(57)【要約】【課題】低温下など任意の温度状態での二次電池の性能を簡便に求めること。【解決手段】電池性能測定装置１００は、二次電池の温度Ｔ１を測定する温度測定部６と、温度Ｔ１における二次電池のＡＣ抵抗値及び第１パルス周期のＤＣ抵抗値を測定するインピーダンス測定部４と、温度Ｔ１における二次電池の単純抵抗Ｒｅ１をＡＣ抵抗値、反応抵抗Ｒｃ１を第１パルス周期のＤＣ抵抗値からＡＣ抵抗値を引いた値とし、上記温度Ｔ１、単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を用いて少なくとも二次電池の内部抵抗を推算する推算部７とを備える。【選択図】      図１
2010236925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の温度Ｔ１を測定する温度測定部と、
前記温度Ｔ１における前記二次電池のＡＣ抵抗値及び第１パルス周期のＤＣ抵抗値を測定する抵抗測定部と、
前記温度Ｔ１における前記二次電池の単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を
Ｒｅ１＝ＡＣ抵抗値
Ｒｃ１＝第１パルス周期のＤＣ抵抗値−ＡＣ抵抗値
とし、前記温度Ｔ１、単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を用いて少なくとも前記二次電池の内部抵抗を推算する推算部と
を具備することを特徴とする電池性能測定装置。
【請求項２】
前記推算部は、前記二次電池に固有の定数ＥCおよびＥＥを用いて、任意の温度Ｔでの前記二次電池の単純抵抗Ｒｅ（Ｔ）及び反応抵抗Ｒｃ（Ｔ）を、
Ｒｅ（Ｔ）＝Ｒｅ１×｛ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ）｝
Ｒｃ（Ｔ）＝Ｒｃ１×｛ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ）｝
と推算することを特徴とする請求項１記載の電池性能測定装置。
【請求項３】
前記抵抗測定部は、前記温度Ｔ１における前記二次電池の前記第１パルス周期より長い第２パルス周期のＤＣ抵抗値を測定し、
前記推算部は、前記温度Ｔ１における前記二次電池の拡散抵抗Ｒｄを
Ｒｄ＝第２パルス周期のＤＣ抵抗値−第１パルス周期のＤＣ抵抗値
とし、任意の温度Ｔでの前記二次電池の内部抵抗Ｒ（Ｔ）を
Ｒ（Ｔ）＝Ｒｅ（Ｔ）＋Ｒｃ（Ｔ）＋Ｒｄ
と推算することを特徴とする請求項２記載の電池性能測定装置。
【請求項４】
前記推算部は、前記温度Ｔにおける前記二次電池の最大出力電力Ｐ（Ｔ）を、前記二次電池の開回路電圧Ｖｏｃ及び使用可能電圧範囲の最低値Ｖｍｉｎを用いて、
Ｐ（Ｔ）＝Ｖｍｉｎ×（Ｖｏｃ−Ｖｍｉｎ）／Ｒ（Ｔ）
と推算することを特徴とする請求項３記載の電池性能測定装置。
【請求項５】
前記推算部は、前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値より小さい場合に前記二次電池は必要な電力出力を満たせないと判断することを特徴とする請求項４に記載の電池性能装置。
【請求項６】
請求項１記載の電池性能測定装置と、
前記反応抵抗Ｒｃ１に基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する劣化判定部と
を具備することを特徴とする電池制御システム。
【請求項７】
請求項４記載の電池性能測定装置と、
前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値を満たせないと判断した場合に警報を発する警報通知部と
をさらに具備することを特徴とする電池制御システム。
【請求項８】
請求項４記載の電池性能測定装置と、
前記二次電池の温度を調整する温度調整装置と、
前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値となる温度まで前記温度調整装置に前記二次電池を加温させる温度制御部と
を具備することを特徴とする電池制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二次電池の性能を測定するための電池性能測定装置及び電池制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高いエネルギー密度を持ち、各種携帯電子機器の電源として利用されている。さらに、近年では、ハイブリッド自動車、ハイブリッド二輪車、電気自動車、及び電動バイクでの実用化が検討されている。これら自動車等の車両において使用される二次電池は、自動車本体同様の１０〜１５年の寿命が必要となる。また、寿命の終了時において電池は機能を停止した状態にあるのではなく、車両を動かせる最低限の性能を有している必要がある。すなわち、二次電池は寿命終了時点でも容量を保持し、かつ最低限の出力を出せる状態でなければならない。
【０００３】
一方、車両用二次電池の使用にあっては、十数年の長期にわたる使用期間においてセルの劣化の程度の診断と性能予測を行うことが不可欠であると考えられる。セル出力劣化の指標としてはセルの内部抵抗が適当である。セルの内部抵抗Ｒが分かると、許容電流値Ｉｍａｘが算出できる。セルの開回路電圧Ｖｏｃ、使用可能電圧範囲の最低値Ｖｍｉｎとすると、セルの最大出力Ｐｍａｘは、次式のように表される。  
Ｐｍａｘ＝Ｖｍｉｎ×Ｉ ｍａｘ＝Ｖｍｉｎ×（Ｖｏｃ−Ｖｍｉｎ）／Ｒ
セルの内部抵抗Ｒは、電流値を変化させた際のセル電圧の変化から算出することができるため、テスターのような抵抗測定器、あるいはセル使用時の電流−電圧データから算出することが可能である。なお、電池の抵抗値を求めて寿命予測などを行う手法として、以下のようなものが開示されている（例えば、特許文献１乃至３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３３３２２号公報
【特許文献２】特開２００１−１１９８６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、車両用二次電池は、野外で四季を通じて使用されることから、４０℃程度から氷点下３０℃での広い温度範囲で使用されることを考慮しなくてはならない。特に低温下ではセル出力が低下するため、寒冷下でも電池が車両使用可能な出力性能を有しているかどうかを正確に予測する必要がある。従って、低温下でのセルの出力特性までを含めたセルの劣化状態の測定方法が重要である。しかしながら、実際に低温下の状態にして性能測定を行うことは困難であるため、簡便なセル内部抵抗の測定および温度変化予測手法を確立する必要があった。
【０００６】
また、車両または機器の起動時には特に大きな電力を必要とすることが多く、低温下ではセルの出力低下の影響を受けやすい。運転中の出力変動と異なり、停止状態からの起動時のセルは温度が低くなっており、また始動を失敗することで多量のエネルギーを無駄に消費してしまう。現在においても電池の出力低下により冬季には車両の始動ができず、始動動作を繰り返すうちにバッテリー上がりに陥るという事態が発生している。このため温度によるセルの抵抗変化を正確に予測し、セルに蓄えられたエネルギーを有効に利用して確実に起動を行う方法が必要であった。
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、低温下など任意の温度状態での二次電池の性能を簡便に求めることができる電池性能測定装置及び電池制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一態様は、二次電池の温度Ｔ１を測定する温度測定部と、前記温度Ｔ１における前記二次電池のＡＣ抵抗値及び第１パルス周期のＤＣ抵抗値を測定する抵抗測定部と、前記温度Ｔ１における前記二次電池の単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を  
Ｒｅ１＝ＡＣ抵抗値  
Ｒｃ１＝第１パルス周期のＤＣ抵抗値−ＡＣ抵抗値  
とし、前記温度Ｔ１、単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を用いて少なくとも前記二次電池の内部抵抗を推算する推算部とを具備する電池性能測定装置を提供する。
【０００９】
また、この発明の他の態様は、上記電池性能測定装置と、前記反応抵抗Ｒｃ１に基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する劣化判定部とを具備する電池制御システムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
したがってこの発明によれば、低温下など任意の温度状態での二次電池の性能を簡便に求めることができる電池性能測定装置及び電池制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係る電池制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】劣化試験中のリチウムイオン二次電池のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値及びＤＣ０．１ｓ抵抗値を示す図。
【図３】反応抵抗の推算値と実測値とを示す図。
【図４】単純抵抗の実測値とフィッティング結果を示す図。
【図５】セル内部抵抗の推算値と実測値とを示す図。
【図６】図１に示す電池制御システムの警告通知処理を示すフローチャート。
【図７】図１に示す電池制御システムの暖機処理を示すフローチャート。
【図８】図１に示す電池制御システムの劣化判定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る電池制御システムの構成例を示している。この電池制御システムは、電池セル１の性能を測定する電池性能測定装置１００と、各装置を制御する制御部８とを備える。電池セル１は、例えば、１つまたは複数の非水電解質二次電池を用いた電池パックで構成される。また、本システムは、電池セル１から取り出される負荷電流を調整する負荷調整装置２と、電池セル１の運転温度を調整する温度調整装置３と、各装置を制御する為の制御情報や後述する数式等が予め格納されたデータベース９と、表示部（図示省略）とをさらに備える。制御部８は、温度制御部８１、警告通知部８２及び劣化判定部８３を有する。
【００１３】
電池性能測定装置１００は、電池セル１の各種抵抗を測定する抵抗測定部１０と、電池セル１の温度を測定する温度測定部６と、上記測定された各値を用いて電池セル１の内部抵抗及び出力電圧等を推算する推算部７とを備える。抵抗測定部１０は、電池セル１の１ｋＨｚ付近のＡＣ抵抗を測定するインピーダンス測定部４と、電池セル１の電流・電圧を測定する電流電圧測定部５を備える。抵抗測定部１０は、この電流・電圧の測定値からＤＣ０．１ｓ抵抗及びＤＣ１０ｓ抵抗を算出することができる。
【００１４】
次に、このように構成された電池制御システムの動作について説明する。  
（セル内部抵抗の推算処理）  
本実施形態の電池性能測定装置１００に適した電池は、高出力密度かつ高エネルギー密度で、正極・負極・セパレータが捲回または積層された構造を持つ電池である。具体的には、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池、ニッケル水素二次電池などを挙げることができる。以下では、電池セル１にリチウムイオン二次電池を適用した場合について説明する。
【００１５】
電池セル１が低温になるほど電極反応速度が遅くなり、電解液のＬｉ＋イオン導電性も低下するためセル内部抵抗は増加する。さらに、セル内部抵抗の温度依存性はセル劣化の進行とともに変化する。これはセル内部抵抗が、いくつかの成分の和となっており、それぞれの成分の劣化の速度と温度依存性が異なるためである。そのため、セル内部抵抗の温度依存性予測には、各成分の分離と温度依存性の知見が必要である。セル内部抵抗の成分には大きく分けて単純抵抗Ｒｅ、反応抵抗Ｒｃ、拡散抵抗Ｒｄの３つを挙げることができる。
【００１６】
本来、単純抵抗Ｒｅ、反応抵抗Ｒｃ、拡散抵抗Ｒｄをそれぞれ分離することは、単純にセルの電流−電圧応答から内部抵抗を測定するだけでは困難であり、交流インピーダンス法などを用いて電池セル１に対して電気化学測定を行う必要がある。
【００１７】
ここで、リチウムイオン二次電池についての測定例を以下に示す。  
図２は、高温下での貯蔵による劣化試験中の電池のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値およびＤＣ０．１ｓ抵抗値の測定結果の推移を示す。ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値とＤＣ０．１ｓ抵抗値には差があり、ＤＣ０．１ｓ抵抗値のみに劣化による増加が見られる。
【００１８】
図３に、反応抵抗Ｒｃ＝ＤＣ０．１ｓ抵抗値−ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値とした推算値と、交流インピーダンス法により測定した反応抵抗Ｒｃの実測値とのプロットを示す。図３によれば、Ｒｃの推算値と実測値は、大きさ、劣化による増加傾向ともにほぼ一致していることが分かる。
【００１９】
そこで、本実施形態では、測定が容易な１ｋＨｚ付近のＡＣ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値、ＤＣ１０ｓ抵抗値をそれぞれ測定し、下記式に示すように、ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値を単純抵抗Ｒｅに、ＤＣ０．１ｓ抵抗値からＡＣ１ｋＨｚを引いた値を反応抵抗Ｒｃに、ＤＣ１０ｓ抵抗値からＤＣ０．１ｓ抵抗値を引いた値を拡散抵抗Ｒｄと定義した。  
Ｒｅ１＝ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値  
Ｒｃ１＝ＤＣ０．１ｓ抵抗値−ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値  
Ｒｄ＝ＤＣ１０ｓ抵抗値−ＤＣ０．１ｓ抵抗値
各抵抗成分については、次に述べるような特徴がある。  
（１）単純抵抗Ｒｅは、主に電解液のイオン導電抵抗であり、劣化による増加は小さく、温度依存性は中程度である。  
（２）反応抵抗Ｒｃは、電池電極反応の反応抵抗であり、劣化による増加は大きく、温度依存性は極めて大きい。  
（３）拡散抵抗Ｒｄは、リチウムイオンの拡散抵抗であり、劣化による変化はほとんど無く、温度依存性も他の２成分に比較するとほとんど無視できる。
【００２０】
なお、各抵抗値の測定方法は電池の特性に応じて、次のように定めることが好ましい。
【００２１】
Ｒｅの値は、２ｋ〜１００Ｈｚの範囲のＡＣ抵抗を用いることが好ましい。
【００２２】
Ｒｅ＋Ｒｃの値は、０．０５〜３ｓの範囲のＤＣ抵抗値を用いることが好ましい。
【００２３】
Ｒｅ＋Ｒｃ＋Ｒｄの値は、５〜３０ｓの範囲のＤＣ抵抗値を用いることが好ましい。
【００２４】
従って、本実施形態の電池性能測定装置１００でセル内部抵抗を求めるために必要な温度変化定数は、反応抵抗Ｒｃ及び単純抵抗Ｒｅの温度依存性である。交流インピーダンス法により、セルの劣化、および温度によるＲｃ、Ｒｅの変化を検討した結果、  
Ｒｃ＝１／（Ａ・exp（−ＥＣ／ＲＴ））  
Ｒｅ≒１／（Ａ・exp（−ＥＥ／ＲＴ））＋ｃｏｎｓｔ．  
の関係が成立し、かつセルの劣化の過程においてＥＣおよびＥＥは変化しないということ結果が得られた。
【００２５】
定数ＥCおよびＥＥは、電池の種類によって異なるもので、以下のようにして求めることができる。電池セル１の温度を変えて交流インピーダンス測定により反応抵抗ＲｃおよびＲｅを温度を変えて５〜１０点程度測定する。測定結果を前述の関係式によりフィッティングし、定数ＥCおよびＥＥを求める。図４は、Ｒｅの実測値のプロットと、このプロットから定数ＥＥを求めたフィッティング結果を示したものである。実測１は、セルの劣化試験前に定数Ｅｅを求めるために測定した結果であり、実測値は劣化試験の間に測定されたＲｅの値である。また、図４から、劣化が進行してもＲｅの値は変化しないことがわかる。
【００２６】
従って、ある温度Ｔ１で測定された反応抵抗をＲｃ１、単純抵抗をＲｅ１とすると、任意の温度Ｔでの抵抗値Ｒｃ（Ｔ）、Ｒｅ（Ｔ）は、  
Ｒｃ（Ｔ）＝Ｒｃ１×｛ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ）｝  
Ｒｅ（Ｔ）＝Ｒｅ１×｛ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ）｝＋ｃｏｎｓｔ．  
と表すことができる。
【００２７】
上記述べた手法より、電池セル１に固有の定数ＥC及びＥＥを用いて、使用過程の電池の抵抗測定結果、ＡＣ１ｋＨｚ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値及びＤＣ１０ｓ抵抗値から、ある温度Ｔ１でのＲｃ１、Ｒｅ１、Ｒｄを予め求め、温度Ｔ１、Ｒｃ１、Ｒｅ１、Ｒｄの値を用いることで任意の温度Ｔでの電池セル１の抵抗値Ｒ（Ｔ）を次のように求めることができる。なお、定数ＥC及びＥＥと温度依存性がほとんど無視できる拡散抵抗Ｒｄは、上記手法により予め求めた値を予めデータベース９に格納しておくと良い。
【００２８】
Ｒ（Ｔ）＝Ｒｅ（Ｔ）＋Ｒｃ（Ｔ）＋Ｒｄ
＝Ｒｅ１×｛ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ）｝＋Ｒｃ１
×｛ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ）｝＋Ｒｄ
図５は、上記式によりセル内部抵抗の温度特性を推算した結果および実測値をプロットしたものである。推算１及び実測１はイニシャル時（劣化試験前）を示し、推算２及び実測２は劣化試験中（３０日経過後）の値を示す。推算値と実測値とが一致することが確認できた。
【００２９】
さらに、このように求めたＲ（Ｔ）の値から、温度Ｔにおける電池セル１の最大出力電力Ｐ（Ｔ）を、二次電池の開回路電圧Ｖｏｃ及び使用可能電圧範囲の最低値Ｖｍｉｎとすると、
Ｐ（Ｔ）＝Ｖｍｉｎ×（Ｖｏｃ−Ｖｍｉｎ）／Ｒ（Ｔ）
と計算できる。
【００３０】
本電池制御システムでは、温度測定部６は電池セル１の温度Ｔを測定し、抵抗測定部１０はＡＣ抵抗測定端子及びＤＣ抵抗測定端子を備え、電池セル１のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値及びＤＣ１０ｓ抵抗値を測定する。測定された各値は、推算部７に送られる。推算部７は、上述した数式により電池セル１のセル内部抵抗Ｒ(Ｔ)および最大出力電力Ｐ（Ｔ）をシミュレートするプログラムを有する。
【００３１】
（警告通知処理）  
図６は、この電池制御システムの始動時の動作を示すフローチャートである。なお、本システムは、車両または機器に電力を供給するものとする。本システムが始動されると、温度測定部６は電池セル１の温度Ｔを測定し、電流電圧測定部５は電池セル１の電流・電圧を測定する（ステップＳ１ａ）。抵抗測定部１０は、電池セル１のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値及びＤＣ１０ｓ抵抗値を測定する（ステップＳ２ａ）。推算部７は、上記測定された各値をもとに上記数式を用いてセル最大出力電力Ｐ（Ｔ）を推算する（ステップＳ３ａ）。
【００３２】
警告通知部８２は、上記推算されたセル最大出力電力Ｐ（Ｔ）をもとに機器に必要な電力が出力可能か否か判定する（ステップＳ４ａ）。警告通知部８２は、現時点での温度では電池セル１が必要な電力を出力可能と判定すると（ステップＳ４ａ：Ｙｅｓ）、制御部８は、機器を起動し、運転を開始する（ステップＳ６ｂ）。一方、警告通知部８２は、現時点での温度では電池セル１が必要な電力を出力できないと判定すると（ステップＳ４ａ：Ｎｏ）、警告表示あるいは警告音等を発する（ステップＳ５ｂ）。
【００３３】
このとき、必要な出力電力を満たさないという判定は、次のようになされる。すなわち、温度Ｔでの現時点でのセルの最大出力Ｐ（Ｔ）に対して、機器の起動または運転に必要な電力＞現在の温度での電池の最大出力Ｐ（Ｔ）の関係が成り立つときに、電池セル１が必要な出力電力を満たせないと判定する。機器の起動または運転に必要な電力」はデータベース９に予め記憶しておくことにより、上記判定を行う場合など必要に応じて適宜参照することができる。
【００３４】
上記警告通知を行うことで、始動を失敗することで多量のエネルギーを無駄に消費してしまうことを防止し、電池セルに蓄えられたエネルギーを有効に利用して確実に起動を行うことが可能になる。
【００３５】
（暖機処理）  
さらに、起動に必要な出力電力が足りない場合には、車両または機器が起動可能な運転温度まで電池セルを暖機する機能を実現する。  
図７は、この電池制御システムの始動時の暖機動作を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１ｂ〜Ｓ４ｂは、上記図６のＳ１ａ〜Ｓ４ａと同様の処理であるため、詳しい説明は省略する。
【００３６】
本システムが始動されると、温度測定部６は電池セル１の温度Ｔを測定し、電流電圧測定部５は電池セル１の電流・電圧を測定する（ステップＳ１ｂ）。抵抗測定部１０は、電池セル１のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値及びＤＣ１０ｓ抵抗値を測定する（ステップＳ２ｂ）。推算部７は、上記測定された各値をもとに上記数式を用いてセル最大出力電力Ｐ（Ｔ）を推算する（ステップＳ３ｂ）。温度制御部８１は、上記推算されたセル最大出力電力Ｐ（Ｔ）をもとに機器に必要な電力が出力可能か否か判定する（ステップＳ４ｂ）。
【００３７】
温度制御部８１は、現時点での温度では電池セル１が必要な電力を出力できないと判定すると（ステップＳ４ｂ：Ｎｏ）、上記測定された各値をもとに上記数式を用いて必要な電力が出力可能となる目標温度を計算する（ステップＳ５ｂ）。温度制御部８１は、温度調整装置３に指令を出し、温度調整装置３は目標温度となるまで電池セル１を加温する（ステップＳ６ｂ）。そして、温度制御部８１は、電池セル１の温度が目標温度に達し、基準電力が出力可能になったと判定すると（ステップＳ４ｂ：Ｙｅｓ）、制御部８は、機器を起動し、運転を開始する（ステップＳ７ｂ）。なお、この電池制御システムは、図７のステップＳ１ｂ〜６ｂの処理を運転中に繰り返し行うようにすることもできる。
【００３８】
上記処理を行うことで、車両または機器が起動可能な運転温度まで自動的に暖機されるため、始動を失敗すること無く確実に起動を行うことが可能になる。
【００３９】
（劣化判定処理）  
図８は、この電池制御システムの劣化判定処理の動作を示すフローチャートである。温度測定部６は電池セル１の温度を測定し、電流電圧測定部５は電池セル１の電流・電圧を測定する（ステップＳ１ｃ）。抵抗測定部１０は、電池セル１のＡＣ１ｋＨｚ抵抗値及びＤＣ０．１ｓ抵抗値を測定する（ステップＳ２ｃ）。推算部７は、上記測定された各値をもとに上記数式を用いて反応抵抗Ｒｃを推算する（ステップＳ３ｃ）。
【００４０】
ところで、電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）０〜１００％の間で、充電量０％付近では放電ができず、１００％付近は充電ができないため、充電量０％付近および１００％付近は抵抗が大きく必要な出力電力が得られない領域となる。電池の劣化が進むとこの領域が広がっていくため、例えばＳＯＣ２０〜８０％の間なら必要な出力電力が得られるというように、電池制御のためには使用可能なＳＯＣの範囲を把握する必要となる場合がある。そこで次のような操作を行うことができる。
【００４１】
劣化判定部８３は、さらにＳＯＣデータの取得が必要である場合は（ステップＳ４ｃ：Ｙｅｓ）、ＳＯＣが移動した後に（ステップＳ５ｃ）にステップＳ１ｃからの処理を繰り返し行う。ＳＯＣによって反応抵抗Ｒｃの値が変わるため、例えばＳＯＣ２０％→４０％→６０％→８０％のようにＳＯＣを変化させて測定を行う。劣化判定部８３は、ＳＯＣデータの取得の必要が無い場合またはＳＯＣデータの取得が完了すると（ステップＳ４ｃ：Ｎｏ）、上記反応抵抗Ｒｃの推算値に基づいて劣化程度の判定を行う（ステップＳ６ｃ）。上記図３で示したように反応抵抗Ｒｃは劣化により増加する傾向がある。劣化判定部８３は、例えば、上記推算された反応抵抗Ｒｃと電池セル１の寿命として設定されたＲｃ値との比から電池セル１の対ＥＯＬ（End of Life）％を求めることができる。劣化判定部８３は、その判定結果に基づいて使用可能なＳＯＣの範囲の表示、使用可能な温度範囲の表示、または対ＥＯＬ％等の劣化程度の表示を行う（ステップＳ７ｃ）。
【００４２】
以上述べたように、上記実施形態の電池性能測定装置では、容易に測定可能なＡＣ１ｋＨｚ抵抗値、ＤＣ０．１ｓ抵抗値及びＤＣ１０ｓ抵抗値を測定し、これらの測定値を用いて任意の温度でのセル内部抵抗及び最大出力電力を推算する。このようにすることで、例えば、低温下での二次電池の性能を簡便に求めることが可能となり、寒冷下で使用可能かどうかを正確に予測できる。
【００４３】
さらに、上記電池制御システムは、上記推算結果に基づいて、車両および機器の必要出力を満たせない場合には警告を通知し、車両または機器が起動可能な運転温度まで電池セルを暖機する機能を実現する。また、電池セルの劣化状態を高精度に推定し、適正に寿命を診断することができる。これにより、二次電池から供給される電力で動作する車両や機器の安定した運用を可能にする。
【００４４】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００…電池性能測定装置、１…電池セル、２…負荷調整装置、３…温度調整装置、４…インピーダンス測定部、５…電流電圧測定部、６…温度測定部、７…推算部、８…制御部、８１…温度制御部、８２…警告通知部、８３…劣化判定部、９…データベース。
【図１】
2010236925.tif 000003
【図２】
2010236925.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010236925.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010236925.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月9日(2010.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の温度Ｔ１を測定する温度測定部と、
前記温度Ｔ１における前記二次電池のＡＣ抵抗値及び第１パルス周期のＤＣ抵抗値を測定する抵抗測定部と、
前記温度Ｔ１における前記二次電池の単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を
Ｒｅ１＝ＡＣ抵抗値
Ｒｃ１＝第１パルス周期のＤＣ抵抗値−ＡＣ抵抗値
とし、前記温度Ｔ１、単純抵抗Ｒｅ１及び反応抵抗Ｒｃ１を用いて少なくとも前記二次電池の内部抵抗を推算する推算部と
を具備することを特徴とする電池性能測定装置。
【請求項２】
前記推算部は、前記二次電池に固有の定数ＥCおよびＥＥを用いて、任意の温度Ｔでの前記二次電池の単純抵抗Ｒｅ（Ｔ）及び反応抵抗Ｒｃ（Ｔ）を、
Ｒｅ（Ｔ）＝Ｒｅ１×｛ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥＥ／ＲＴ）｝
Ｒｃ（Ｔ）＝Ｒｃ１×｛ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ１）／ｅｘｐ（−ＥC／ＲＴ）｝
と推算することを特徴とする請求項１記載の電池性能測定装置。
【請求項３】
前記抵抗測定部は、前記温度Ｔ１における前記二次電池の前記第１パルス周期より長い第２パルス周期のＤＣ抵抗値を測定し、
前記推算部は、前記温度Ｔ１における前記二次電池の拡散抵抗Ｒｄを
Ｒｄ＝第２パルス周期のＤＣ抵抗値−第１パルス周期のＤＣ抵抗値
とし、任意の温度Ｔでの前記二次電池の内部抵抗Ｒ（Ｔ）を
Ｒ（Ｔ）＝Ｒｅ（Ｔ）＋Ｒｃ（Ｔ）＋Ｒｄ
と推算することを特徴とする請求項２記載の電池性能測定装置。
【請求項４】
前記推算部は、前記温度Ｔにおける前記二次電池の最大出力電力Ｐ（Ｔ）を、前記二次電池の開回路電圧Ｖｏｃ及び使用可能電圧範囲の最低値Ｖｍｉｎを用いて、
Ｐ（Ｔ）＝Ｖｍｉｎ×（Ｖｏｃ−Ｖｍｉｎ）／Ｒ（Ｔ）
と推算することを特徴とする請求項３記載の電池性能測定装置。
【請求項５】
前記推算部は、前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値より小さい場合に前記二次電池は必要な電力出力を満たせないと判断することを特徴とする請求項４に記載の電池性能測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の電池性能測定装置と、
前記反応抵抗Ｒｃ１に基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する劣化判定部と
を具備することを特徴とする電池制御システム。
【請求項７】
請求項５記載の電池性能測定装置と、
前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値を満たせないと判断した場合に警報を発する警報通知部と
をさらに具備することを特徴とする電池制御システム。
【請求項８】
請求項５記載の電池性能測定装置と、
前記二次電池の温度を調整する温度調整装置と、
前記最大出力電力Ｐ（Ｔ）が予め定められた基準値となる温度まで前記温度調整装置に前記二次電池を加温させる温度制御部と
を具備することを特徴とする電池制御システム。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の電池制御システムを具備し、前記二次電池から供給される電力で動作する車両。