(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）二次電池の電圧変化を伴う充電中に、前記二次電池の電圧Ｖが所定電圧Ｖpreとなったときの電圧の変化率ｄＶ／ｄｔを求める工程、
（ｂ）前記二次電池の電圧Ｖが所定電圧Ｖpreとなったときの充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔを得る工程、
（ｃ）前記充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、前記電圧の変化率ｄＶ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを算出し、前記算出された比Ｘを基準値Ｘrefと比較する工程、及び
（ｄ）前記工程（ｃ）の比較結果に基づいて、前記二次電池の劣化を判定する工程、を含み、
前記比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを、互いに異なる複数の前記所定電圧Ｖpreについてそれぞれ求める、二次電池の寿命診断方法。
【請求項２】
前記基準値Ｘrefが、前記充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、前記二次電池の前記所定電圧Ｖpreにおける前記電圧の変化率ｄＶ／ｄｔの初期値ｄＶint／ｄｔとの比：ｄＱ／ｄＶintであり、
前記比Ｘが、前記所定電圧Ｖpreに対応して決められる割合αを前記基準値Ｘrefに乗じて得られる値：α・（ｄＱ／ｄＶint）以下であるときに、前記二次電池が劣化していると判定する、請求項１記載の二次電池の寿命診断方法。
【請求項３】
さらに、（ｅ）前記算出された比Ｘ：ｄＱ／ｄＶと、前記基準値Ｘref：ｄＱ／ｄＶintとの比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶ、及び前記二次電池の最大蓄電可能エネルギ量ＱＭの初期値ＱＭintに基づいて、前記二次電池の最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvを算出する工程、を含む、請求項１または２記載の二次電池の寿命診断方法。
【請求項４】
前記比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが、０．４〜１の範囲であるときに、前記最大蓄電可能エネルギ量ＱＭの現在値ＱＭpvを下記式により算出する、請求項３記載の二次電池の劣化診断方法：
ＱＭpv＝ＡＹ＋Ｂ
ただし、Ａ及びＢは、それぞれ定数である。
【請求項５】
前記二次電池の充電が、定電流充電である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池の寿命診断方法。
【請求項６】
充電中の二次電池の電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の充電中に、前記電圧検出手段により検出される二次電池の電圧が所定電圧Ｖpreとなったときの前記二次電池の電圧の変化率ｄＶ／ｄｔを算出する電圧変化率算出手段と、
前記二次電池の充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔを出力する充電電気量変化率出力手段と、
前記電圧の変化率ｄＶ／ｄｔと前記電気量の変化率ｄＱ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを算出し、前記算出された比Ｘを基準値Ｘrefと比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記二次電池の劣化を判定する劣化判定手段と、を含み、
前記比較手段が、前記比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを、互いに異なる複数の前記所定電圧Ｖpreについてそれぞれ求める、二次電池の劣化診断装置。
【請求項７】
さらに、前記比較手段の比較結果、並びに前記二次電池の最大蓄電可能エネルギ量ＱＭの初期値ＱＭintに基づいて、前記二次電池の最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvを算出する算出手段を含む、請求項６記載の二次電池の劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の劣化を、精密に診断するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器や電気自動車の電源として、高容量及び高エネルギ密度の二次電池が望まれている。二次電池は、充放電の繰り返し等により劣化する。二次電池が劣化すると、満充電状態からの放電容量（以下、単に容量という）が低下する。その結果、電気自動車であれば、１回の充電で走行し得る距離は短くなる。したがって、二次電池の劣化に対して、交換等の処置を適切な時期に行えるように、二次電池の劣化を簡易かつ正確に検知し得る方法の開発が求められている。【０００３】
このような観点から、従来、二次電池の開回路電圧と、電流積算による充電容量とに基づいて、二次電池の劣化を判定することが提案されている（特許文献１参照）。ここでは、充電前の二次電池の開回路電圧と、充電後の二次電池の開回路電圧とから容量変化分を算出し、算出された容量変化分を、電流積算による充電容量と比較している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５２７４１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、二次電池は、劣化すると、容量が低下するだけではなく、内部抵抗も変化する。したがって、単に容量の低下を監視するだけでは、二次電池の実際の能力の低下に対応する、正確な劣化判定を行うことは困難である。【０００６】
また、特に二次電池を使用する機器が電気自動車であれば、走行可能距離を正確に予測する必要性があることから、二次電池の劣化を正確に判定する必要性が生じる。このような場合に、上記従来の劣化判定方法では、十分な精度で二次電池の劣化を判定することはできない。【０００７】
そこで、本発明は、二次電池の劣化を簡易かつより正確に判定することを目的とする。また、本発明は、二次電池の劣化の判定結果に基づいて、二次電池に蓄えることができる最大のエネルギ量を推定することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面は、二次電池の電圧変化を伴う充電中に、前記二次電池の電圧の変化率を得る工程、
前記二次電池の充電電気量の変化率を得る工程、並びに
前記充電電気量の変化率及び前記電圧の変化率に基づいて、前記二次電池の劣化を判定する工程、を含む、二次電池の寿命診断方法、に関する。【０００９】
本発明の別の局面は、充電中の二次電池の電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
前記二次電池の充電中に、前記電圧検出手段により検出される二次電池の電圧が所定電圧Ｖpreとなったときの前記二次電池の電圧の変化率ｄＶ／ｄｔを算出する電圧変化率算出手段と、
前記電圧検出手段により検出される二次電池の電圧が所定電圧Ｖpreとなったときの前記二次電池の充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔを出力する充電電気量変化率出力手段と、
前記電圧の変化率ｄＶ／ｄｔと前記電気量の変化率ｄＱ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを算出し、前記算出された比Ｘを基準値Ｘrefと比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づいて、前記二次電池の劣化を判定する劣化判定手段と、を含む、二次電池の劣化診断装置、に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、二次電池の劣化を簡易かつより正確に判定することができる。また、本発明によれば、二次電池の劣化の判定結果に基づいて、二次電池に蓄えることができる最大のエネルギ量を推定することができる。【００１１】
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成及び内容の両方に関し、本発明の他の目的及び特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池の寿命診断方法が適用される充放電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】二次電池の劣化判定の基本原理を示す、劣化度に関するパラメータと、比Ｘとの関係を表すグラフである。
【図３】劣化判定処理のフローチャートである。
【図４】劣化度推定処理のフローチャートである。
【図５】二次電池の劣化度推定の基本原理を示す、劣化度に関するパラメータと、比率Ｙとの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、二次電池の電圧変化を伴う充電中に、ある時点において、二次電池の電圧の変化率を求め、二次電池の充電電気量の変化率を算出し、充電電気量の変化率及び電圧の変化率に基づいて、二次電池の劣化を判定する工程、を含む、二次電池の寿命診断方法に関する。
【００１４】
より具体的には、本発明は、下記の工程：
（ａ）二次電池の電圧変化を伴う充電中に、二次電池の電圧Ｖが所定電圧Ｖpreとなったときの電圧の変化率ｄＶ／ｄｔを求める工程、
（ｂ）二次電池の電圧Ｖが所定電圧Ｖpreとなったときの充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔを得る工程、
（ｃ）充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、電圧の変化率ｄＶ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを算出し、算出された比Ｘを基準値Ｘrefと比較する工程、及び
（ｄ）工程（ｃ）の比較結果に基づいて、二次電池の劣化を判定する工程、を含む二次電池の劣化診断方法である。
【００１５】
本方法によれば、二次電池の電圧変化を伴う充電中の所定電圧Ｖpreにおける電池電圧（閉回路電圧）の変化率ｄＶ／ｄｔと、充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、に基づいて、二次電池の劣化が判定される。ここで、所定電圧Ｖpreは、充電終止電圧よりも低く、かつ放電終止電圧よりも高い、１または複数個の電圧に設定することができる。
【００１６】
このように、所定電圧Ｖpreは任意に設定することができるため、二次電池を所定の充電状態（ＳＯＣ：state of charge、例えばＳＯＣが０％の状態）まで放電した後、その二次電池を満充電状態まで充電する、といった手順を踏むことなく、二次電池の劣化を判定することができる。したがって、より高い頻度で、より簡易に二次電池の劣化を判定することが可能となる。よって、劣化した二次電池を交換する等の必要な処置を、より適切な時期に行うことが可能となる。なお、ＳＯＣは、放電終止電圧及び充電終止電圧で規定される公称容量に関係するパラメータである。二次電池の電圧が放電終止電圧と等しいときのＳＯＣは０％であり、二次電池の電圧が充電終止電圧と等しいときのＳＯＣは１００％である。ＳＯＣ：５０％の放電容量は、ＳＯＣ：１００％の放電容量の１／２である。
【００１７】
そして、電池電圧の変化率ｄＶ／ｄｔとして二次電池の閉回路電圧の変化率を算出するとともに、それと充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔとの比Ｘに基づいて劣化を判定すれば、二次電池の劣化を、容量の変化のみならず、内部抵抗の変化をも基礎として、判定することが可能となる。これにより、二次電池の実際の能力の低下割合、つまり二次電池に蓄えることができる最大のエネルギ量（最大蓄電可能エネルギ量）の低下割合を正確に推定して、二次電池の劣化を判定することが可能となる。
【００１８】
二次電池は、容量が同じであっても、内部抵抗が大きくなると、充電終止電圧に至るまでの充電電気量が小さくなり、放電できるエネルギ量は小さくなる。これに対して、二次電池の充電電気量の一定の変化量あたりの電池電圧（閉回路電圧）の変化量は、内部抵抗が大きくなると、それに応じて大きくなる。
【００１９】
したがって、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを使用することにより、内部抵抗の変化をも基礎として、二次電池の劣化を判定することができる。これにより、例えば電気自動車の電源として使用される二次電池であれば、二次電池の満充電時の実際の走行可能距離が極端に短くなってしまうまで劣化が検知されない、というような誤判定を防止することができる。
【００２０】
さらに、例えば定電流充電中の所定電圧Ｖpreにおける電圧の変化率ｄＶ／ｄｔは、所定電圧Ｖpreと、所定電圧Ｖpreに達した直後の電圧、とに基づいた単純な四則演算で求めることができる。また、充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔは、充電電流Ｉと対応しており、充電電流Ｉから簡単に算出できる。したがって、演算部に、処理速度の大きいＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等を要せず、かつ迅速に劣化判定を行うことができる。
【００２１】
ここで、基準値Ｘrefは、所定電圧における充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、劣化していない初期の二次電池の所定電圧における電圧の変化率（電圧の変化率の初期値ｄＶint）との比：ｄＱ／ｄＶintとすることができる。この場合には、例えば、比Ｘが、所定電圧Ｖpreに対応して決められる割合αを基準値Ｘrefに乗じて得られる値：α・（ｄＱ／ｄＶint）以下であるときに、二次電池が劣化していると判定することができる。ここで、割合αは、例えば０．５〜０．９とすることができる。つまり、比Ｘが初期値の０．５〜０．９の割合まで低下すれば、二次電池が劣化していると判定することができる。
【００２２】
割合αを０．９以下とするのは、αを０．９より大きい値に設定すると、検出精度の高い電圧センサおよび電流センサを使用しない限り、誤判定を招く可能性があるからである。それは、コストを上げる要因となる。
【００２３】
一方、αを０．５より小さい値に設定すると、最大蓄電可能エネルギ量が初期の半分に満たなくなる。その結果、例えば電気自動車であれば、走行可能距離が初期の半分に満たなくなる。加えて、電池の内部抵抗が大きくなるために、充放電時の発熱量も大きくなり、安全性の低下を招くことも考えられる。割合αのより好ましい範囲は、０．６〜０．８である。
【００２４】
本発明の一形態では、さらに、算出された比Ｘ：ｄＱ／ｄＶと、基準値Ｘref：ｄＱ／ｄＶintとの比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶ、及び二次電池の最大蓄電可能エネルギ量ＱＭの初期値ＱＭintに基づいて、二次電池の最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvを算出する工程が実行される。
【００２５】
この構成に依れば、一定の基準で二次電池が劣化したか否かを判定するだけではなく、二次電池の劣化度そのものを、最大蓄電可能エネルギ量ＱＭに関するパラメータで表すことができる。したがって、例えば電気自動車の電源として使用される二次電池であれば、二次電池の満充電時の実際の走行可能距離を、二次電池の充電を行う毎に推定することも可能となる。
【００２６】
本発明者は、０〜１００％のＳＯＣと対応する幅広い所定電圧Ｖpreについて、比Ｘと、最大蓄電可能エネルギ量に関するパラメータ（ここでは、Ｚ：ＱＭpv／ＱＭint）との関係を、一次関数で良好に近似できることを実験により確かめている（図２参照）。図２において、白抜きの四角（□）は、所定電圧Ｖpreが３．９Ｖのときの（Ｘ，Ｚ）をプロットしている。黒塗りの四角（■）は、所定電圧Ｖpreが４Ｖのときの（Ｘ，Ｚ）をプロットしている。
【００２７】
図２に示すように、Ｚ：ＱＭpv／ＱＭintをＸの一次関数で近似した場合の決定係数（寄与率）Ｒ2は、０．９９以上であり、ほぼ１に等しい。したがって、放電終止電圧から充電終止電圧までの幅広い所定電圧Ｖpreを使用して、二次電池の劣化度を高い精度で検知することができるとともに、その時点の最大蓄電可能エネルギ量を高い精度で検知することができる。
【００２８】
本発明の別の一形態では、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶが、互いに異なる複数の所定電圧Ｖpreについてそれぞれ求められる。
この構成により、求められた複数の比Ｘ：ｄＱ／ｄＶの平均値を求め、その平均値を基準値Ｘrefと比較する等して、劣化の判定精度を高めることができる。
【００２９】
本発明のさらに別の一形態では、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが、０．４〜１の範囲であるときに、最大蓄電可能エネルギ量ＱＭの現在値ＱＭpvが下記式：
ＱＭpv＝ＡＹ＋Ｂ
により算出される。ただし、Ａ及びＢは、それぞれ定数である。
【００３０】
上述したとおり、最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvは、初期値ＱＭintと、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶを使用して正確に推定することが可能である。さらに、本発明者等は、Ｚ：ＱＭpv／ＱＭintと、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶとの関係を表すグラフは、所定電圧Ｖpreの値を様々に変えても、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが０．４〜１の範囲であれば、ほとんど重なる直線となることを実験により確かめている（図５参照）。図５において、白抜きの四角（□）は、所定電圧Ｖpreが３．９Ｖのときの（Ｙ，Ｚ）をプロットしている。黒塗りの四角（■）は、所定電圧Ｖpreが４Ｖのときの（Ｙ，Ｚ）をプロットしている。
【００３１】
したがって、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが０．４〜１の範囲であれば、上記式を使用して最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvを算出することもできる。
【００３２】
ここで、本発明は、代表的には、二次電池を定電流充電で充電しているときに適用される。二次電池を定電流充電で充電しているときに適用することにより、最も良好な劣化の判定精度を得ることができるからである。しかしながら、本発明は、充電により電池電圧が変化する充電方法であれば、二次電池を定電流充電で充電しているとき以外にも適用することができる。
【００３３】
例えば、充電状態が低いときには、より大きな充電電流で充電を行い、充電状態がある程度以上に高くなると小さな充電電流で充電を行う、あるいは、その逆、というような制御を行っている場合にも、充電により電池電圧が変化している限り本発明は適用できる。しかしながら、このような制御方法も、各時点では定電流で充電を行っているので、定電流充電の一種と考えることもできる。
【００３４】
また、定電流充電では、ｄＱ／ｄｔは一定の値となる（電気量（Ｑ）＝電流（Ｉ）×時間（ｔ）より）。したがって、比Ｘとして、ｄＱ／ｄＶではなく、ｄｔ／ｄＶを使用しても、劣化の判定及び劣化度の推定を同様に行うことができる。
【００３５】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係る二次電池の寿命診断方法が適用される充放電システムの概略構成をブロック図により示す。図示例の充放電システムは、二次電池としてリチウムイオン二次電池を使用している。リチウムイオン二次電池は、劣化による容量の低下量に対する内部抵抗の増加割合が大きいので、劣化による内部抵抗の変化を加味した判定を行う本発明の適用の必要性が大きいからである。
【００３６】
充放電システム１０は、二次電池（以下、単に電池という）１１と、電池１１の端子電圧を検出する電圧測定部１２と、電池１１の放電電流及び充電電流を測定する電流測定部１３と、電池１１の充放電を制御する制御部１４と、切替回路１７と、を含んでいる。制御部１４は、放電回路１５、充電回路１６、記憶部２１、判定部２２及び演算部２３を含む。
【００３７】
充放電システム１０は、さらに、充電用電源装置１８と、電池１１が供給する電力を消費する負荷機器１９とを含む。充電用電源装置１８は、コンバータ（整流回路）を含み、商用交流電源等の外部電源と接続される。負荷機器１９は、携帯電話、パソコン、携帯型ゲーム機器及び移動機器（例えば電気自動車）等とすることができる。
【００３８】
なお、具体的な負荷機器１９によっては、充放電システム１０を、充電用電源装置１８から負荷機器１９に電力を供給しつつ、負荷機器１９からの回生エネルギや他の電源からの電力により電池１１の充電を行うように構成することも可能である。ここでは、説明を簡略化するために、充放電システム１０を、負荷機器１９が電池１１のみから電力の供給を受けるように構成している。
【００３９】
電池１１は、電圧測定部１２と並列に接続され、電流測定部１３とは直列に接続されている。放電回路１５及び充電回路１６は、それぞれ、一対の端子を有している。なお、電流測定部１３には、電池１１と直列には接続されない電流センサ（ホール素子等を使用した非接触式センサ）を使用することも可能である。
【００４０】
電池１１の正極端子は、電流測定部１３の一方端子と接続され、電流測定部１３の他方端子は切替回路１７と接続される。なお、電流測定部１３に非接触式センサを使用する場合には、電池１１の正極端子は、切替回路１７と直接に接続される。
【００４１】
電池１１の負極端子は、放電回路１５の一方端子、及び充電用電源装置１８の負極端子と接続される。放電回路１５の他方端子は、負荷機器１９の負極側端子と接続される。充電用電源装置１８の正極端子は、充電回路１６の一方端子と接続される。充電回路１６の他方端子は、切替回路１７と接続される。負荷機器１９の正極側端子は、切替回路１７と接続される。
【００４２】
切替回路１７は、電池１１の正極端子と、負荷機器１９の正極側端子との間の接続を制御する放電スイッチと、電池１１の正極端子と充電回路１６の他方端子との接続を制御する充電スイッチとを具備する。
【００４３】
放電スイッチがＯＮされると、充電スイッチはＯＦＦされ、電池１１の正極端子と負荷機器１９の正極側端子とが接続される。放電スイッチがＯＦＦされると、その接続が切断される。
一方、充電スイッチがＯＮされると、放電スイッチはＯＦＦされ、電池１１の正極端子と充電回路１６の他方端子とが接続される。充電スイッチがＯＦＦされると、その接続が切断される。
また、放電スイッチ及び充電スイッチの両方がＯＦＦされると、電池１１は、電圧測定部１２とのみ並列接続される。
【００４４】
以上の構成により、切替回路１７の放電スイッチがＯＮされると、電池１１が負荷機器１９と接続されて、負荷機器１９に電池１１から電力が供給される。
一方、切替回路１７の充電スイッチがＯＮされると、電池１１と充電用電源装置１８とが並列に接続されて、電池１１が充電される。
【００４５】
制御部１４は、演算部２３を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit：マイクロプロセッサ）等、記憶部２１を構成する主記憶装置及び補助記憶装置、及び種々のロジック回路等から構成することができる。制御部１４には、電圧測定部１２及び電流測定部１３により測定された電池１１の端子電圧、充電電流及び放電電流についての情報が入力される。
【００４６】
制御部１４の記憶部２１は、不揮発性メモリから構成することができる。記憶部２１には、基準値Ｘrefに関する情報、所定電圧Ｖpreに関する情報、充電終止電圧に関する情報、放電終止電圧に関する情報、カットオフ電流に関する情報、並びに、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶと劣化度：（１−ＱＭpv／ＱＭint）との関係を示す情報等が格納される。
【００４７】
判定部２２は、比Ｘと、基準値Ｘrefとを比較して、電池１１の劣化を判定する等の判定処理を行う。演算部２３は、電圧測定部１２及び電流測定部１３により測定された電池１１の端子電圧及び充電電流に基づいて、比Ｘと、劣化度：（１−ＱＭpv／ＱＭint）、とを算出する等の演算処理を行う。
【００４８】
図２に、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶと、二次電池の劣化度に関するパラメータＺ：ＱＭpv／ＱＭintとの関係の一例を示す。図示例のグラフのように、充電中の二次電池の電圧が３．９Ｖ及び４Ｖの各場合について、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶと、二次電池の劣化度に関するパラメータＺ：ＱＭpv／ＱＭintとは、ほぼ１に等しい決定係数（寄与率）Ｒ2で、一次関数により良好に近似することが可能である。したがって、比Ｘ：ｄＱ／ｄＶを、基準値Ｘref：ｄＱ／ｄＶintと比較することにより二次電池の劣化度を高い精度で推定することができる。
【００４９】
制御部１４は、充電モード（充電スイッチがＯＮの状態）においては、記憶部２１から充電終止電圧に関する情報を読み出し、読み出された情報を参照し、電圧測定部１２により測定される電池１１の端子電圧が充電終止電圧に達するまで定電流充電を行い、その後、定電圧充電を行う。定電圧充電において、制御部１４は、記憶部２１からカットオフ電流に関する情報を読み出す。そして、読み出された情報を参照し、電流値がカットオフ電流まで低下すると、電池１１の充電を停止し、充放電システム１０を放電モード（放電スイッチがＯＮの状態）に切り替える。
【００５０】
制御部１４は、放電モードにおいては、記憶部２１から放電終止電圧に関する情報を読み出し、読み出された情報を参照して、電圧測定部１２により測定される電池１１の端子電圧が、放電終止電圧に低下するまでの範囲で放電を行う。電池１１の端子電圧が放電終止電圧に達すると、電池１１の放電を停止し、充放電システム１０を充電モード（充電スイッチがＯＮの状態）に切り替える。
【００５１】
次に、図３を参照して、電池１１の劣化を判定する処理を説明する。なお、この処理は、電池１１の電圧が所定電圧Ｖpre以下であり、電池１１が定電流充電されているときに実行される。ただし、所定電圧Ｖpreは、充電終止電圧よりも低く、かつ放電終止電圧よりも高い、１または複数個の任意の電圧に設定することができる。また、電流値を段階的に切り替えるような定電流充電を行っていてもよい。
【００５２】
二次電池の充電が開始される（ステップＳ１）と、電圧測定部１２による電池１１の端子電圧Ｖの測定が開始される（ステップＳ２）。測定された電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが判定部により比較され（ステップＳ３）、電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが一致すると（ステップＳ３でＹｅｓ）、それから所定時間（例えば、1分）経過後の測定電圧Ｖ１が演算部２３により保持される（ステップＳ４）。また、電流測定部１３により、電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが一致したときの、充電電流Ｉが検出される（ステップＳ５）。電圧Ｖが所定電圧Ｖpreよりも小さければ（ステップＳ３でＮｏ）、電圧Ｖが所定電圧Ｖpreに達するまでステップＳ２及びＳ３が繰り返される。
【００５３】
演算部２３により、所定電圧Ｖpreと、測定電圧Ｖ１と、上記所定時間とに基づいて、所定電圧Ｖpreにおける電圧の変化率ｄＶ／ｄｔが算出される（ステップＳ６）。そして、演算部２３により、上記検出された充電電流Ｉから、電池１１の充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔが演算される（ステップＳ７）。なお、所定電圧Ｖpreを複数個設定した場合には、変化率ｄＶ／ｄｔ及びｄＱ／ｄｔの算出は、その複数の所定電圧Ｖpreのそれぞれについて実行することができる。
【００５４】
次に、演算部２３により、充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、電圧の変化率ｄＶ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶが算出される（ステップＳ８）。判定部２２により、上記算出された比Ｘと、基準値Ｘrefに所定割合αを乗じた値α・Ｘrefとが比較され（ステップＳ９）、比Ｘが、上記値α・Ｘref以下であれば（ステップＳ９でＹｅｓ）、電池１１の劣化が検知されたものとして、ユーザに電池１１の劣化を警告するための処理を実行する（ステップＳ１０）。一方、比Ｘが、上記値α・Ｘrefを超えていれば（ステップＳ９でＮｏ）、電池１１の劣化が検知されないものとして、処理を終了する。
【００５５】
ここで、所定割合αは、例えば０．５〜０．９とすることができる。より好ましいαの範囲は、０．６〜０．８である。なお、劣化の判定は、互いに異なる複数の所定電圧Ｖpreのそれぞれについて算出された変化率ｄＶ／ｄｔ及びｄＱ／ｄｔに基づいて実行することができる。このとき、所定電圧Ｖpreを奇数個とし、より個数が多い方の結果を最終的な判定結果とすることができる。
【００５６】
次に、図４を参照して、電池１１の劣化度を推定する処理を説明する。この処理も、電池１１の電圧が所定電圧Ｖpre以下であり、電池１１が定電流充電されているときに実行される。
【００５７】
二次電池の充電が開始され（ステップＳ２１）ると、電圧測定部１２による電池１１の端子電圧Ｖの測定が開始される（ステップＳ２２）。測定された電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが判定部により比較され（ステップＳ２３）、電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが一致すると（ステップＳ２３でＹｅｓ）、それから所定時間（例えば、1分）経過後の測定電圧Ｖ１が演算部２３により保持される（ステップＳ２４）。また、電流測定部１３により、電圧Ｖと所定電圧Ｖpreとが一致したときの、充電電流Ｉが検出される（ステップＳ２５）。電圧Ｖが所定電圧Ｖpreよりも小さければ（ステップＳ２３でＮｏ）、電圧Ｖが所定電圧Ｖpreに達するまでステップＳ２２及びＳ２３が繰り返される。
【００５８】
演算部２３により、所定電圧Ｖpreと、測定電圧Ｖ１と、上記所定時間とに基づいて、所定電圧Ｖpreにおける電圧の変化率ｄＶ／ｄｔが算出される（ステップＳ２６）。そして、演算部２３により、上記検出された充電電流Ｉから、電池１１の充電電気量Ｑの変化率ｄＱ／ｄｔが演算される（ステップＳ２７）。なお、所定電圧Ｖpreを複数個設定した場合には、変化率ｄＶ／ｄｔ及びｄＱ／ｄｔの算出は、その複数の所定電圧Ｖpreのそれぞれについて実行することができる。
【００５９】
次に、演算部２３により、充電電気量の変化率ｄＱ／ｄｔと、電圧の変化率ｄＶ／ｄｔとの比Ｘ：ｄＱ／ｄＶが算出される（ステップＳ２８）。次に、演算部２３により、記憶部からｄＱ／ｄＶintが読み出され、ｄＱ／ｄＶの、ｄＱ／ｄＶintに対する比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが算出される（ステップＳ２９）。
【００６０】
そして、演算部２３により、記憶部からＱＭintに関する情報が読み出され、下記式（１）により、電池１１の最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvが算出され（ステップＳ３０）、さらに、下記式（２）により、電池１１の劣化度Ｌdが算出される（ステップＳ３１）。なお、劣化度Ｌdの算出は、互いに異なる複数の所定電圧Ｖpreのそれぞれについて算出された変化率ｄＶ及びｄＱに基づいて実行することができる。このとき、複数の所定電圧Ｖpreのそれぞれについて算出された劣化度Ｌdの平均値を、最終的な劣化度Ｌdの推定値とすることができる。
ＱＭpv＝ＱＭint×Ｙ                                   （１）
Ｌd＝１−ＱＭpv／ＱＭint                              （２）
【００６１】
ここで、ステップＳ３０のＱＭpvの算出は、下記式（３）によることも可能である。
ＱＭpv＝ＡＹ＋Ｂ                                       （３）
ただし、Ａ及びＢは定数である。
【００６２】
図５に示すように、本発明者等は、ＱＭpv／ＱＭintと、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶとの関係を表すグラフは、所定電圧Ｖpreの値を様々に変えても、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが０．４〜１の範囲であれば、ほとんど重なる直線となることを実験により確かめている。したがって、比率Ｙ：ｄＶint／ｄＶが０．４〜１の範囲であれば、上記式（３）を使用して最大蓄電可能エネルギ量の現在値ＱＭpvを算出することもできる。
なお、定数Ａ及びＢは、実験により決めることができる。
【００６３】
以上、本発明を実施形態により説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、二次電池はリチウムイオン二次電池を例としたが、リチウムイオン二次電池以外の二次電池に適用した場合にも、本発明に依れば、正確な寿命診断が可能である。したがって、本発明は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、携帯機器や移動機器の電源として広く利用される二次電池の寿命を、内部抵抗の変化をも加味して、正確かつ簡易に診断することができる。したがって、本発明は、ノートパソコン、携帯電話、電気自動車等の電源として使用される二次電池に適用するのに非常に有用である。【００６５】
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形及び改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、すべての変形及び改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【符号の説明】
【００６６】
１０…充放電システム、
１１…電池、
１２…電圧測定部、
１３…電流測定部、
１４…制御部、
１９…負荷機器、
２１…記憶部、
２２…判定部、
２３…演算部、
【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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