However, the time detection unit 230 stabilizes the current value of the secondary battery 111. In addition to or instead of the state, the sampling time in the static state of the voltage value of the secondary battery 111 may be detected.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a change in the current value and a change in the voltage value of the secondary battery 111.
  • a line L21 indicates a change in the current value of the secondary battery 111
  • a line L22 indicates a change in the voltage value of the secondary battery 111.
  • the current value of the secondary battery 111 is in a static state during the period from time T21 to T22.
  • the voltage value of the secondary battery 111 continues to change after time T21 and is not in a static state.
  • the timing at which the current value changes may not match the timing at which the voltage value changes.
  • the time detection unit 230 detects the sampling time in the state where the voltage value of the secondary battery 111 is stabilized in addition to or instead of the state where the current value of the secondary battery 111 is stabilized. You may make it do.
  • the magnitude of the change rate of the current value of the secondary battery 111 is equal to or less than a predetermined change rate, and the magnitude of the change rate of the voltage value of the secondary battery 111 is a predetermined change.
  • a time that is lower than the rate is detected as one time.
  • the time detection unit 230 has a change rate of the current value of the secondary battery 111 equal to or less than a predetermined change rate, and a change rate of the voltage value of the secondary battery 111 has a predetermined change.
  • the time when the amount of change in the current value of the secondary battery 111 between the first time and the first time is equal to or greater than a predetermined change is detected as the second time.
  • the resistance value calculation unit 240 determines the secondary value based on the current value and the voltage value at two times when the voltage value is in a static state in addition to the current value and there is a significant difference in the current value.
  • the internal resistance value of the battery 111 can be calculated with higher accuracy, and the battery deterioration state determination unit 250 can determine the deterioration state of the secondary battery 111 with higher accuracy using the internal resistance value.
  • the time detection part 230 switch itself whether it detects the steady state of a voltage value. For example, when the time detection unit 230 determines whether both the current value and the voltage value of the secondary battery 111 are in a static state, the first time and the second time are detected for a predetermined time or more. If it fails, it may be switched to the determination of whether or not the current value is in a static state. That is, the time detection unit 230 may not determine whether the voltage value is in a static state. Thereby, the time detection unit 230 can detect the first time and the second time. Note that, among the units of the battery deterioration determination device 200, the storage unit 210, the measurement value acquisition unit 220, the time detection unit 230, and the resistance value calculation unit 240 may constitute a resistance value calculation device.
  • a computer can be used as the battery deterioration determination device 200. Therefore, a program for realizing all or a part of the functions of the battery deterioration determination apparatus 200 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. You may process each part by.
  • the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system.
  • the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case and a program that holds a program for a certain period of time are also included.
  • the program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
  • the present invention provides the first time when the magnitude of the change rate of the measured value that is at least one of the current value or the voltage value of the secondary battery is equal to or less than the predetermined change rate, and the magnitude of the change rate of the measured value.
  • a time detection unit for detecting a second time when the second change time is less than or equal to a predetermined change rate and the magnitude of the change amount of the measured value between the first time and the predetermined change amount.
  • the resistance value for calculating the internal resistance value of the secondary battery based on the current value and voltage value of the secondary battery at the first time and the current value and voltage value of the secondary battery at the second time
  • the present invention relates to a battery deterioration determination device including a calculation unit and a battery deterioration state determination unit that determines a deterioration state of the secondary battery based on an internal resistance value of the secondary battery. According to the present invention, it is possible to determine the deterioration state of the secondary battery with higher accuracy.

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Abstract

　この電池劣化判定装置は、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ第１時刻との間における測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、第１時刻における二次電池の電流値および電圧値と第２時刻における二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定部と、を具備する。

Description

電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラム
　本発明は、電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラムに関する。
　本願は、２０１２年１０月２日に、日本国に出願された特願２０１２－２２０２４２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　二次電池に蓄えられた電力を用いて電気制御を行う電力システムや、二次電池を搭載した自動車など、二次電池の様々な用途において、二次電池から安定的に電力供給を受け、かつ電池交換コストを低減するために、二次電池の劣化状態を正確に判定し、適切な時期に二次電池を交換することが望まれる。ここで、二次電池の劣化に応じて内部抵抗値が大きくなることから、二次電池の内部抵抗値に基づいて当該二次電池の劣化状況を判定することができる。
　かかる二次電池の劣化状況の判定に関連して、特許文献１に記載の電池劣化検出装置では、内部的高値算出部が、二次電池に入出力する電流値と、二次電池にかかる電圧値とを取得し、電流値が一定値以上変動した場合の当該電流値の変動幅と、そのときの電圧値の変動幅とを用いて二次電池の現在の内部抵抗値を算出する。そして、電池劣化情報処理部が、現在の内部抵抗値を、二次電池の現在の温度に対応する内部抵抗初期値により除して、二次電池の現在の温度における当該二次電池の劣化率を算出し、当該劣化率をモニタ装置へと出力する。
　これにより、特許文献１に記載の電池劣化検出装置は、二次電池の負荷パターンに関係なく、電池の劣化状況を検知することができる。
国際公開ＷＯ２０１２／０１８０２８号
　二次電池の電流値や電圧値を測定して内部抵抗値を算出する際、二次電池の電力供給状況によって算出される内部抵抗値が異なる場合がある。例えば、二次電池において電流値に遅れて電圧値が変化するなど、電流値が変化するタイミングと電圧値が変化するタイミングとがずれる場合がある。かかる電流値と電圧値との変化タイミングのずれに起因して、電流値や電圧値の測定時刻によって算出される内部抵抗値に差が生じ、二次電池の劣化状況の判定精度が低下するおそれがある。
　本発明は、二次電池の劣化状況をより高精度に判定することのできる電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラムを提供する。
　本発明の第１の態様によれば、電池劣化判定装置は、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定部と、を具備する。
　また、本発明の第２の態様によれば、電池劣化判定装置は、上述の電池劣化判定装置であって、前記時刻検出部は、前記第１時刻と前記第２時刻との組み合わせを複数検出し、前記抵抗値算出部は、前記時刻検出部が検出した前記第１時刻と前記第２時刻との組み合わせ毎に前記二次電池の内部抵抗値を算出して、得られた内部抵抗値の平均値を求め、前記電池劣化状況判定部は、前記抵抗値算出部が求めた前記内部抵抗値の平均値に基づいて、前記二次電池の劣化状況を判定する。
　また、本発明の第３の態様によれば、電池劣化判定装置は、上述の電池劣化判定装置であって、前記時刻検出部は、前記二次電池の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記二次電池の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている時刻を前記第１時刻として検出し、前記二次電池の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記二次電池の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、さらに、前記第１時刻との間における前記二次電池の電流値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている時刻を前記第２時刻として検出する。
　また、本発明の第４の態様によれば、抵抗値算出装置は、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、を具備する。
　また、本発明の第５の態様によれば、電池劣化判定方法は、電池劣化判定装置の電池劣化判定方法であって、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出ステップと、前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出ステップと、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定ステップと、を具備する。
　また、本発明の第６の態様によれば、プログラムは、電池劣化判定装置としてのコンピュータに、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出ステップと、前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出ステップと、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。
　上記した電池劣化判定装置、抵抗値算出装置、電池劣化判定方法およびプログラムによれば、二次電池の劣化状況をより高精度に判定することができる。
本発明の一実施形態における電源システムの機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における時刻検出部が検出する第１時刻および第２時刻の例を示す説明図である。 同実施形態において、電池劣化判定装置が電池セルの交換の要否を判定する処理手順を示すフローチャートである。 同実施形態における二次電池の電流値の変化および電圧値の変化の例を示す説明図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本発明の一実施形態における電源システムの機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、電源システム１は、二次電池システム１００と、電池劣化判定装置２００と、表示装置３００とを具備する。二次電池システム１００は、電池セル１１０と、ＢＭＵ（Battery Management Unit）１２０とを具備する。電池セル１１０は、二次電池１１１と、ＣＭＵ（Cell Management Unit）１１２とを具備する。電池劣化判定装置２００は、記憶部２１０と、測定値取得部２２０と、時刻検出部２３０と、抵抗値算出部２４０と、電池劣化状況判定部２５０とを具備する。
　二次電池システム１００は、経路Ｗ１１を介して電力負荷９００に接続され、当該電力負荷９００へ電力を供給する。ここで、様々な用途の二次電池システム１００に本実施形態を適用可能である。例えば、二次電池システム１００は、風力または太陽光などの自然エネルギーを利用した発電設備と組み合わせて用いられる系統連系円滑化蓄電システムや、家庭用の電力貯蔵システムなど、定置用のシステム内に備えられていてもよい。あるいは、二次電池システム１００は、自動車や電車などの移動体に備えられていてもよい。
　電池セル１１０は、二次電池システム１００において電池を交換する際の単位（すなわち、電池セル１１０毎に交換可能）であり、二次電池システム１００は、１つ以上の電池セル１１０を具備する。
　ここで、二次電池システム１００における電池セル１１０の構成は任意のものでよい。例えば、複数の電池セル１１０が直列に接続されていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、あるいは、並列に接続された複数の電池セル１１０が直列に接続されていてもよい。
　二次電池１１１は、充放電可能な電池である。二次電池１１１は、充放電を繰り返して劣化すると内部抵抗が大きくなる電池であればよい。例えば、二次電池１１１は、リチウムイオン電池であってもよいし、鉛電池であってもよい。
　ＣＭＵ１１２は、セル単位で二次電池１１１の充放電制御や監視を行う。特に、ＣＭＵ１１２は、二次電池１１１の電流値と電圧値と温度とを検出し、ＢＭＵ１２０を介して電池劣化判定装置２００へ通知する。具体的には、電池セル１１０は、二次電池１１１に設けられた電流センサ、電圧センサおよび温度センサから、それぞれ電流値、電圧値および温度をセンサの測定値として所定のサンプリング周期毎に取得し、ＢＭＵ１２０へ出力する。
　ＢＭＵ１２０は、二次電池システム１００の上位の制御装置と通信して、二次電池システム１００全体の制御や監視を行う。また、ＢＭＵ１２０は、ＣＭＵ１１２が検出した電池セル１１０毎の二次電池１１１の電流値と電圧値と温度とを電池劣化判定装置２００へ送信する。
　電池劣化判定装置２００は、二次電池１１１の内部抵抗を算出して、当該二次電池１１１が劣化しているか否かを判定する。電池劣化判定装置２００はコンピュータにて構成されていてもよいし、あるいは、専用のハードウェアにて実現されていてもよい。
　記憶部２１０は、測定値取得部２２０の制御に従って各種データを記憶する。
　測定値取得部２２０は、記憶部２１０に対して各種データの書込や読出を行う。特に、測定値取得部２２０は、ＢＭＵ１２０の送信する、電池セル１１０毎の二次電池１１１の電流値と電圧値と温度とを記憶部２１０に記憶させ、また、時刻検出部２３０や抵抗値算出部２４０の処理に応じて記憶部２１０からデータを読み出して出力する。
　時刻検出部２３０は、ＣＭＵ１１２の検出した二次電池１１１の電流値に基づいて、電池セル１１０毎に第１時刻と第２時刻とを検出する。ここでいう第１時刻とは、二次電池１１１の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている時刻である。なお、以下では、測定値として電流値を用いる場合を例に説明する。また、ここでいう第２時刻とは、測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ第１時刻との間における測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている時刻である。
　図２は、時刻検出部２３０が検出する第１時刻および第２時刻の例を示す説明図である。同図において、線Ｌ１１は二次電池１１１の電流値を示し、線Ｌ１２は当該電流値の変化率（以下、電流値の変化率を「電流変化率」と称する）を示す。具体的には、線Ｌ１１の各点は、ＣＭＵ１１２がサンプリング周期ｄｔｓ毎に検出した二次電池１１１の電流値を示しており、各点を結んで線Ｌ１１を得られる。また、線Ｌ１２の各点は、サンプリング周期毎の二次電池１１１の電流値から前回のサンプリング時における電流値を減算した差分を示しており、各点を結んで線Ｌ１２を得られる。
　ここで、時刻Ｔ１２から前の時間、および、時刻Ｔ１４から後の時間において電流値がほぼ一定の静定状態にあり、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１４までの時間において電流値が変化している過渡状態にあることを、線Ｌ１２が示している。
　二次電池１１１において電流値が変化するタイミングと電圧値が変化するタイミングとは必ずしも一致しておらず、特に過渡状態において両者のタイミングのずれが大きくなりがちである。このタイミングのずれにより、電流値と電圧値との比が測定タイミングによって異なる。
　電流値と電圧値との比の違いにより、これら電流値および電圧値に基づいて算出する抵抗値にばらつきが生じ、当該抵抗値に基づく二次電池１１１の劣化状況判定の精度が低下してしまう。かかる判定精度の低下を避けるため、静定状態において測定した電流値および電圧値に基づいて二次電池１１１の劣化状況を判定することが好ましい。
　また、二次電池１１１の劣化状況を精度よく判定するために、電流値に有意な差がある２つの時刻において電流値および電圧値を測定することが好ましい。
　そこで、時刻検出部２３０は、電流値が静定状態にある時刻Ｔ１２から前の時刻と、当該時刻から電流値が有意な変化を示した後、再び静定状態となっている時刻Ｔ１４から後の時刻を検出する。なお、以下では電流値変化前の静定状態におけるサンプリング時刻を「前時刻」と称し、電流値変化後の静定状態におけるサンプリング時刻を「後時刻」と称する。
　具体的には、時刻検出部２３０は、記憶部２１０が二次電池１１１の電流値および電圧値を記憶しているサンプリング時刻の中から、以下の手順にて、前時刻として時刻Ｔ１２を検出し、後時刻として時刻Ｔ１５を検出する。
　なお、前時刻と後時刻との組み合わせは、第１時刻と第２時刻との組み合わせの一例に該当する。図２の例では、時刻Ｔ１２が第１時刻の一例に該当し、時刻Ｔ１５が第２時刻の一例に該当する。
　なお、以下では、サンプリング時刻ｔにおける二次電池１１１の電流値をＩ（ｔ）と表記し、サンプリング時刻ｔにおける二次電池１１１の電流値の変化率をｄＩ（ｔ）と表記する。線Ｌ１２に示すように、ここでは、ｄＩ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）－Ｉ（ｔ－ｄｔｓ）として算出する。なお、図２に示すように時間ｄｔｓはサンプリング周期を示す。
　１．サンプリング時刻のうちの、ある時刻を後時刻の候補として設定し、当該時刻における電流変化率を算出する。以下では、設定した候補をＴ１５’と表記する。時刻Ｔ１５’における電流変化率はｄＩ（Ｔ１５’）と表記される。
　２．｜ｄＩ（Ｔ１５’）｜≦ｄＩ＿ｃｏｎｓｔ　・・・（１）
を満たすか否かを判定する。ここで、ｄＩ＿ｃｏｎｓｔは、電流値が静定状態にあるか否かの判定閾値として予め設定されている正定数である。また、｜｜は絶対値を示す。
　３．式（１）を満たす場合、時刻Ｔ１５’から時間ｄｔ１前の電流変化率ｄＩ（Ｔ１５’－ｄｔ１）を算出する。ここで、時間ｄｔ１は、電流立ち上がりの想定時間である。電力負荷９００における負荷変動が定型的であり電流立ち上がり時間が一定の場合は、時間ｄｔ１を定数として予め設定しておくことができる。あるいは、時刻検出部２３０が時刻Ｔ１５’の１サンプリング前から２０サンプリング前までの範囲で時間ｄｔ１を設定するなど、複数の時間ｄｔ１について以下の処理を行うようにしてもよい。
　４．｜ｄＩ（Ｔ１５’－ｄｔ１）｜≧ｄＩ＿ｒａｉｓｅ　・・・（２）
を満たすか否かを判定する。ここで、ｄＩ＿ｒａｉｓｅは、電流が過渡状態にあるか否かの判定閾値として予め設定されている正定数である。
　５．式（２）を満たす場合、時刻Ｔ１５’－ｄｔ１から１サンプリング前の時刻Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔｓから前へ時間ｄｔ０の間の全てのサンプリング時刻において電流値が静定状態にあるか否かを判定する。具体的には、
Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔ０≦ｔ≦Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔｓ　・・・（３）
を満たす全てのサンプリング時刻ｔが、
｜ｄＩ（ｔ）｜≦ｄＩ＿ｃｏｎｓｔ　・・・（４）
を満たすか否かを判定する。ここで、時間ｄｔ１は、電流立ち上がり前の静定時間として予め設定されている正定数である。
　６．式（４）を満たす場合、時刻Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔｓから時刻Ｔ１５’までの間の電流立ち上がり量が有意な変化量か否かを判定する。具体的には、
Ｉ（Ｔ１５’）－Ｉ（Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔｓ）≧ｄＩ＿ｄｉｆｆ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
を満たすか否かを判定する。ここで、ｄＩ＿ｄｉｆｆは、二次電池１１１の電流値を精度よく判定するための有意な電流値変化量の閾値として予め設定されている正定数である。
　７．式（５）を満たす場合、時刻Ｔ１５’－ｄｔ１－ｄｔｓを前時刻として検出し、時刻Ｔ１５’を後時刻として検出する。例えば、図２に示す例において、時刻検出部２３０は、前時刻として時刻Ｔ１２を検出し、後時刻として時刻Ｔ１５を検出する。
　なお、上記の手順のうちステップ４は、電流立ち上がり直前のサンプリング時刻を前時刻として検出するためのステップであり、必須のステップではない。
　また、電流立ち上がり前、立ち上がり後の何れについても、静定状態か否かを判定するためのサンプリング数は１以上であればよい。従って、ステップ５において、１つのサンプリング時刻についてのみ電流変化率がｄＩ＿ｃｏｎｓｔ以下か否かを判定するようにしてもよい。また、ステップ２において、複数のサンプリング時刻について電流変化率がｄＩ＿ｃｏｎｓｔ以下か否かを判定するようにしてもよい。
　図１に戻って、抵抗値算出部２４０は、第１時刻における二次電池１１１の電流値および電圧値と第２時刻における二次電池１１１の電流値および電圧値とに基づいて、二次電池１１１の内部抵抗値を算出する。例えば、図２に示す例において、抵抗値算出部２４０は、前時刻である時刻Ｔ１２における電流値および電圧値と、後時刻である時刻Ｔ１５における電流値および電圧値との差に基づいて二次電池１１１の内部抵抗値を算出し、二次電池１１１の温度に基づいて内部抵抗値の温度補正を行う。
　なお、二次電池システム１００が空調設備の動作している屋内に設置されている場合など、二次電池１１１の温度変化の影響を無視できる場合、抵抗値算出部２４０が温度補正を行わないようにしてもよい。
　電池劣化状況判定部２５０は、抵抗値算出部２４０が取得した温度補正後の二次電池１１１の内部抵抗値に基づいて、二次電池１１１の劣化状況を判定する。例えば、電池劣化状況判定部２５０は、温度補正後の二次電池１１１の内部抵抗値と所定の閾値とを比較し、内部抵抗値が閾値以上の場合に電池セル１１０の交換が必要（二次電池１１１の劣化の程度が大きい）と判定する。一方、内部抵抗値が閾値未満の場合、電池劣化状況判定部２５０は、電池セル１１０の交換は不要（二次電池１１１の劣化の程度が小さい）と判定する。
　表示装置３００は、例えば液晶パネルまたは有機ＥＬ（Organic Electroluminescence）パネル等の表示画面を有し、電池劣化状況判定部２５０の判定結果を表示する。
　ただし、表示装置３００は、電池劣化状況判定部２５０の判定結果を通知可能なものであればよい。例えば、表示装置３００が、発光ダイオード等のランプを有し、当該ランプを点灯させることで、二次電池１１１の交換が必要なことを表示するようにしてもよい。あるいは、表示装置３００が視覚的な表示に加えて、あるいは視覚的な表示に代えて、音声メッセージまたはブザー音等の音を出力することで、二次電池１１１の交換が必要なことを表示するようにしてもよい。
　次に、図３を参照して電池劣化判定装置２００の動作について説明する。
　図３は、電池劣化判定装置２００が電池セル１１０の交換の要否を判定する処理手順を示すフローチャートである。電池劣化判定装置２００は、例えば一日毎または一月毎など定期的に、あるいは、電池劣化判定装置２００のユーザ（例えば電源システム１の管理者）の要求に応じて、電池セル１１０の各々について図３の処理を行う。なお、電池劣化判定装置２００が、二次電池１１１の電流値や電圧値や温度のサンプリング周期毎に、いわばリアルタイムで図３の処理を行うようにしてもよい。
　図３の処理において、まず、時刻検出部２３０が後時刻の候補を初期設定する（ステップＳ１０１）。例えば、時刻検出部２３０は、記憶部２１０が二次電池１１１の電流値等を記憶しているサンプリング時刻の何れかを後時刻の候補として設定する。なお、電池劣化判定装置２００が、二次電池１１１の電流値や電圧値や温度のサンプリング周期毎に図３の処理を行う場合、時刻検出部２３０は、最新のサンプリング時刻を後時刻の候補として設定する。
　次に、時刻検出部２３０は、立ち上がり前の静定状態の判定対象となるサンプリング時刻におけるデータを記憶部２１０が記憶しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、図２に示す例において、時刻検出部２３０は、時刻Ｔ１１～時刻Ｔ１２の各サンプリング時刻におけるデータを記憶部２１０が記憶しているか否かを判定する。
　該当するデータを記憶部２１０が記憶していると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、時刻検出部２３０は、後時刻の候補における電流変化率を算出する（ステップＳ１１１）。図２を参照して上述した処理（以下、「上記処理」と称する）のステップ１は、図３のステップＳ１０１およびＳ１１１の一例に該当する。
　次に、時刻検出部２３０は、ステップＳ１１１で算出した電流変化率に基づいて、後時刻の候補において二次電池１１１の電流値が静定状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。上記処理のステップ２は、図３のステップＳ１１２の一例に該当する。
　静定状態にあると判定した場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、時刻検出部２３０は、電流値立ち上がり開始の想定時刻における電流変化率を算出する（ステップＳ１２１）。上記処理のステップ３は、図３のステップＳ１２１の一例に該当する。
　次に、時刻検出部２３０は、ステップＳ１２１で算出した電流変化率に基づいて、電流値立ち上がり開始の想定時刻において実際に電流が立ち上がっているか否かを判定する（ステップＳ１２２）。上記処理のステップ４は、図３のステップＳ１２２の一例に該当する。
　電流が立ち上がっていると判定した場合（ステップＳ１２２：ＹＥＳ）、時刻検出部２３０は、立ち上がり前の静定状態の判定対象となるサンプリング時刻の各々について、電流変化率を算出する（ステップＳ１３１）。
　そして、時刻検出部２３０は、ステップＳ１３１にて算出した電流変化率に基づいて、立ち上がり前の静定状態の判定対象となるサンプリング時刻の全てにおいて、二次電池１１１の電流値が静定状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。上記処理のステップ５は、図３のステップＳ１３１～Ｓ１３２の一例に該当する。
　静定状態にあると判定した場合（ステップＳ１３２：ＹＥＳ）、時刻検出部２３０は、電流の立ち上がりによる電流変化量として、前時刻の候補における電流値から、後時刻の候補における電流値を減算した変化量を算出する（ステップＳ１４１）。
　次に、時刻検出部２３０は、ステップＳ１４１で算出した変化量が、二次電池１１１の電流値を精度よく判定するための有意な電流値変化量か否かを判定する（ステップＳ１４２）。上記処理のステップ６は、図３のステップＳ１４２の一例に該当する。
　有意な電流値変化量であると判定した場合（ステップＳ１４２：ＹＥＳ）、時刻検出部２３０は、前時刻の候補を前時刻として設定し、後時刻の候補を後時刻として設定して、当該前時刻および後時刻を抵抗値算出部２４０へ出力する（ステップＳ１５１）。上記処理のステップ７は、図３のステップＳ１５１の一例に該当する。
　次に、抵抗値算出部２４０は、時刻検出部２３０が設定した前時刻および後時刻に基づいて、二次電池１１１の内部抵抗値を算出する（ステップＳ１５２）。そして、抵抗値算出部２４０は、二次電池１１１の温度に基づいて内部抵抗値を補正し、補正後の内部抵抗値を電池劣化状況判定部２５０へ出力する（ステップＳ１５３）。
　そして、電池劣化状況判定部２５０は、補正後の内部抵抗値に基づいて、二次電池１１１の劣化状況を判定し、判定結果を表示装置３００へ出力する（ステップＳ１５４）。
　その後、図３の処理を終了する。
　一方、ステップＳ１０２において、該当するデータを記憶部２１０が記憶していないと判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、時刻検出部２３０は、後時刻の候補を変更する（ステップＳ１６１）。例えば、時刻検出部２３０は、記憶部２１０がデータを記憶しているサンプリング時刻のうち、後時刻の候補として未だ設定していないサンプリング時刻を、後時刻の候補として設定する。
　ステップＳ１６１の後、ステップＳ１０２へ戻る。
　なお、後時刻の候補として未だ設定していないサンプリング時刻が無い場合や、電池劣化判定装置２００が、二次電池１１１の電流値や電圧値や温度のサンプリング周期毎に図３の処理を行う場合、電池劣化判定装置２００は図３の処理を終了する。この場合、電池劣化判定装置２００は、二次電池１１１の劣化状況の判定に失敗し、例えば記憶部２１０が新たなデータを記憶するのを待って図３の処理を再度行う。
　また、ステップＳ１１２において、二次電池１１１の電流値が静定状態にないと判定した場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）も、ステップＳ１６１へ進む。
　また、ステップＳ１２２において、電流値立ち上がり開始の想定時刻において電流が立ち上がっていないと判定した場合（ステップＳ１２２：ＮＯ）も、ステップＳ１６１へ進む。
　また、ステップＳ１３２において、二次電池１１１の電流値が静定状態にないと判定した場合（ステップＳ１３２：ＮＯ）も、ステップＳ１６１へ進む。
　また、ステップＳ１４２において、ステップＳ１４１で算出した変化量が有意な電流値変化量でないと判定した場合（ステップＳ１４２：ＮＯ）も、ステップＳ１６１へ進む。
　以上のように、時刻検出部２３０が、二次電池１１１の電流値が静定状態にある第１時刻、および、二次電池１１１の電流値が静定状態にあり、かつ第１時刻との間における電流値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する。
　これにより、抵抗値算出部２４０は、電流値が静定状態にあり、かつ、電流値に有意な差がある２つの時刻における電流値と電圧値とに基づいて、二次電池１１１の内部抵抗値をより高精度に算出でき、電池劣化状況判定部２５０は、当該内部抵抗値を用いて、二次電池１１１の劣化状態をより高精度に判定することができる。
　なお、以上では、時刻検出部２３０が、電流立ち上がり後の静定状態を検出してから電流立ち上がり前の静定状態を検出する場合について説明したが、逆に、電流立ち上がり前の静定状態を検出してから電流立ち上がり後の静定状態を検出するようにしてもよい。
　また、以上では、時刻検出部２３０が、電流立ち上がり前後の静定状態におけるサンプリング時刻を検出する場合について説明したが、時刻検出部２３０が、電流立ち下がり前後の静定状態におけるサンプリング時刻を検出するようにしてもよい。
　また、二次電池１１１の劣化時に二次電池システム１００全体を交換する場合、電池劣化判定装置２００が二次電池システム１００全体について二次電池１１１の内部抵抗値を求めて劣化状況を判定するようにしてもよい。
　また、電池劣化判定装置２００が、二次電池１１１の内部抵抗値を複数回算出して平均を求め、得られた内部抵抗値の平均値に基づいて、二次電池１１１の劣化状況を判定するようにしてもよい。
　この場合、時刻検出部２３０は、第１時刻と第２時刻との組み合わせを複数検出する。そして、抵抗値算出部２４０は、時刻検出部２３０が検出した第１時刻と第２時刻との組み合わせ毎に二次電池１１１の内部抵抗値を算出して、得られた内部抵抗値の平均値を求める。そして、電池劣化状況判定部２５０は、抵抗値算出部２４０が求めた内部抵抗値の平均値に基づいて、二次電池１１１の劣化状況を判定する。
　これにより、電池劣化判定装置２００は、センサの一時的な測定誤差や外部ノイズの影響を低減させて内部抵抗値をより高精度に求め、二次電池１１１の劣化状況をより高精度に判定することができる。
　また、以上では、時刻検出部２３０が、二次電池１１１の電流値の静定状態におけるサンプリング時刻を検出する場合について説明したが、時刻検出部２３０が、二次電池１１１の電流値の静定状態に加えて、あるいは代えて、二次電池１１１の電圧値の静定状態におけるサンプリング時刻を検出するようにしてもよい。
　ここで、図４は、二次電池１１１の電流値の変化および電圧値の変化の例を示す説明図である。同図において、線Ｌ２１は二次電池１１１の電流値の変化を示し、線Ｌ２２は二次電池１１１の電圧値の変化を示している。図４に示す例において、時刻Ｔ２１からＴ２２までの時間では、二次電池１１１の電流値は静定状態にある。一方、二次電池１１１の電圧値は、時刻Ｔ２１以後も変化し続けており、静定状態となっていない。このように、電流値が変化するタイミングと電圧値が変化するタイミングが一致しない場合がある。
　この場合、電流値が静定状態にあっても、サンプリング時刻によって電圧値が異なり、電池劣化判定装置２００（抵抗値算出部２４０）が算出する抵抗値にばらつきが生じ、当該抵抗値に基づく二次電池１１１の劣化状況判定の精度が低下してしまう。かかる判定精度の低下を避けるため、時刻検出部２３０が、二次電池１１１の電流値の静定状態に加えて、あるいは代えて、二次電池１１１の電圧値の静定状態におけるサンプリング時刻を検出するようにしてもよい。
　例えば、時刻検出部２３０は、二次電池１１１の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ二次電池１１１の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている時刻を１時刻として検出する。また、時刻検出部２３０は、二次電池１１１の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ二次電池１１１の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、さらに、第１時刻との間における二次電池１１１の電流値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている時刻を第２時刻として検出する。
　これにより、抵抗値算出部２４０は、電流値に加えて電圧値が静定状態にあり、かつ、電流値に有意な差がある２つの時刻における電流値と電圧値とに基づいて、二次電池１１１の内部抵抗値をより高精度に算出でき、電池劣化状況判定部２５０は、当該内部抵抗値を用いて、二次電池１１１の劣化状態をより高精度に判定することができる。
　なお、時刻検出部２３０が、電圧値の静定状態を検出するか否かを自ら切り替えるようにしてもよい。例えば、時刻検出部２３０が、二次電池１１１の電流値と電圧値とが共に静定状態にあるか否かを判定している場合に、所定時間以上、第１時刻および第２時刻の検出に失敗すると、電流値が静定状態にあるか否かの判定に切り替えるようにしてもよい。すなわち、時刻検出部２３０が、電圧値が静定状態にあるか否かの判定を行わないようにしてもよい。
　これにより、時刻検出部２３０が、第１時刻および第２時刻を検出できるようになる。
　なお、電池劣化判定装置２００の各部のうち、記憶部２１０と、測定値取得部２２０と、時刻検出部２３０と、抵抗値算出部２４０とで、抵抗値算出装置を構成してもよい。
　なお、上述したように、電池劣化判定装置２００としてコンピュータを用いることができる。従って、電池劣化判定装置２００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
　また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
　また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　本発明は、二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定部と、を具備する電池劣化判定装置に関する。
　本発明によれば、二次電池の劣化状況をより高精度に判定することができる。
１　電源システム
１００　二次電池システム
１１０　電池セル
１１１　二次電池
１１２　ＣＭＵ
１２０　ＢＭＵ
２００　電池劣化判定装置
２１０　記憶部
２２０　測定値取得部
２３０　時刻検出部
２４０　抵抗値算出部
２５０　電池劣化状況判定部
３００　表示装置
９００　電力負荷

Claims (6)

  1. 　二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、
    　前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
    　前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定部と、
    　を具備する電池劣化判定装置。
  2. 　前記時刻検出部は、前記第１時刻と前記第２時刻との組み合わせを複数検出し、
    　前記抵抗値算出部は、前記時刻検出部が検出した前記第１時刻と前記第２時刻との組み合わせ毎に前記二次電池の内部抵抗値を算出して、得られた内部抵抗値の平均値を求め、
    　前記電池劣化状況判定部は、前記抵抗値算出部が求めた前記内部抵抗値の平均値に基づいて、前記二次電池の劣化状況を判定する、
    　請求項１に記載の電池劣化判定装置。
  3. 　前記時刻検出部は、前記二次電池の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記二次電池の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている時刻を前記第１時刻として検出し、前記二次電池の電流値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記二次電池の電圧値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、さらに、前記第１時刻との間における前記二次電池の電流値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている時刻を前記第２時刻として検出する、請求項１に記載の電池劣化判定装置。
  4. 　二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出部と、
    　前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
    　を具備する抵抗値算出装置。
  5. 　電池劣化判定装置の電池劣化判定方法であって、
    　二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出ステップと、
    　前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出ステップと、
    　前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定ステップと、
    　を具備する電池劣化判定方法。
  6. 　電池劣化判定装置としてのコンピュータに、
    　二次電池の電流値または電圧値の少なくとも一方である測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっている第１時刻、および、前記測定値の変化率の大きさが所定の変化率以下となっており、かつ前記第１時刻との間における前記測定値の変化量の大きさが所定の変化量以上となっている第２時刻を検出する時刻検出ステップと、
    　前記第１時刻における前記二次電池の電流値および電圧値と前記第２時刻における前記二次電池の電流値および電圧値とに基づいて、当該二次電池の内部抵抗値を算出する抵抗値算出ステップと、
    　前記二次電池の内部抵抗値に基づいて、当該二次電池の劣化状況を判定する電池劣化状況判定ステップと、
    　を実行させるためのプログラム。
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