(57)【要約】【課題】分極による電圧変化を補正して二次電池の状態検知を高精度に行う二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムを提供する。【解決手段】充放電終了後の分極の影響による電圧変化は、充放電終了直前の充放電履歴によって大きく異なるが、充放電終了から所定時間経過後は、電圧変化率と安定電圧を求めるための電圧補正値との間に所定の相関がある。本発明は、この相関を用いて電圧補正値を高精度に推定する。推定された電圧補正値から安定電圧を高精度に求めることができ、さらに充電率を推定して状態検知を行うことができる。【選択図】図１
2010014636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の分極による電圧変化を補正する電圧補正値を推定して状態検知を行う二次電池の状態検知方法であって、
前記二次電池の充放電を終了してから所定の電圧測定時間を経過するまでの期間に前記二次電池の電圧測定値を複数取得し、
充放電終了からの経過時間を変数として前記二次電池の電圧を算出する電圧近似式の係数を前記複数の電圧測定値を用いて決定し、
前記電圧近似式から前記二次電池の電圧変化率を算出する電圧変化率算出式を導出して前記電圧測定時間経過時点の前記二次電池の電圧変化率を算出し、
予め作成された電圧変化率と電圧補正値との相関を表す第１の相関式に前記電圧変化率を代入して前記電圧補正値を算出する
ことを特徴とする二次電池の状態検知方法。
【請求項２】
前記電圧近似式の係数は、前記電圧測定値を取得する度に逐次計算して決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項３】
前記電圧変化率算出式は、前記電圧近似式の１次導関数である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項４】
前記電圧測定時間は、予め定められた第１の電圧測定時間ＴＭ１か、または予め定められた第２の測定時間ＴＭ２（＜ＴＭ１）以上で再び充放電が開始されるまでの経過時間かのいずれか短い時間である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項５】
前記第１の相関式は、前記二次電池の温度及び充電率ＳＯＣの少なくともいずれか１つを変数として含んでいる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項６】
前記第１の相関式の演算には、直前に算出された充電率ＳＯＣを用いる
ことを特徴とする請求項５に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項７】
前記電圧測定時間経過後も前記二次電池の電流測定値の絶対値が所定の電流閾値以下の場合には、前記電圧補正値を前回算出してからの経過時間の関数である所定の減衰演算式を用いて更新する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項８】
前記減衰演算式は、さらに前記二次電池の温度の関数である
ことを特徴とする請求項７に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項９】
前記電圧補正値を、少なくとも１つの補正量として前記二次電池の安定電圧を推定する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項１０】
前記二次電池の充電率ＳＯＣと安定電圧とを予め第２の相関式で表現し、前記第２の相関式に前記算出された安定電圧を代入して前記充電率ＳＯＣを推定する
ことを特徴とする請求項９に記載の二次電池の状態検知方法。
【請求項１１】
二次電池の電圧、電流、及び温度を測定する状態検知センサと、
前記二次電池の電圧変化率と電圧補正値との相関を表す第１の相関式を事前に記憶する記憶部と、
前記二次電池の充放電を終了してから所定の電圧測定時間を経過するまでの期間に前記状態検知センサから電圧測定値を複数取得し、充放電終了からの経過時間を変数として前記二次電池の電圧を算出する電圧近似式の係数を前記複数の電圧測定値を用いて決定し、前記電圧近似式から前記二次電池の電圧変化率を算出する電圧変化率算出式を導出して前記電圧測定時間経過時点の前記二次電池の電圧変化率を算出し、前記第１の相関式に前記電圧変化率を代入して前記電圧補正値を算出する演算処理部と、を備える
ことを特徴とする二次電池の状態検知装置。
【請求項１２】
前記二次電池と、請求項１１に記載の二次電池状態検知装置と、を備える
ことを特徴とする二次電池電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の状態検知を行う状態検知方法等に関し、特に二次電池の充電状態を検知する二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムの技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性、快適性の一層の向上のために多くの電気デバイスが用いられており、これに対応して搭載される二次電池電源の重要性がますます高まっている。一例として、電動ブレーキに代表される安全系の部品が電気で制御されるようになってきており、また省エネや二酸化炭素の排出規制等に対応して、交差点などでアイドリングストップが行われるようになっている。このように、二次電池電源の重要性が高まるのに伴って、二次電池の充電率を高精度に推定する技術が強く望まれている。
【０００３】
二次電池の充電率（ＳＯＣ）を推定する方法として、二次電池の安定時の開放端電圧（ＯＣＶ）を用いる方法が知られている。ここで、開放端電圧とは、二次電池の両端子が開放されて通電されていないときの電圧である。この安定ＯＣＶとＳＯＣとの間には略線形の関係があることが知られており、この関係を用いることによりＯＣＶの測定値からＳＯＣを推定する方法が開示されている。
【０００４】
一例として、安定ＯＣＶを推定して充電率を求める方法が、特許文献１に開示されている。ここでは、二次電池のＯＣＶの時間特性を近似する４次以上の指数減衰関数の係数を決定し、少なくとも決定した係数に基づき二次電池のＯＣＶの収束値を求め、ＯＣＶの収束値に基づき充電率を推定している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４３３３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二次電池は充放電の際、分極により電圧が安定ＯＣＶからずれてしまう。また、分極は充放電終了とともに直ちに解消するわけではなく、時間をかけて徐々に緩和していく。そのため、充放電終了後のＯＣＶを測定し、安定ＯＣＶとＳＯＣとの関係からＳＯＣを推定すると、分極の影響でＳＯＣを精度よく推定することはできない。分極による影響は、液式の二次電池に限らず、シール式の二次電池、一次電池（放電のみ）でも発生する。
【０００７】
特許文献１では、充放電終了後の所定時間測定した電池電圧を用いて安定電圧（電圧の収束値）を推定する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の検出方法では、充放電終了後、電圧を測定する所定時間内で検出できる電圧変化（電池内の状態変化）については電池電圧の時間特性である指数減衰関数に反映できるが、例えば電池内反応物質の移動などによる、所定時間よりもはるかに長い時間をかけて変化する現象については指数減衰関数に反映させることが困難である。このため、安定電圧の推定精度が低下し、結果としてＳＯＣの推定誤差が増大するといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、短時間では検出しにくい変化も含めた分極による電圧変化を補正して二次電池の状態検知を高精度に行う二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の二次電池の状態検知方法の第１の態様は、二次電池の分極による電圧変化を補正する電圧補正値を推定して状態検知を行う二次電池の状態検知方法であって、前記二次電池の充放電を終了してから所定の電圧測定時間を経過するまでの期間に前記二次電池の電圧測定値を複数取得し、充放電終了からの経過時間を変数として前記二次電池の電圧を算出する電圧近似式の係数を前記複数の電圧測定値を用いて決定し、前記電圧近似式から前記二次電池の電圧変化率を算出する電圧変化率算出式を導出して前記電圧測定時間経過時点の前記二次電池の電圧変化率を算出し、予め作成された電圧変化率と電圧補正値との相関を表す第１の相関式に前記電圧変化率を代入して前記電圧補正値を算出することを特徴とする。
【００１０】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記電圧近似式の係数は、前記電圧測定値を取得する度に逐次計算して決定することを特徴とする。
【００１１】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記電圧変化率算出式は、前記電圧近似式の１次導関数であることを特徴とする。
【００１２】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記電圧測定時間は、予め定められた第１の電圧測定時間ＴＭ１か、または予め定められた第２の測定時間ＴＭ２（＜ＴＭ１）以上で再び充放電が開始されるまでの経過時間かのいずれか短い時間であることを特徴とする。
【００１３】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記第１の相関式は、前記二次電池の温度及び充電率ＳＯＣの少なくともいずれか１つを変数として含んでいることを特徴とする。
【００１４】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記第１の相関式の演算には、直前に算出された充電率ＳＯＣを用いることを特徴とする。
【００１５】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記電圧測定時間経過後も前記二次電池の電流測定値の絶対値が所定の電流閾値以下の場合には、前記電圧補正値を前回算出してからの経過時間の関数である所定の減衰演算式を用いて更新することを特徴とする。
【００１６】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記減衰演算式は、さらに前記二次電池の温度の関数であることを特徴とする。
【００１７】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記電圧補正値を、少なくとも１つの補正量として前記二次電池の安定電圧を推定することを特徴とする。
ここでの安定電圧とは、安定開放端電圧（安定ＯＣＶ）とは異なり、バッテリの端子に負荷が接続された状態において、実質的に充放電を長時間停止したときの電圧であり、分極の影響がない電圧である。
【００１８】
この発明の二次電池の状態検知方法の他の態様は、前記二次電池の充電率ＳＯＣと安定電圧とを予め第２の相関式で表現し、前記第２の相関式に前記算出された安定電圧を代入して前記充電率ＳＯＣを推定することを特徴とする。
【００１９】
この発明の二次電池状態検知装置の第１の態様は、二次電池の電圧、電流、及び温度を測定する状態検知センサと、前記二次電池の電圧変化率と電圧補正値との相関を表す第１の相関式を事前に記憶する記憶部と、前記二次電池の充放電を終了してから所定の電圧測定時間を経過するまでの期間に前記状態検知センサから電圧測定値を複数取得し、充放電終了からの経過時間を変数として前記二次電池の電圧を算出する電圧近似式の係数を前記複数の電圧測定値を用いて決定し、前記電圧近似式から前記二次電池の電圧変化率を算出する電圧変化率算出式を導出して前記電圧測定時間経過時点の前記二次電池の電圧変化率を算出し、前記第１の相関式に前記電圧変化率を代入して前記電圧補正値を算出する演算処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
この発明の二次電池電源システムの第１の態様は、前記二次電池と、上記に記載の二次電池状態検知装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムによれば、充放電終了後の電圧変化率から電圧補正値を高精度に推定することにより、分極による電圧変化を補正して二次電池の状態検知を高精度に行う二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の状態検知方法を以下に説明する。二次電池は、充放電終了後もしばらくは分極の影響が残って電圧が安定していない。本実施形態の状態検知方法では、このような分極の影響による電圧変化を補正する電圧補正値を推定し、この電圧補正値で電圧測定値を補正して安定電圧を推定することで状態検知を行っている。さらに、安定電圧と充電率との相関を用いて充電率を推定し、これより二次電池の充電率等の状態検知を行うことができる。
【００２４】
発明者は、分極の影響を補正するための電圧補正値が電圧変化率との間に図１に示すような相関があることを見出した。図１は、縦軸を分極に対する電圧補正値ΔＶ[Ｖ]とし、横軸を電圧変化率ｍ［ｍＶ／秒］としたときの両者の相関を示している。本実施形態では、このような相関を利用して分極に対する電圧補正値を高精度に推定している。
【００２５】
充放電終了後の分極による二次電池の電圧変化は、直前の充放電の履歴によって大きく異なる。充放電終了後の電圧変化の一例を図２に示す。同図では、縦軸を二次電池の電池電圧とし、横軸を充放電終了からの経過時間としたときの分極緩和による電圧変化を示している。ここでは、二次電池の温度が２５℃で充放電終了前の充放電履歴が異なる５つのケースについて、充放電終了後の電圧変化をそれぞれ符号２１〜２５で示している。また、比較のために二次電池の安定電圧を符号２０で示している。充放電履歴については、自動車に搭載された二次電池を想定し、走行中（発電機動作中）はほぼ充電状態が続き、エンジン停止後（発電機停止後）は放電、あるいは実質的に充放電のない状態となるケースとしている。
【００２６】
電圧変化２１は、充電を終了した後はほとんど放電することなく充放電を終了したときの電圧の経時変化を示している。電圧変化２２の場合は、充電を終了した後放電を少し行ってから充放電を終了している。さらに、電圧変化２３、２４、２５の順に充電終了後の放電容量が大きくなっており、特に電圧変化２５の場合には、放電容量が大きく放電終了時の電圧が安定電圧２０より低下している。
さらに放電が続くと、いずれ安定電圧２０に下から漸近する電圧変化となるが、この場合は、図１について電圧変化率ｍを正の値まで拡張すれば同様の補正が可能となる。
【００２７】
充放電終了後の電圧変化は、直前の放電容量が大きいほど充放電終了直後の電圧が低くなり、その後の電圧上昇が大きくかつ上昇期間も長くなっている。このように、充放電終了直前の充放電履歴によって、充放電終了後の電圧変化が大きく異なっており、安定電圧２０との差、すなわち分極の影響を有する電圧２１〜２５から安定電圧２０を推定するための電圧補正値は、それぞれで大きく異なっている。充放電終了前の二次電池は、極めて多様な充放電を行っていると考えられることから、このような充放電終了前の履歴に応じて電圧補正値を決定することは極めて困難である。
【００２８】
しかしながら、図２より、充放電終了からある程度の時間（ＴＭ２）が経過すると、いずれのケースも電圧がほぼ一様に減少する方向に変化していることがわかる。そして、安定電圧２０との差が大きいほど電圧の減少率が大きくなっている。そこで、充放電終了後の所定時間（ＴＭ１）経過したときの電圧変化２１〜２５の変化率ｍと、そのときの安定電圧２０との差である電圧補正値ΔＶとの相関を、図１の符号１０で示している。図１より、電圧補正値ΔＶが電圧変化率ｍとともに一意的に変化することが分かった。
【００２９】
そこで、本実施形態の状態検知方法では、上記のような二次電池の電圧特性を用いて電圧補正値ΔＶを算出または推定するようにしている。すなわち、充放電終了後の電圧測定値から所定の経過時間における電圧変化率ｍを算出し、図１に示す相関を用いて算出した電圧変化率ｍから電圧補正値ΔＶを求めている。電圧変化率ｍを算出する所定の経過時間は、図２に示したように、少なくとも電圧がほぼ一様に減少する経過時間ＴＭ２より長くする必要がある。この所定経過時間を長くするほど充放電終了前の充放電履歴の影響が小さくなるが、電圧変化率ｍも小さくなって却って精度が低下するおそれがあり、また電圧補正値ΔＶの算出までに時間がかかりすぎるといった問題もある。
【００３０】
そこで本実施形態では、電圧が一様に減少しかつ電圧変化率ｍの精度もある程度確保できる（図１の相関を適用するのに好適となる）ような経過時間を予め決定し、これを第１の測定時間ＴＭ１として用いている。充放電終了後、第１の測定時間ＴＭ１が経過するまでの期間電圧測定値を複数取得し、第１の測定時間ＴＭ１に達した時点でそのときの電圧変化率ｍを算出し、算出した電圧変化率ｍから図１に示した相関を用いて電圧補正値ΔＶを算出する。
【００３１】
あるいは、充放電終了後電圧がほぼ一様に減少する経過時間ＴＭ２を第２の測定時間としてあらかじめ設定し、第２の測定時間ＴＭ２を経過してから第１の測定時間ＴＭ１までの期間、電圧測定値を取得する度に測定時間ＴＭ１経過時点での電圧変化率ｍを推定して更新し、推定した電圧変化率ｍから図１に示した相関を用いて電圧補正値ΔＶを推定する。これにより、第１の測定時間ＴＭ１が経過する前の第２の測定時間ＴＭ２の時点から電圧補正値ΔＶの推定値を得ることができる。
【００３２】
また、第２の測定時間ＴＭ２を経過してから第１の測定時間ＴＭ１に達するまでの途中で充放電が再開された場合でも、充放電再開直前に更新された電圧変化率ｍを用いて電圧補正値ΔＶを推定することができる。上記のようにして電圧補正値ΔＶが推定されると、これを用いて測定時間ＴＭ１経過時点での電圧推定値を補正して安定電圧を推定することができる。
【００３３】
図２に示すような充放電終了後の電圧の経時変化から電圧変化率ｍを求めるために、本実施形態では電圧の経時変化を所定の関数を用いた電圧近似式で近似する。そして、電圧変化率ｍを算出する電圧変化率算出式を電圧近似式から導出しており、具体的には電圧近似式の１次導関数を電圧変化率算出式に用いることができる。充放電終了からの経過時間をｔとし、電圧近似式をＦＶ（ｔ）とするとき、電圧近似式ＦＶ（ｔ）は例えば指数関数を用いて下記のように表すことができる。
【００３４】
ＦＶ（ｔ）＝Ａ１＊exp（Ａ５＊ｔ）＋Ａ２＊exp（Ａ６＊ｔ）
＋Ａ３＊exp（Ａ７＊ｔ）＋Ａ４＊exp（Ａ８＊ｔ）＋Ａ９    （１）
ここで、Ａ１〜Ａ９はフィッティングパラメータである。
【００３５】
電圧近似式を上記のように定義した場合、電圧変化率算出式は下記に示す電圧近似式ＦＶ（ｔ）の１次導関数とすることができる。
ＦＶ’（ｔ）＝Ａ１＊Ａ５＊exp（Ａ５＊ｔ）
＋Ａ２＊Ａ６＊exp（Ａ６＊ｔ）
＋Ａ３＊Ａ７＊exp（Ａ７＊ｔ）
＋Ａ４＊Ａ８＊exp（Ａ８＊ｔ）                        （２）
これより、第１の測定時間ＴＭ１における電圧変化率ｍは、次式により算出される。
ｍ＝ＦＶ’（ＴＭ１）                                              （３）
【００３６】
図２に示す電圧変化２１〜２５を、それぞれ電圧近似式ＦＶ（t）を用いてフィッティングし、それぞれで決定された係数Ａ１〜Ａ８を用いて１次導関数ＦＶ’(t)の時間ｔに第１の測定時間ＴＭ１を代入してそれぞれの電圧変化率ｍを算出する。図１の符号１０で示す点は、第１の測定時間ＴＭ１＝１７７０秒としたときの電圧変化率ｍと電圧補正値ΔＶとの相関を示している。
【００３７】
また、図１に示した電圧補正値ΔＶと電圧変化率ｍとの相関についても、所定の関数を用いて第１の相関式で表すことができる。第１の相関式をＦＤ（ｍ）としたとき、ＦＤ（ｍ）は所定の関数を用いて図１に示す実測データ１０をフィッティングして決定することができる。図１では、フィッティングで決定された第１の相関式ＦＤ（ｍ）を、符号１１で示している。第１の相関式ＦＤ（ｍ）を形成する関数として、指数関数や多項式等を用いることができる。
【００３８】
第１の相関式ＦＤ（ｍ）は、二次電池の温度Ｔemp及び充電率ＳＯＣの少なくともいずれか一つを変数として含むように形成するのがよい。特に、図２に示した電圧変化は、二次電池の温度Ｔempが高い場合には速くなり、温度Ｔempが低い場合には遅くなる。その結果、図１に示した電圧変化率ｍと電圧補正値ΔＶとの相関も異なってくる。図１に示した例は、二次電池の温度Ｔempが２５℃のときのものである。温度Ｔempによって電圧変化の速さが異なることから、電圧変化率ｍを算出する第１の測定時間ＴＭ１（および第２の測定時間ＴＭ２）も温度Ｔempによって変更するのが好ましい。
【００３９】
また、第１の相関式ＦＤ（ｍ）が二次電池の充電率ＳＯＣを変数として含む場合は、第１の相関式ＦＤ（ｍ）の算出に用いる充電率ＳＯＣとして、充放電終了時点でのＳＯＣを用いることができる。
【００４０】
電圧近似式ＦＶ（t）のフィッティングは、充放電終了後第１の測定時間ＴＭ１に達した時点でそれまでに取得した電圧測定値をすべて用いて行うことができ、あるいは第２の測定時間ＴＭ２経過後に電圧測定値を取得する度にそれまでに取得した電圧測定値を用いて逐次フィッティングを行うようにしてもよい。電圧測定値を取得する度に逐次フィッティングを行う場合には、第１の測定時間ＴＭ１に達する前でも測定時間ＴＭ１経過時点の電圧変化率ｍを推定し、推定した電圧変化率ｍから第１の相関式を用いて測定時間ＴＭ１経過時点での電圧補正値を推定することができる。
【００４１】
第１の測定時間ＴＭ１における電圧変化率ｍは、たとえば第１の測定時間ＴＭ１及びその前後の複数の電圧測定値から算出することも可能である。しかしながら、第１の測定時間ＴＭ１の時点では電圧の変化が小さく、電圧の測定誤差が電圧変化率の算出結果に大きく影響する。これに対し、第１の測定時間ＴＭ１の間に取得した測定データを用いて電圧近似式を高精度にフィッティングし、これを用いて電圧変化率を算出する場合には、電圧の測定誤差の影響を低減して電圧変化率を高精度に算出することができる。また、上記説明のように、電圧近似式のフィッティングを逐次計算して行う場合には、第１の測定時間ＴＭ１に達する前でも電圧補正値ΔＶを推定することが可能となる。
【００４２】
上記説明のように、充放電終了前の充放電履歴にかかわらず、図２に示した電圧変化２１〜２５のいずれの場合も、少なくとも第２の測定時間ＴＭ２が経過した後は電圧が単調に減少して安定電圧２０に接近している。そして、第１の測定時間ＴＭ１に達した時点以降の電圧補正値ΔＶの経時変化を、同時点の電圧補正値ΔＶで規格化して示すと、いずれのケースも図３に示すような減衰曲線を描く。
【００４３】
本実施形態では、図３に示す減衰曲線を減衰演算式Ｇ（ｔ）（符号３０）で表し、第１の測定時間ＴＭ１経過時に電圧補正値ΔＶが算出されると、それ以降の電圧補正値ΔＶは減衰演算式Ｇ（ｔ）を用いて算出する。図３は、横軸を第１の測定時間ＴＭ１以降の経過時間とし、縦軸を第１の測定時間ＴＭ１経過時の規格化した電圧補正値ΔＶとした場合の電圧補正値の経時変化を示している。
【００４４】
第１の測定時間ＴＭ１経過以降の電圧補正値ΔＶは、第１の測定時間ＴＭ１経過時に算出された電圧補正値ΔＶの大きさによらず同じ減衰演算式Ｇ（ｔ）を用いて算出することができるが、二次電池の温度Ｔempが変化すると電圧補正値ΔＶの減衰の速さが異なってくるため、同一の減衰演算式Ｇ（ｔ）を用いることはできない。そこで、本実施形態では、減衰演算式Ｇ（ｔ）が二次電池温度Ｔempを変数として含み、第１の測定時間ＴＭ１経過時の電圧補正値ΔＶから、それ以降の経過時間ｔにおける電圧補正値ΔＶ’を次式で算出する。
ΔＶ’＝ΔＶ＊Ｇ（ｔ）                                        （４）
【００４５】
図３に示した減衰演算式Ｇ（ｔ）は、例えば指数関数を用いて次式のように形成することができる。
Ｇ（ｔ）＝exp（Ｂ＊ｔ）                                        （５）
この場合、時間ｔは必ずしも第１の測定時間ＴＭ１経過時からの経過時間にする必要はなく、例えば第１の測定時間ＴＭ１から時間ｔ１だけ経過した時点で上記の式（４）にｔ１を代入して電圧補正値ΔＶ’を算出した場合、さらに時間ｔ２だけ経過したときの電圧補正値ΔＶ’’は、式（４）のΔＶをΔＶ’、ｔをｔ２として算出することができる。
【００４６】
上記のようにして算出された電圧補正値ΔＶは、二次電池の安定電圧を求めるのに用いることができる。安定電圧は、電圧補正値ΔＶを算出した時点の電圧測定値からこの電圧補正値ΔＶを減算することで得られる。また、安定電圧は二次電池の充電率ＳＯＣと所定の相関があることから、所定の相関式を用いて安定電圧から二次電池の充電率ＳＯＣを推定することができる。このＳＯＣを用いた二次電池の状態検知方法として、充電率が適切に維持されているか、あるいは充電を行う必要があるかを判定することができる
【００４７】
安定電圧（Ｖｔとする）と充電率ＳＯＣとの間には、図４に示すような相関がある。この相関を第２の相関式ＦＳ（Ｖｔ）を用いて表現し、第２の相関式ＦＳ（Ｖｔ）に上記で求めた安定電圧Ｖｔを代入することにより充電率ＳＯＣを算出する。そして、算出されたＳＯＣを所定の閾値ＳＯＣｔｈと比較し、ＳＯＣがＳＯＣｔｈ以上の場合には適切な充電率が維持されていると判定し、ＳＯＣｔｈ未満の場合には充電が必要と判定することができる。
【００４８】
本実施形態の二次電池の状態検知方法の処理の流れを、図５に示す流れ図を用いて説明する。本実施形態の二次電池の状態検知方法は、充放電終了から第１の測定時間ＴＭ１が経過した時点において、その時点の測定電圧と安定電圧との差である電圧補正値ΔＶを算出する。また、第１の測定時間ＴＭ１以降の電圧補正値ΔＶは、前回算出した電圧補正値ΔＶにそれ以降の経過時間ｔを用いた減衰演算式Ｇ（ｔ）を乗算して算出することができる。
【００４９】
図５に示す処理の流れでは、時間間隔ΔＴで周期的に処理を行うものとしている。まず、ステップＳ１では、充放電終了からの経過時間Ｔを０に初期化している。つぎのステップＳ２において、所定の状態検知センサから二次電池の電圧測定値Ｖｍ及び電流測定値Ｉｍを取得する。
【００５０】
ステップＳ３では、電流測定値の絶対値｜Ｉｍ｜が所定の閾値Ｉｔｈより大きいか否かを判定しており、絶対値｜Ｉｍ｜が所定の閾値Ｉｔｈより大きい場合は、充放電が再開されたと判定してステップＳ１の初期化に戻る。また、絶対値｜Ｉｍ｜が所定の閾値Ｉｔｈ以下の場合は、充放電が休止状態（充放電が実質的に行われていない状態）にあると判定してステップＳ４に進む。
【００５１】
ステップＳ４では、経過時間Ｔに時間間隔ΔＴを加算して充放電終了からの経過時間Ｔを算出する。続くステップＳ５では、経過時間Ｔが第１の測定時間ＴＭ１に達しているかを判定し、経過時間Ｔが第１の測定時間ＴＭ１に達していない場合はステップＳ６に進む。また、経過時間Ｔが第１の測定時間ＴＭ１に一致する場合はステップＳ７に進み、経過時間Ｔが第１の測定時間ＴＭ１を超えている場合はステップＳ９に進む。
【００５２】
ステップＳ５の判定でステップＳ６に進んだ場合は、電圧測定値Ｖｍを保存して次の周期に進む。また、ステップＳ７に進んだ場合は、ステップＳ７で充放電終了後に保存した複数の電圧測定値を用いて電圧近似式ＦＶ（Ｔ）をフィッティングする。続くステップＳ８では、フィッティングされた電圧近似式ＦＶ（Ｔ）の一次導関数ＦＶ’（Ｔ）に第１の測定時間ＴＭ１を代入して電圧変化率ｍを算出する。さらに、算出した電圧変化率ｍを第１の相関式ＦＤ（m）に代入して電圧補正値ΔＶを算出する。
【００５３】
ステップＳ５の判定でステップＳ９に進んだ場合には、前回の周期で算出された電圧補正値ΔＶに減衰演算式Ｇ（ΔＴ）を乗算することで、時間間隔ΔＴの間に減衰した電圧補正値ΔＶを算出する。
【００５４】
ステップＳ８またはステップＳ９で電圧補正値ΔＶが算出されると、ステップＳ１０において、電圧測定値Ｖｍから電圧補正値ΔＶを減算することで、安定電圧Ｖｔを算出する。さらに、この安定電圧Ｖｔを第２の相関式ＦＳ（Ｖt）に代入することで、充電率ＳＯＣを推定する。ステップＳ１１では、推定された充電率ＳＯＣを所定の閾値ＳＯＣｔｈと比較し、ＳＯＣがＳＯＣｔｈより大きいときには二次電池の充電状態が良好であると判定する（ステップＳ１２）一方、ＳＯＣがＳＯＣｔｈ以下のときには充電が必要と判定する（ステップＳ１３）。以下、次の周期に進む。
【００５５】
なお、ここでは時間間隔ΔＴを一定としているが、処理の流れによって最適な時間間隔は異なるため、流れに応じて適宜ΔＴを変更するのが好ましい。一例として、ステップＳ３の休止状態か否かの判定を行う時間間隔を１秒以下とし、フィッティングのための電圧測定値Ｖｍの保存（ステップＳ６）を行う時間間隔を数十秒〜１分程度とし、電圧補正値ΔＶの更新（ステップＳ９）を行う時間間隔を１時間程度とすることができる。
【００５６】
本発明の実施形態に係るバッテリ状態検知装置及びバッテリ電源システムを、図６を用いて以下に説明する。本実施形態のバッテリ電源システム１００は、バッテリ１０１と本実施形態のバッテリ状態検知装置１１０とを有している。また、本実施形態のバッテリ状態検知装置１１０は、状態検知センサ１１１と演算処理部１１２と記憶部１１３とを有している。
【００５７】
状態検知センサ１１１は、バッテリ１０１の電圧、電流、温度を測定するそれぞれ電圧センサ１１１ａ、電流センサ１１１ｂ、温度センサ１１１ｃを備えている。記憶部１１３は、演算処理部１１２での演算に必要な第１の相関式ＦＤ（ｍ）、第２の相関式ＦＳ（Ｖｔ）、減衰関数Ｇ（ｔ）等を事前に記憶する。
【００５８】
演算処理部１１２は、記憶部１１３から第１の相関式ＦＤ（ｍ）、第２の相関式ＦＳ（Ｖｔ）、減衰関数Ｇ（ｔ）等を読み込んだ後、単位時間ΔＴを周期として上記実施形態のバッテリ状態検知方法による処理を行う。すなわち、単位時間ΔＴ毎に、状態検知センサ１１１からバッテリ１０１の電圧、電流等を読み込み、例えば図５に示した処理手順に従ってバッテリ１０１の充電率ＳＯＣを推定して状態検知を行う。これにより、バッテリ１０１の充電不足を早期に検出することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における二次電池の状態検知方法等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態に係る二次電池の状態検知方法で用いる電圧変化率と電圧補正値との相関を示すグラフである。
【図２】充放電終了後の二次電池の電圧変化の一例を示すグラフである。
【図３】充放電終了から所定時間経過した時点以降の電圧補正値の変化の一例を示すグラフである。
【図４】二次電池の安定電圧と充電率との相関の一例を示すグラフである。
【図５】実施形態に係る二次電池の状態検知方法の処理の流れを示す流れ図である。
【図６】本発明の実施形態に係る二次電池状態検知装置及び二次電池電源システムの概略の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００    二次電池電源システム
１０１    二次電池
１１０    二次電池状態検知装置
１１１    状態検知センサ
１１１ａ  電圧センサ
１１１ｂ  電流センサ
１１１ｃ  温度センサ
１１２    演算処理部
１１３    記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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