(57)【要約】  電池劣化検出装置は、インピーダンス計測部および劣化検出部を備える。インピーダンス計測部は、複数の周波数における電池のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部によって計測される複数の周波数のうち、少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有する。劣化検出部は、インピーダンス計測部によって検出された複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、電池の劣化を検出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
前記インピーダンス計測部により計測された前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、前記電池の劣化を検出する劣化検出部とを備え、
前記複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有すること、を特徴とする電池劣化検出装置。
【請求項２】
前記複数の周波数におけるインピーダンスは、それぞれ０以上の虚数成分を有すること、を特徴とする請求項１に記載の電池劣化検出装置。
【請求項３】
前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分は、虚数成分が正となるインピーダンスの範囲における前記電池のインピーダンスの実数成分の変化の傾向を表すこと、を特徴とする請求項１または２に記載の電池劣化検出装置。
【請求項４】
前記劣化検出部は、前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分の比に基づいて、前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜３のいずれかに一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項５】
前記劣化検出部は、前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分の差分に基づいて、前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜３のいずれかに一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項６】
前記複数の周波数は、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数とを含み、
前記第１の周波数で計測されたインピーダンスの実数成分は、前記電池の集電部における第１の導電路の抵抗成分に対応し、前記第２の周波数で計測されたインピーダンスの実数成分は、前記集電部における第２の導電路の抵抗成分に対応し、
前記第２の導電路は、前記集電部における表皮効果によって前記第１の導電路の一部に構成されること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項７】
前記第１の周波数は、１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満であること、を特徴とする請求項６に記載の電池劣化検出装置。
【請求項８】
前記第２の周波数は、１０ｋＨｚ以上であること、を特徴とする請求項６または７に記載の電池劣化検出装置。
【請求項９】
前記インピーダンス計測部により計測されたインピーダンスの実数成分を予め定められた基準温度での抵抗成分に対応する値に補正する温度補正部をさらに備えること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１０】
前記複数の周波数のうち他の少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、負の虚数成分を有し、
前記劣化検出部は、前記インピーダンス計測部により計測された前記負の虚数成分を有するインピーダンスの実数成分に基づいて前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１１】
前記インピーダンス計測部は、互いに接続された複数の電池を含む電池モジュールの前記複数の周波数におけるインピーダンスを計測し、
前記劣化検出部は、前記電池モジュールの劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１２】
複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
前記インピーダンス計測部により計測された前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、前記電池の内部温度を推定する温度推定部とを備え、
前記複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有すること、を特徴とする電池温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池の劣化を検出するための電池劣化検出装置および電池の内部温度を推定する電池温度推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池等の種々の電池がバックアップ電源または車両電源として使用される場合、瞬時に最大電流で放電可能であることが求められる。しかしながら、電池の状態によっては、電池の本来的な能力が発揮されず、要求される機能を満たさない。電池の本来的な能力を得るためには、電池の状態を適切に監視する必要がある。【０００３】
特許文献１には、複数時点での電流値および端子電圧値に基づいて、電解液抵抗および電極抵抗を算出し、その算出値に基づいて二次電池の寿命を推定する技術が記載されている。特許文献２においては、二次電池の複素インピーダンスが取得され、その複素インピーダンスの周波数変化に二次電池の等価回路がフィッティングされ、等価回路中で反応抵抗を表すコンデンサ要素に基づく値から金属ニッケルの量が演算される。その演算結果に基づいて、二次電池の電池状態が推定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４４５６９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に示されるように、電池の状態として電解液または電極に起因する電池の劣化を検出する方法は知られている。しかしながら、電池の劣化は、他の要因によっても生じ得る。具体的には、電池内の集電部が腐食すると、電池の本来的な能力が発揮されない。特許文献１，２に示される方法では、集電部の腐食による電池の劣化を検出することはできない。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、集電部の腐食による電池の劣化を検出することが可能な電池劣化検出装置を得ることを目的とする。【０００６】
また、電池の状態として電池の内部温度を監視することが求められる。しかしながら、電池の外装温度または電池の周辺部の温度を計測することは可能であっても、電池の内部温度を計測することは困難である。【０００７】
本発明の他の目的は、電池の内部温度を推定することが可能な電池温度推定装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電池劣化検出装置は、複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、インピーダンス計測部により計測された複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、電池の劣化を検出する劣化検出部とを備え、複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有する。【０００９】
本発明に係る電池温度推定装置は  複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、インピーダンス計測部により計測された複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、電池の内部温度を推定する温度推定部とを備え、複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電池劣化検出装置によれば、集電部の腐食による電池の劣化を検出することが可能となる。また、本発明に係る電池温度推定装置によれば、電池の内部温度を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】鉛蓄電池の内部構造を表す模式図を示す。
【図２】鉛蓄電池のインピーダンスナイキスト線図の例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る電池劣化検出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１において計測されるインピーダンスおよび算出されるインピーダンス実数成分について説明するための図である。
【図５】電池の劣化に伴うインピーダンスの変化の第１の例を示す図である。
【図６】一般的な鉛蓄電池における周波数とインピーダンス実数成分との関係を示す図である。
【図７】電池劣化検出装置における電池劣化検出処理を示すフローチャートである。
【図８】電池の劣化に伴うインピーダンスの変化の第２の例を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る電池劣化検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３に係る電池劣化検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態３において計測されるインピーダンスおよび算出されるインピーダンス実数成分について説明するための図である。
【図１２】電池の劣化に伴うインピーダンスの変化の第３の例を示す。
【図１３】実施の形態４に係る電池劣化検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態５に係る電池温度推定装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】電池劣化検出装置および電池温度推定装置の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電池劣化検出装置および電池温度推定装置について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一の部分または同一に相当する部分については、同一符号を付して説明する。また、図面は簡略化して描かれており、寸法および形状は必ずしも正確ではない。
【００１３】
本実施の形態では、電池として鉛蓄電池が用いられるが、他の電池が用いられてもよい。例えば、リチウム／二酸化マンガン電池等の一次電池または他の二次電池についても本発明は有効である。また、電池の形状は限定されず、積層型、巻き型およびボタン型等の種々の形状の電池について本発明は有効である。
【００１４】
［電池の概要］
図１は鉛蓄電池の内部構造を表す模式図を示す。図１に示すように、鉛蓄電池１００は、ケーシングＣＡ、集電体格子ＣＣおよび複数（本例では６つ）の電池要素ＣＥを備える。ケーシングＣＡ内に集電体格子ＣＣが収容される。ケーシングＣＡ内において、集電体格子ＣＣにより複数の電池要素ＣＥが保持される。各電池要素ＣＥは、正極１０１、負極１０２およびセパレータ１０５を含む。正極１０１と負極１０２との間にセパレータ１０５が配置される。ケーシングＣＡは電解液１０３で満たされる。本例において、正極１０１は二酸化鉛（ＰｂＯ２）から構成され、負極１０２は海綿状鉛（Ｐｂ）から構成される。また、電解液としては硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）が用いられる。集電体格子ＣＣは、各正極１０１および各負極１０２の集電体として機能する。集電体格子ＣＣの材料としては、例えば鉛（Ｐｂ）が用いられる。集電体格子ＣＣの材料として、鉛に加えてアンチモン（Ｓｂ）またはスズ（Ｓｎ）等が用いられてもよい。集電体格子ＣＣには、集電体格子ＣＣと同材料からなる複数の配線１０６が接続される。これらの配線１０６により複数の電池要素ＣＥが直列に接続される。集電体格子ＣＣおよび複数の配線１０６により集電部１０４が構成される。
【００１５】
鉛蓄電池１００の放電時には、正極１０１において下式（１）で表される反応が生じ、負極１０２において下式（２）で表される反応が生じる。鉛蓄電池１００の充電時には、正極１０１において下式（１）で表される反応と逆の反応が生じ、負極１０２において下式（２）で表される反応と逆の反応が生じる。
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【００１６】
鉛蓄電池１００に交流電圧または電流を与え、その電流応答または電圧応答に基づいて、鉛蓄電池１００のインピーダンスを計測することができる。インピーダンスは複素数であるため、下式（３）のように、実数成分Ｚｒｅおよび虚数成分ＺｉｍによりインピーダンスＺを表すことができる。
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【００１７】
鉛蓄電池１００のインピーダンスは、インピーダンスナイキスト線図によって表すことができる。図２は、鉛蓄電池１００のインピーダンスナイキスト線図の例を示す図である。横軸がインピーダンスの実数成分Ｚｒｅを表し、縦軸がインピーダンスの虚数成分Ｚｉｍを表す。縦軸の正負は上下に反転されている。
【００１８】
位相の遅れを想定した場合、インピーダンスの絶対値を｜Ｚ｜とし、位相差をφとすると、インピーダンスの実数成分Ｚｒｅは式（４）で表され、インピーダンスの虚数成分Ｚｉｍは式（５）で表される。
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図２のインピーダンスナイキスト線図ＩＣは、一定の周波数範囲におけるインピーダンスの変化を表す。当該周波数範囲は、高周波数範囲、中周波数範囲および低周波数範囲に区分される。高周波数範囲、中周波数範囲および低周波数範囲の順に周波数が高い。図２の例において、インピーダンスナイキスト線図ＩＣは、部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を含む。部分Ｂ１は、略直線状であり、高周波数範囲におけるインピーダンスを表す。部分Ｂ２は、略円弧状であり、中周波数範囲におけるインピーダンスを表す。部分Ｂ３は、略直線状であり、低周波数範囲におけるインピーダンスを表す。部分Ｂ１と部分Ｂ２とは連結点ＣＰ１で互いに連結され、部分Ｂ２と部分Ｂ３とは連結点ＣＰ２で互いに連結される。電池１００の劣化の有無によらず、部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にそれぞれ対応する高周波数範囲、中周波数範囲および低周波数範囲はそれぞれほぼ一定である。
【００１９】
本例では、部分Ｂ１は、虚数成分が０以上となる範囲にあり、部分Ｂ２，Ｂ３は、虚数成分が負となる範囲にある。連結点ＣＰ１における虚数成分は０であり、実数成分はＲｓである。実数成分Ｒｓは、部分Ｂ１，Ｂ２における実数成分のうち最も小さい値である。なお、連結点ＣＰ１における虚数成分が負または正であってもよい。
【００２０】
実数成分Ｒｓは、電解液１０３中の硫酸の抵抗(粘性抵抗)および集電部１０４の電気抵抗（直流抵抗）に対応する。インピーダンスの測定のために鉛蓄電池１００に接続される配線（以下、計測用配線と呼ぶ。）の電気抵抗（直流抵抗）が、実数成分Ｒｓに影響を与えることもある。一般的な金属導体の電気抵抗（直流抵抗）Ｒは、電気抵抗率をρ、導体の断面積をＡ、導体の長さをｌとすると、下式（６）で表される。導体の断面積Ａが小さいと、導体の電気抵抗Ｒは増大する。また、導体の長ｌさが大きいと、導体の電気抵抗Ｒは増大する。
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以下、部分Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３における実数成分の最大値と最小値との差分をそれぞれ実数成分幅ＲＬ，ＲＣｔ，Ｒｄと呼ぶ。実数成分幅ＲＬは、集電部１０４における表皮効果による抵抗成分に対応する。なお、インピーダンスの計測条件によっては、他の成分が実数成分幅ＲＬに影響を与えることもある。例えば、計測用配線の長さまたは厚みが大きい場合、計測用配線の表皮効果による抵抗成分が実数成分幅ＲＬに影響を与える。
【００２１】
表皮効果とは、交流電流が金属導体を流れるときに、導体表面に近い部分（表皮）の電流密度が高くなり、導体表面から離れた部分の電流密度が低くなる現象である。導体内で電流が表面電流の１／ｅとなる深さ（表面からの距離）が、表皮深さと呼ばれる。表皮深さｄは、導体の電気抵抗率をρとし、角周波数をωとし、かつ導体の絶対透磁率をμとすると、下式（７）で表される。
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周波数が高くなるほど電流が導体表面へ集中するため、交流抵抗は高くなる。また導体の厚みが大きいほど表皮効果の影響は大きくなるため交流抵抗は高くなり、導体の厚みが小さいほど表皮効果の影響は小さくなるため交流抵抗は低くなる。
【００２２】
部分Ｂ１における虚数成分は、集電部１０４のインダクタンス成分に対応する。インピーダンスの計測条件によっては、他の成分（例えば計測用配線のインダクタンス成分）が部分Ｂ１における虚数成分に影響を与える場合もある。
【００２３】
部分Ｂ２，Ｂ３に対応するインピーダンスは、正極１０１および負極１０２の反応に起因する。具体的には、部分Ｂ２における実数成分幅ＲＣｔは、正極１０１および負極１０２の反応抵抗（電荷移動抵抗）に対応する。部分Ｂ３における実数成分幅Ｒｄは、正極１０１および負極１０２内における硫酸イオンの拡散抵抗に対応する。部分Ｂ２，Ｂ３における虚数成分は、電気二重層容量等の容量性成分に対応する。
【００２４】
鉛蓄電池１００の劣化の要因として、集電部１０４の腐食、電解液１０３中の水の電気分解、ならびに正極１０１および負極１０２の状態変化がある。例えば、過充電等によって集電体格子ＣＣが腐食すると、集電体格子ＣＣの断面積が減少したり、または集電体格子ＣＣと活物質との密着性が低くなったりする。それにより、集電体格子ＣＣにおける抵抗が増加する。また、過充電等によって電解液１０３中の水が電気分解されると、電解液１０３が減少して正極１０１または負極１０２が露出する。あるいは、電解液１０３の硫酸濃度が上昇することによって集電部１０４の腐食が加速される。さらに、正極１０１において、充放電が繰り返されることによって二酸化鉛が軟化し、軟化の進行によって正極１０１から二酸化鉛が脱落することがある。また、負極１０２において、放電時に生成された硫酸鉛がサルフェーションとして堆積することがある。
【００２５】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る電池劣化検出装置について説明する。本実施の形態に係る電池劣化検出装置は、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化を検出する。以下の説明においては、電池１００のインピーダンスの実数成分をインピーダンス実数成分と呼び、電池１００のインピーダンスの虚数成分をインピーダンス虚数成分と呼ぶ。
【００２６】
図３は実施の形態１に係る電池劣化検出装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、電池１００は、交流源１０８に接続されている。交流源１０８は、電池１００に交流信号を与える。この場合、電池１００に与えられる実効的な電流はＩであり、実効的な電圧はＶである。電池劣化検出装置１０は、インピーダンス計測部１１１および１１２、実数成分算出部１１３および１１４、ならびに劣化検出部１１５を備える。
【００２７】
インピーダンス計測部１１１は、電池１００の電流応答または電圧応答に基づいて、周波数ｆ１における電池１００のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部１１２は、電池１００の電流応答または電圧応答に基づいて、周波数ｆ２における電池１００のインピーダンスを計測する。周波数ｆ１は第１の周波数の例であり、周波数ｆ２は第２の周波数の例である。周波数ｆ１，ｆ２のうち少なくとも一方におけるインピーダンスの虚数成分は正であり、かつ周波数ｆ２が周波数ｆ１より大きくなるように、周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ設定される。本例では、図２のインピーダンスナイキスト線図ＩＣの部分Ｂ１における２点に対応するインピーダンスが計測される。上記のように、部分Ｂ１におけるインピーダンスについては、集電部１０４の表皮効果の影響が支配的となる。
【００２８】
実数成分算出部１１３は、インピーダンス計測部１１１により計測されたインピーダンス（周波数ｆ１で計測されたインピーダンス）の実数成分を算出する。実数成分算出部１１４は、インピーダンス計測部１１２により計測されたインピーダンス（周波数ｆ２で計測されたインピーダンス）の実数成分を算出する。
【００２９】
図４は、図３のインピーダンス計測部１１１，１１２により計測されるインピーダンスおよび図３の実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分について説明するための図である。例えば、インピーダンス計測部１１１が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣの点Ｐ１に対応するインピーダンスを計測し、インピーダンス計測部１１２が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣの点Ｐ２に対応するインピーダンスを計測する。点Ｐ１，Ｐ２は、いずれも部分Ｂ１に含まれる。点Ｐ１の実数成分および虚数成分はそれぞれＲ１１およびＲ２１であり、点Ｐ２の実数成分および虚数成分はそれぞれＲ１２およびＲ２２である。
【００３０】
図３の実数成分算出部１１３は、点Ｐ１の実数成分Ｒ１１を算出し、実数成分算出部１１４は、点Ｐ２の実数成分Ｒ１２を算出する。図３の劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、電池１００の劣化を検出する。本例では、劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化を検出することができる。
【００３１】
図５は、電池１００の劣化に伴うインピーダンスの変化の第１の例を示す図である。図５には、劣化していない電池（以下、未劣化電池と呼ぶ。）１００のインピーダンスナイキスト線図ＩＣ１が実線で示されるとともに、劣化が進行した電池（以下、劣化電池と呼ぶ。）１００のインピーダンスナイキスト線図ＩＣ２が点線で示される。
【００３２】
図５において、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１の実数成分ＲＳ１およびインピーダンスナイキスト線図ＩＣ２の実数成分ＲＳ２は、図２の実数成分ＲＳに相当する。また、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１の実数成分幅ＲＬ１およびインピーダンスナイキスト線図ＩＣ２の実数成分幅ＲＬ２は、図２の実数成分幅ＲＬに相当する。上記のように、実数成分幅ＲＬ１，ＲＬ２は、未劣化電池１００および劣化電池１００の集電部１０４の表皮効果による抵抗成分に対応する。
【００３３】
集電部１０４の腐食は、集電部１０４の表面が電解液１０３として用いられる硫酸と反応することによって進行する。この場合、腐食生成物が生じる一方で、集電部１０４の断面積が減少する。集電部１０４の断面積が減少すると、集電部１０４の厚みが小さくなるため、上記のように、表皮効果の影響は小さくなる。それにより、図５の例のように、劣化電池１００における実数成分幅ＲＬ２は、未劣化電池１００における実数成分幅ＲＬ１よりも小さい。このように、集電部１０４の腐食の有無は、インピーダンス虚数成分が正となる範囲におけるインピーダンス実数成分の変化の傾向として現れる。
【００３４】
劣化検出部１１５は、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分に基づいて、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化の有無を判定する。この場合、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分から、インピーダンス虚数成分が正となる範囲におけるインピーダンス実数成分の変化の傾向が判明する。それにより、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分に基づいて、集電部１０４の腐食の有無を判定することができ、その判定結果に基づいて電池１００の劣化の有無を判定することができる。
【００３５】
例えば、劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１４により算出されたインピーダンス実数成分との比に基づいて電池１００の劣化を検出する。具体的には、図４の例において、Ｒ１１／Ｒ１２が、予め定められたしきい値よりも大きい場合、電池１００が集電部１０４の腐食により劣化していると判定される。
【００３６】
また、劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１４により算出されたインピーダンス実数成分との差分（図４の例では、Ｒ１２−Ｒ１１）に基づいて電池１００の劣化を検出してもよい。例えば、差分Ｒ１２−Ｒ１１が、予め定められたしきい値よりも小さい場合、電池１００が集電部１０４の腐食により劣化していると判定される。
【００３７】
図２の部分Ｂ１におけるインピーダンス実数成分の最小値および最大値が実数成分算出部１１３，１１４によって算出されるように周波数ｆ１，ｆ２が設定されてもよい。その場合、実数成分算出部１１４により算出されるインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１３により算出されるインピーダンス実数成分との差分は、図２の実数成分幅ＲＬに相当する。この場合、集電部１０４の表皮効果による抵抗成分を直接的に算出することができるので、集電部１０４の腐食をより精度良く検出することができる。
【００３８】
さらに、劣化検出部１１５は、インピーダンス計測部１１１により計測されたインピーダンスとインピーダンス計測部１１２により計測されたインピーダンスとの間の傾き（図４の例では、（Ｒ２２−Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ１１））に基づいて電池１００の劣化を検出してもよい。この場合、実数成分算出部１１３，１１４の他に、インピーダンス計測部１１１，１１２により計測されたインピーダンスの虚数成分を算出する虚数成分算出部が設けられる。例えば、傾き（Ｒ２２−Ｒ２１）／（Ｒ１２−Ｒ１１）が、予め定められたしきい値よりも大きい場合、電池１００が集電部１０４の腐食により劣化していると判定される。
【００３９】
電池１００のインピーダンスは、正極１０１および負極１０２の反応、電解液１０３の減液等の種々の要因によって変化する。本実施の形態では、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分の比、差分または傾きに基づいて、種々の要因のうち集電部１０４の表皮効果の影響によるインピーダンスの変化を検出することができる。
【００４０】
周波数ｆ１におけるインピーダンス実数成分および周波数ｆ２におけるインピーダンス実数成分の各々について複数のしきい値が段階的に設定され、算出されたインピーダンス実数成分とそれらの複数のしきい値との比較に基づいて、集電部１０４の腐食による劣化の度合いが判定されてもよい。さらに、算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、電池１００の寿命が判定されてもよい。
【００４１】
周波数ｆ１，ｆ２の設定例について説明する。図６は、一般的な鉛蓄電池における周波数とインピーダンス実数成分との関係を測定した結果を表す図である。図６には、未劣化電池１００および劣化電池１００の各々における周波数とインピーダンス実数成分との関係が示される。横軸は周波数を表し、縦軸はインピーダンス実数成分を表す。図６の例では、未劣化電池１００および劣化電池１００のいずれにおいても、周波数が１ｋＨｚ以下の範囲では、周波数が低くなるにつれてインピーダンス実数成分が増大する。これは、周波数が１ｋＨｚ以下の範囲において、正極１０１および負極１０２の反応の影響が大きくなることによる。周波数が１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満の範囲では、周波数が変化してもインピーダンス実数成分はほとんど変化しない。周波数が１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満の範囲にある場合、図２の連結点ＣＰ１またはその近傍のインピーダンスが計測される。周波数が１０ｋＨｚ以上の範囲では、周波数が高くなるにつれてインピーダンス実数成分が増大する。これは、周波数が１０ｋＨｚ以上の範囲において、集電部１０４の表皮効果の影響が大きくなることによる。
【００４２】
そこで、周波数ｆ１は、１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満の範囲に設定されることが好ましい。また、周波数ｆ２は、１０ｋＨｚ以上の範囲に設定されることが好ましい。これにより、正極１０１および負極１０２の反応に起因した抵抗成分ではなく、集電部１０４の表皮効果に起因した抵抗成分に対応するインピーダンスを適切に計測することができる。なお、図４の例では、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス虚数成分（点Ｐ１，Ｐ２における虚数成分）がいずれも正であるが、インピーダンス虚数成分が正となる範囲におけるインピーダンス実数成分の変化の傾向を求めることが可能であれば、周波数ｆ１におけるインピーダンス虚数成分が負であってもよい。
【００４３】
また、周波数ｆ１において、集電部１０４全体が導電路を構成する状態での抵抗成分がインピーダンス実数成分として取得され、周波数ｆ２において、表皮効果によって集電部１０４の表皮が導電路を構成する状態での抵抗成分がインピーダンス実数成分として取得されるように、周波数ｆ１，ｆ２が設定されることが好ましい。集電部１０４の全体が第１の導電路の例であり、集電部１０４の表皮が第２の導電路の例である。例えば、周波数ｆ１が１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満である場合に、集電部１０４全体が導電路を構成する状態での抵抗成分がインピーダンス実数成分として実数成分算出部１１３により算出される。また、周波数ｆ２が１０ｋＨｚ以上である場合に、集電部１０４の表皮が導電路を構成する状態での抵抗成分がインピーダンス実数成分として実数成分算出部１１４により算出される。
【００４４】
図７は、電池劣化検出装置１０における電池劣化検出処理を示すフローチャートである。図７の処理は、例えば、予め記憶された電池劣化検出プログラムに基づいて実行される。図７の例では、ステップＳ１でインピーダンス計測部１１１が周波数ｆ１における電池１００のインピーダンスを計測し、ステップＳ２でインピーダンス計測部１１２が周波数ｆ２における電池１００のインピーダンスを計測する。ステップＳ３において、実数成分算出部１１３が、ステップＳ１で計測されたインピーダンスに基づいて、周波数ｆ１におけるインピーダンス実数成分を算出する。ステップＳ４において、実数成分算出部１１４が、ステップＳ２で計測されたインピーダンスに基づいて、周波数ｆ２におけるインピーダンス実数成分を算出する。ステップＳ５において、劣化検出部１１５が、ステップＳ３で算出されたインピーダンス実数成分およびステップＳ４で算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、電池１００の集電部１０４が腐食しているか否かを判定する。ステップＳ５で集電部１０４が腐食していると判定された場合、ステップＳ６に進み、集電部１０４が腐食していないと判定された場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ６において、劣化検出部１１５は、集電部１０４の腐食により電池１００が劣化していると判定し、ステップＳ７において、劣化検出部１１５は、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化が生じていないと判定する。このようにして、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化が検出される。
【００４５】
以上のように、実施の形態１に係る電池劣化検出装置１においては、周波数ｆ１，ｆ２における電池１００のインピーダンスが計測され、計測されたインピーダンスの実数成分に基づいて電池１００の劣化が検出される。周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分は、インピーダンス虚数成分が正となる範囲におけるインピーダンス実数成分の変化の傾向を表す。この場合、電池１００の集電部１０４の腐食の有無は、インピーダンス虚数成分が正となる範囲におけるインピーダンス実数成分の変化の傾向として現れる。それにより、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分に基づいて、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化を精度よく検出することができる。
【００４６】
［第１の実施の形態の変形例］
周波数ｆ１，ｆ２における未劣化電池１００のインピーダンス実数成分が予め取得され、そのインピーダンス実数成分に基づいて、実際に劣化の有無を判定すべき電池１００（以下、対象電池１００と呼ぶ。）の劣化が検出されてもよい。例えば、実数成分算出部１１３により周波数ｆ１における未劣化電池１００のインピーダンス実数成分が予め算出され、その算出値が第１の基準値として劣化検出部１１５により記憶される。また、実数成分算出部１１４により周波数ｆ２における未劣化電池１００のインピーダンス実数成分が予め算出され、その算出値が第２の基準値として劣化検出部１１５により記憶される。さらに、実数成分算出部１１３により周波数ｆ１における対象電池１００のインピーダンス実数成分が第１の実測値として算出され、実数成分算出部１１４により周波数ｆ２におけるインピーダンス実数成分が第２の実測値として算出される。第１の実測値と第１の基準値との差分値が第１の差分値として算出され、第２の実測値と第２の基準値との差分値が第２の差分値として算出される。算出された第１および第２の差分値の少なくとも一方が予め定められたしきい値に達した場合に、対象の電池１００が集電部１０４の腐食により劣化していると判定される。
【００４７】
また、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分と電池１００の劣化度合い（容量、容量維持率等）との相関を表すマップが予め用意され、そのマップを用いて、実数成分算出部１１３，１１４による算出結果から対象電池１００の劣化度合いが判定されてもよい。
【００４８】
劣化検出部１１５による検出結果に基づいて、電池１００に処理が行われてもよい。例えば、電池１００の制御電圧（例えば充電電圧）が高い場合、集電部１０４の腐食が進みやすい。そこで、劣化検出部１１５により電池１００が劣化していると判定された場合には、集電部１０４の腐食が進行しにくくなるように、交流源１０８やその他電源による電池１００の制御入出力値や制御電圧、電流を低下してもよい。また、電池１００が寿命であると判定された場合には、電池１００の交換を促すための通知が作業員に与えられてもよい。
【００４９】
劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、電解液１０３の減液または変質による電池１００の劣化の有無を判定してもよい。図８は、電池１００の劣化に伴うインピーダンスの変化の第２の例を示す図である。図８の例は、次の点で図５の例と異なる。
【００５０】
図８の例では、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１の実数成分幅ＲＬ１が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ２の実数成分幅ＲＬ２と等しい。これは、未劣化電池１００と劣化電池１００との間で、集電部１０４の表皮効果による抵抗成分がほぼ等しいことを意味する。すなわち、劣化電池１００に集電部１０４の腐食による劣化がほとんど生じていない可能性が高い。一方、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１の実数成分ＲＳ１が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ２の実数成分ＲＳ２より大きい。この場合、劣化電池１００は、電解液１０３の減液または変質により劣化している可能性が高い。
【００５１】
そこで、周波数ｆ１，ｆ２における対象電池１００のインピーダンス実数成分の差分が、周波数ｆ１，ｆ２における未劣化電池１００のインピーダンス実数成分の差分とほぼ等しい場合であって、周波数ｆ１，ｆ２における対象電池１００のインピーダンス実数成分が周波数ｆ１，ｆ２における未劣化電池１００のインピーダンス実数成分よりそれぞれ大きい場合、劣化検出部１１５は、対象電池１００が電解液１０３の減液または変質により劣化していると判定してもよい。このようにして、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化だけではなく、電解液１０３の減液または変質による電池１００の劣化を検出することができる。
【００５２】
また、図５の例では、劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ２が、未劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ１よりも小さいが、劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ２が、未劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ１よりも大きい場合もあり得る。例えば、集電部１０４が腐食すると、集電部１０４の断面積が減少する一方で、集電部１０４が電流の流れる方向に伸長する場合がある。そのような場合には、上式（７）のｌ（導体の長さ）が大きくなるので、劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ２が未劣化電池１００の実数成分幅ＲＬ１よりも大きくなり得る。
【００５３】
また、本実施の形態では、インピーダンス計測部１１１，１１２によって２点の周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンスが計測されるとともに、実数成分算出部１１３，１１４によって２点の周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分が算出されるが、本発明はこれに限定されない。３点以上の周波数におけるインピーダンスが計測され、かつ３点以上の周波数におけるインピーダンス実数成分が算出されてもよい。その場合、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化検出の精度がより高まる。  
【００５４】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る電池劣化検出装置１０について、上記実施の形態１と異なる点を説明する。図９は、実施の形態２に係る電池劣化検出装置１０の構成を示すブロック図である。図９の電池劣化検出装置１０は、温度補正部２０１をさらに備える。温度補正部２０１は、電池１００の温度を検出し、検出された温度に基づいて実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分を予め定められた基準温度に対応する値に補正する。温度補正部２０１は、電池１００の温度として、例えば、電池１００のケーシングＣＡの表面温度を検出する。
【００５５】
電池１００においては、電解液１０３の温度が高くなるにつれて電解液１０３の粘性が高くなり、電解液１０３の粘性が高くなるにつれて電解液の抵抗は低くなる。すなわち、電解液１０３の温度が高くなるにつれて電解液１０３の抵抗は低くなる。また、温度が高くなるにつれて金属イオンの熱振動が激しくなり、自由電子の移動が妨げられる。そのため、温度が高くなるにつれて集電部１０４の直流抵抗および表皮効果に対応した抵抗は高くなる。したがって、実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分は、電池１００の温度に依存して変化する。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分が、予め定められた基準温度での抵抗成分に対応する値に補正される。劣化検出部１１５は、補正後のインピーダンス実数成分に基づいて、上記第１の実施の形態と同様にして電池１００の劣化を検出する。
【００５７】
例えば、温度補正部２０１は、周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分と、電池１００の温度との関係を表す温度−インピーダンスマップを予め記憶する。温度補正部２０１は、検出された電池１００の温度、および記憶された温度−インピーダンスマップに基づいて、実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分を補正する。
【００５８】
また、インピーダンス実数成分は、電池１００の温度の変化に伴い、略一定の温度係数に従って一次関数的に変化する。そこで、温度補正部２０１は、検出された温度および予め定められた温度係数に基づいて、実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分を基準温度での成分に対応する値に補正してもよい。
【００５９】
さらに、上記のように、図９の実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分の差分は、集電部１０４の表皮効果による抵抗成分に対応する。そこで、温度補正部２０１は、集電部１０４の物性値に基づいて、実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分を基準温度に対応する値に補正してもよい。例えば、集電部１０４の物性値として、集電部１０４の抵抗温度係数αが用いられる。検出温度（現在の温度）Ｔ、基準温度Ｔ０、検出温度Ｔにおけるインピーダンス実数成分Ｒ、基準温度Ｔ０におけるインピーダンス実数成分Ｒ０、および集電部１０４の抵抗温度係数αの関係は、下式（８）によって表される。したがって、下式（８）を用いて、検出温度Ｔ、基準温度Ｔ０およびインピーダンス実数成分Ｒからインピーダンス実数成分Ｒ０を算出することができる。
2019215786.tif 000008
このように、実施の形態２では、環境温度の変化等によって周波数ｆ１，ｆ２におけるインピーダンス実数成分が変化しても、そのインピーダンス実数成分が一定の基準温度に対応するように補正される。それにより、温度の影響を受けることなく、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化を精度良く検出することができる。
【００６０】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３に係る電池劣化検出装置１０について、上記実施の形態１と異なる点を説明する。図１０は、実施の形態３に係る電池劣化検出装置１０の構成を示すブロック図である。図１０の電池劣化検出装置１０は、インピーダンス計測部３０１および実数成分算出部３０２をさらに備える。インピーダンス計測部３０１は、周波数ｆ３における電池１００のインピーダンスを計測する。実数成分算出部３０２は、インピーダンス計測部３０１により計測されるインピーダンスの実数成分を算出する。
【００６１】
周波数ｆ３は、計測されるインピーダンスの虚数成分が負になるように設定される。例えば、図２の連結点ＣＰ２に対応するインピーダンスが計測されるように、周波数ｆ３が設定される。上記のように、負の虚数成分を有する電池１００のインピーダンスは、正極１０１および負極１０２の反応に起因する。
【００６２】
図１１は、図１０のインピーダンス計測部１１１，１１２，３０１により計測されるインピーダンスおよび図３の実数成分算出部１１３，１１４，３０２により算出されるインピーダンス実数成分について説明するための図である。図１１の例は、次の点で図４の例と異なる。図１１の例では、インピーダンス計測部１１１が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣの連結点ＣＰ１に対応するインピーダンスを計測し、実数成分算出部１１３が、連結点ＣＰ１における実数成分Ｒ１３を算出する。実数成分Ｒ１３は、図２の実数成分ＲＳに相当する。インピーダンス計測部１１２および実数成分算出部１１４は、図４の例と同様に、インピーダンスの計測およびインピーダンス実数成分の算出を行う。インピーダンス計測部３０１は、インピーダンスナイキスト線図ＩＣの連結点ＣＰ２に対応するインピーダンスを計測する。実数成分算出部３０２は、連結点ＣＰ２における実数成分Ｒ１４を算出する。
【００６３】
図１２は、電池１００の劣化に伴うインピーダンスの変化の第３の例を示す。図１２の例は、次の点で図５の例と異なる。図１２において、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ１の実数成分幅ＲＣｔ１およびインピーダンスナイキスト線図ＩＣ２の実数成分幅ＲＣｔ２は、図２の実数成分幅ＲＣｔに相当する。上記のように、実数成分幅ＲＣｔ１，ＲＣｔ２は、正極１０１および負極１０２の反応抵抗に対応する。正極１０１および負極１０２の状態変化に伴い、正極１０１および負極１０２の反応抵抗が増大する。そのため、劣化電池１００における実数成分幅ＲＣｔ２は、未劣化電池１００における実数成分幅ＲＣｔ１よりも大きい。
【００６４】
図９の劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３，３０２により算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、正極１０１および負極１０２の状態変化による電池１００の劣化を検出する。実数成分算出部３０２により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分との差分は、図２の実数成分幅ＲＣｔ（図１２の実数成分幅ＲＣｔ１，ＲＣｔ２）に相当する。そこで、図１０の劣化検出部１１５は、実数成分算出部３０２により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分との差分に基づいて、正極１０１および負極１０２の状態変化による電池１００の劣化の有無を判定してもよい。例えば、図１１の実数成分Ｒ１３，Ｒ１４の差分Ｒ１４−Ｒ１３が、予め定められたしきい値よりも大きい場合、電池１００が正極１０１および負極１０２の状態変化により劣化していると判定される。
【００６５】
また、劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部３０２により算出されたインピーダンス実数成分との比に基づいて正極１０１および負極１０２の状態変化による電池１００の劣化を検出してもよい。また、２点以上の周波数で負の虚数成分を有するインピーダンスが計測され、そのインピーダンスの実数成分に基づいて、電池１００の劣化の有無が判定されてもよい。  
【００６６】
実施の形態３では、集電部１０４の腐食による電池１００の劣化、および電解液１０３の減液または変質による電池１００の劣化に加えて、正極１０１および負極１０２の状態変化による電池１００の劣化を検出することができる。また、実施形態１と同様にして、正極１０１および負極１０２の状態変化による電池１００の劣化の度合いを判定することも可能である。また、図９の温度補正部２０１が、図１０の電池劣化検出装置１０に設けられてもよい。
【００６７】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４に係る電池劣化検出装置１０について、上記実施の形態１と異なる点を説明する。図１３は、実施の形態４に係る電池劣化検出装置１０の構成を示すブロック図である。図１３の電池劣化検出装置１０は、電池１００に代えて、電池モジュール６００の劣化を検出する。電池モジュール６００は、互いに直列または並列に接続されたｎ個の電池１００を含む。
【００６８】
インピーダンス計測部１１１は、電池モジュール６００の電流応答または電圧応答に基づいて、周波数ｆ１における電池モジュール６００のインピーダンスを計測する。インピーダンス計測部１１２は、電池モジュール６００の電流応答または電圧応答に基づいて、周波数ｆ２における電池モジュール６００のインピーダンスを計測する。実数成分算出部１１３は、インピーダンス計測部１１１により計測されたインピーダンスの実数成分を算出する。実数成分算出部１１４は、インピーダンス計測部１１２により計測されたインピーダンスの実数成分を算出する。劣化検出部１１５は、実数成分算出部１１３，１１４により算出されたインピーダンス実数成分に基づいて、電池モジュール６００の劣化を検出する。例えば、各電池１００の集電部１０４の腐食による電池モジュール６００の劣化の有無が判定される。
【００６９】
ここで、実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分のうち、ｎ個の電池１００を互いに接続するための配線金属（例えばバスバー）における直流抵抗または表皮効果による抵抗成分（以下、接続抵抗成分と呼ぶ。）が占める割合が大きい場合、電池モジュール６００の劣化を適切に検出できない。
【００７０】
そこで、劣化していない電池モジュール６００（以下、未劣化電池モジュール６００と呼ぶ。）のインピーダンス実数成分に基づいて、実際に劣化の有無を判定すべき電池モジュール６００（以下、対象電池モジュール６００と呼ぶ。）の劣化が検出されてもよい。具体的には、インピーダンス計測部１１１，１１２および実数成分算出部１１３，１１４により、周波数ｆ１，ｆ２における未劣化電池モジュール６００のインピーダンス実数成分が予め取得され、劣化検出部１１５により記憶される。その後、対象電池モジュール６００のインピーダンス計測部１１１，１１２および実数成分算出部１１３，１１４により、周波数ｆ１，ｆ２における対象電池モジュール６００のインピーダンス実数成分が取得される。取得された対象電池モジュール６００のインピーダンス実数成分と、予め記憶された未劣化電池モジュール６００のインピーダンス実数成分との差分が算出され、その差分に基づいて、対象電池モジュール６００の劣化の有無が判定される。
【００７１】
また、接続抵抗成分が予め算出されてもよい。例えば、インピーダンス計測部１１１，１１２および実数成分算出部１１３，１１４により、未劣化電池１００単体のインピーダンス実数成分が取得される。取得された未劣化電池１００単体のインピーダンス実数成分からｎ個の未劣化電池１００を含む電池モジュール６００のインピーダンス実数成分が算出される。一方、インピーダンス計測部１１１，１１２および実数成分算出部１１３，１１４により、未劣化電池モジュール６００のインピーダンス実数成分が算出される。
【００７２】
この場合、実測により得られた未劣化電池モジュール６００のインピーダンス実数成分と、未劣化電池１００単体のインピーダンス実数成分から計算で求められた電池モジュール６００のインピーダンス実数成分との差分は、接続抵抗成分に相当する。そこで、対象電池モジュール６００について、インピーダンス計測部１１１，１１２および実数成分算出部１１３，１１４によりインピーダンス実数成分が取得され、取得されたインピーダンス実数成分から、上記のようにして算出された接続抵抗成分が減算される。これにより、接続抵抗成分を除いた対象電池モジュール６００のインピーダンス実数成分が得られる。そのインピーダンス実数成分に基づいて、対象電池モジュール６００の劣化を適切に検出することができる。
【００７３】
図１３の例では、図３の電池劣化検出装置１０を用いて電池モジュール６００の劣化が検出されるが、図９または図１０の電池劣化検出装置１０を用いて電池モジュール６００の劣化が検出されてもよい。
【００７４】
［実施の形態５］
本発明の実施の形態５に係る電池温度推定装置について説明する。図１４は、実施の形態５に係る電池温度推定装置の構成を示すブロック図である。図１４の電池温度推定装置２０は、以下の点で図１の電池劣化検出装置１０と異なる。
【００７５】
実施の形態５に係る電池温度推定装置２０は、劣化検出部１１５の代わりに、差分算出部４０１および温度推定部４０２を備える。差分算出部４０１は、実数成分算出部１１３により算出されたインピーダンス実数成分と実数成分算出部１１４により算出されたインピーダンス実数成分との差分（以下、差分成分と呼ぶ。）を算出する。温度推定部４０２は、差分算出部４０１により算出された差分成分に基づいて、電池１００の内部温度を推定する。
【００７６】
本例においては、実数成分算出部１１３，１１４により算出されるインピーダンス実数成分が、インピーダンスナイキスト線図ＩＣ（図２）の部分Ｂ１における実数成分の最小値および最大値がとなるように、周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ設定される。この場合、差分成分は、図２の実数成分幅ＲＬに相当し、集電部１０４で生じる表皮効果による抵抗成分に対応する。これにより、温度推定部４０２は、差分算出部４０１により算出された差分成分に基づいて、上式（８）により、電池１００の内部温度を推定することができる。
【００７７】
具体的には、基準温度における差分成分が、基準差分成分として温度推定部４０２により予め記憶される。上式（８）において、差分算出部４０１により算出された差分成分がインピーダンス実数成分Ｒとして用いられ、予め記憶された基準差分成分がインピーダンス実数成分Ｒ０として用いられる。また、基準温度Ｔ０および抵抗温度係数αは既知である。これにより、温度推定部４０２は、上式（８）を用いて現在の温度Ｔを推定することができる。温度推定部４０２は、差分成分と温度との関係を表すマップを用いて、電池１００の内部温度を推定してもよい。
【００７８】
サーミスタまたは熱電対により電池１００の温度を計測する場合、電池１００の外装温度または電池１００の周辺部の温度を計測することは可能であっても、電池１００の内部温度を計測することは困難である。そのため、計測される温度と実際の電池１００の内部温度との間で差が生じ、正確な電池１００の内部温度を取得することができない。それに対して、実施の形態５に係る電池温度推定装置２０によれば、差分算出部４０１により算出される差分成分を用いて、電池１００の内部温度を精度良く推定することができる。
【００７９】
また、推定された内部温度に基づいて、電池１００に処理が行われてもよい。例えば、推定された内部温度が予め定められた上しきい値よりも高い場合に、電池１００の内部温度が低下するように、電池１００の冷却処理が行われてもよい。また、推定された内部温度が予め定められた下しきい値よりも低い場合に、電池１００の内部温度が上昇するように、電池１００の昇温処理が行われてもよい。
【００８０】
［他の実施の形態］
電池劣化検出装置１０および電池温度推定装置２０の各機能は、電子回路等のハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェアで実現されてもよい。図１５は、電池劣化検出装置１０および電池温度推定装置２０の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。図１５の例では、電池劣化検出装置１０および電池温度推定装置２０が、処理装置（プロセッサ）５１および記憶装置（メモリ）５２を備える。処理装置５１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、記憶装置５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上記実施の形態における電池劣化検出装置１０および電池温度推定装置２０の少なくとも一部の機能を実現することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  電池劣化検出装置
２０  電池温度推定装置
１００  電池  
１１１，１１２，３０１  インピーダンス計測部
１１３，１１４，３０２  実数成分算出部
１１５  劣化検出部
２０１  温度補正部
４０１  差分算出部
４０２  温度推定部
【図１】
2019215786.tif 000009
【図２】
2019215786.tif 000010
【図３】
2019215786.tif 000011
【図４】
2019215786.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019215786.tif 000018
【図１１】
2019215786.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
2019215786.tif 000021
【図１４】
2019215786.tif 000022
【図１５】
2019215786.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月31日(2018.8.31)
【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】
複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
前記インピーダンス計測部により計測された前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、前記電池の劣化を検出する劣化検出部とを備え、
前記複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有すること、を特徴とする電池劣化検出装置。
【請求項２】
前記複数の周波数におけるインピーダンスは、それぞれ０以上の虚数成分を有すること、を特徴とする請求項１に記載の電池劣化検出装置。
【請求項３】
前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分は、虚数成分が正となるインピーダンスの範囲における前記電池のインピーダンスの実数成分の変化の傾向を表すこと、を特徴とする請求項１または２に記載の電池劣化検出装置。
【請求項４】
前記劣化検出部は、前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分の比に基づいて、前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜３のいずれかに一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項５】
前記劣化検出部は、前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分の差分に基づいて、前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜３のいずれかに一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項６】
前記複数の周波数は、第１の周波数と、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数とを含み、
前記第１の周波数で計測されたインピーダンスの実数成分は、前記電池の集電部における第１の導電路の抵抗成分に対応し、前記第２の周波数で計測されたインピーダンスの実数成分は、前記集電部における第２の導電路の抵抗成分に対応し、
前記第２の導電路は、前記集電部における表皮効果によって前記第１の導電路の一部に構成されること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項７】
前記第１の周波数は、１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満であること、を特徴とする請求項６に記載の電池劣化検出装置。
【請求項８】
前記第２の周波数は、１０ｋＨｚ以上であること、を特徴とする請求項６または７に記載の電池劣化検出装置。
【請求項９】
前記インピーダンス計測部により計測されたインピーダンスの実数成分を予め定められた基準温度での抵抗成分に対応する値に補正する温度補正部をさらに備えること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１０】
前記複数の周波数のうち他の少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、負の虚数成分を有し、
前記劣化検出部は、前記インピーダンス計測部により計測された前記負の虚数成分を有するインピーダンスの実数成分に基づいて前記電池の劣化を検出すること、を特徴とする請求項１に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１１】
前記インピーダンス計測部は、互いに接続された複数の電池を含む電池モジュールの前記複数の周波数におけるインピーダンスを計測し、
前記劣化検出部は、前記電池モジュールの劣化を検出すること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電池劣化検出装置。
【請求項１２】
複数の周波数における電池のインピーダンスを計測するインピーダンス計測部と、
前記インピーダンス計測部により計測された前記複数の周波数におけるインピーダンスの実数成分に基づいて、前記電池の内部温度を推定する温度推定部とを備え、
前記複数の周波数のうち少なくとも１つの周波数におけるインピーダンスは、正の虚数成分を有すること、を特徴とする電池温度推定装置。
【国際調査報告】
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