(57)【要約】【課題】充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態が終了したタイミングで、内部抵抗等の二次電池の状態を推定することができる電池状態監視装置を提供する。【解決手段】充放電を行う二次電池１の状態を監視する電池状態監視装置２は、二次電池１の電圧を検出する電圧検出部２４と、二次電池１の電流を検出する電流検出部２５と、二次電池１を放電させるための抵抗器２８ａを有する放電回路２８と、二次電池１による充電状態の終了を検知する充電終了検知部と、充電終了検知部にて充電状態の終了が検知された場合、放電回路２８による二次電池１の放電を制御する放電制御部と、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、検出された二次電池１の電圧及び電流に基づいて、二次電池１の状態を推定する推定部とを備える。【選択図】図２
2018013456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視装置であって、
前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
前記二次電池を放電させるための抵抗器を有する放電回路と、
前記二次電池による充電状態の終了を検知する充電終了検知部と、
該充電終了検知部にて充電状態の終了が検知された場合、前記放電回路による前記二次電池の放電を制御する放電制御部と、
充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記電圧取得部及び前記電流取得部にて取得された前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する推定部と
を備える電池状態監視装置。
【請求項２】
前記放電回路は、
前記抵抗器に直列接続された開閉スイッチを備え、該抵抗器及び前記開閉スイッチからなる直列回路は前記二次電池に並列接続されており、
前記放電制御部は、
前記開閉スイッチを閉じることによって、前記二次電池の放電を制御する
請求項１に記載の電池状態監視装置。
【請求項３】
前記放電回路は、
前記抵抗器に直列接続され、前記二次電池を充電させるための電力を蓄えるコンデンサを有し、
更に、前記二次電池による放電状態の終了を検知する放電終了検知部と、
該放電終了検知部にて放電状態の終了が検知された場合、前記放電回路による前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、
前記コンデンサの電圧を取得するコンデンサ電圧取得部と、
前記二次電池の電圧及び前記コンデンサの電圧を比較する比較部と
を備え、
前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧よりも低い場合、前記放電制御部は、前記充電終了検知部にて充電状態の終了が検知されたときに、前記放電回路による前記二次電池の放電を制御し、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧よりも高い場合、前記充電制御部は、前記放電終了検知部にて放電状態の終了が検知されたときに、前記放電回路による前記二次電池の充電を制御する
請求項１に記載の電池状態監視装置。
【請求項４】
前記放電回路は、
前記抵抗器及び前記コンデンサに直列接続された開閉スイッチを備え、前記抵抗器、前記コンデンサ及び前記開閉スイッチからなる直列回路は前記二次電池に並列接続されており、
前記充電制御部及び前記放電制御部は、
前記開閉スイッチを閉じることによって、前記二次電池の充電及び放電を制御する
請求項３に記載の電池状態監視装置。
【請求項５】
前記推定部は、
充電状態及び放電状態が切り替わる時点と、該時点を基準にした所定のタイミングとで、前記電圧取得部及び前記電流取得部にて取得された電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の内部抵抗を算出する
請求項１〜請求項４までのいずれか一項に記載の電池状態監視装置。
【請求項６】
前記抵抗器は、
前記二次電池に接続される負荷を構成する回路から、前記二次電池への電流を制限するためのプリチャージ抵抗である
請求項１〜請求項５までのいずれか一項に記載の電池状態監視装置。
【請求項７】
二次電池と、
前記二次電池にて給電される負荷と、
前記二次電池を充電する発電機と、
前記二次電池及び前記負荷間の通電経路を開閉する負荷リレーと、
前記二次電池及び発電機間の通電経路を開閉する充電リレーと、
請求項１〜請求項６までのいずれか一項に記載の電池状態監視装置と
を備え、
前記電池状態監視装置は、前記二次電池の状態を監視する
電池状態監視システム。
【請求項８】
充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視方法であって、
前記二次電池による充電状態の終了を検知し、
充電状態の終了が検知された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させ、
充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得し、
取得した前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する
電池状態監視方法。
【請求項９】
コンピュータに、充放電を行う二次電池の状態を監視させるための制御プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記二次電池による充電状態の終了を判定させ、
充電状態が終了したと判定された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させるための信号を出力させ、
充電状態及び放電状態が切り替わるタイミングを基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得させ、
取得した電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を算出させる
ための制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池状態監視装置、電池状態監視システム、電池状態監視方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）及びＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）等の車両が普及しつつある。ＨＥＶ及びＥＶは二次電池を搭載している。ＨＥＶは、二次電池に蓄えられた電力を用いてモータを回転させることにより車両を駆動し、あるいはエンジンアシストを行う。このため、ＨＥＶでは、走行に伴って、二次電池の充電と放電の切り替えが頻繁に繰り返される。過放電又は過充電を行うと二次電池を劣化させることになるため、二次電池の充電量を把握しながら充放電を制御する必要がある。また、二次電池の劣化を判定するためには、二次電池の内部抵抗を正確に把握する必要がある。
【０００３】
例えば、二次電池の充放電電流の大きさが所定範囲内の状態で所定時間以上継続したと判定すると、二次電池の充電から放電又は放電から充電への切り替わりが検出されてからの経過時間に基づいて二次電池の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、二次電池の充電及び放電が不規則的に行われるＨＥＶ又は回生システムを搭載する車両においては、所要のタイミングで充放電の切り替わりが発生せず、二次電池の内部抵抗を推定できない状態が長期間続くことがある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態が終了したタイミングで、内部抵抗等の二次電池の状態を推定することができる電池状態監視装置、電池状態監視システム、電池状態監視方法及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本態様に係る電池状態監視装置は、充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視装置であって、前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、前記二次電池を放電させるための抵抗器を有する放電回路と、前記二次電池による充電状態の終了を検知する充電終了検知部と、該充電終了検知部にて充電状態の終了が検知された場合、前記放電回路による前記二次電池の放電を制御する放電制御部と、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記電圧取得部及び前記電流取得部にて取得された前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する推定部とを備える。
【０００８】
本態様に係る電池状態監視システムは、二次電池と、前記二次電池にて給電される負荷と、前記二次電池を充電する発電機と、前記二次電池及び前記負荷間の通電経路を開閉する負荷リレーと、前記二次電池及び発電機間の通電経路を開閉する充電リレーと、前記電池状態監視装置とを備え、前記電池状態監視装置は、前記二次電池の状態を監視する。
【０００９】
本態様に係る電池状態監視方法は、充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視方法であって、前記二次電池による充電状態の終了を検知し、充電状態の終了が検知された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させ、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得し、取得した前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する。
【００１０】
本態様に係る制御プログラムは、コンピュータに、充放電を行う二次電池の状態を監視させるための制御プログラムであって、前記コンピュータに、前記二次電池による充電状態の終了を判定させ、充電状態が終了したと判定された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させるための信号を出力させ、充電状態及び放電状態が切り替わるタイミングを基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得させ、取得した電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を算出させる。
【００１１】
なお、本願は、このような特徴的な推定部を備える電池状態監視装置として実現することができるだけでなく、電池状態監視装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、電池状態監視装置を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記によれば、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態が終了したタイミングで、内部抵抗等の二次電池の状態を推定することができる電池状態監視装置、電池状態監視システム、電池状態監視方法及び制御プログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様にかかる電池状態監視装置を搭載した車両の要部の一構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態１に係る電池状態監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施形態１に係る内部抵抗算出処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施形態１に係る二次電池の等価回路の一例を示す説明図である。
【図６】実施形態１に係る二次電池のインピーダンススペクトルの一例を示す説明図である。
【図７】実施形態１に係る二次電池の開放電圧と充電率との相関関係の一例を示す説明図である。
【図８】実施形態１に係る二次電池の内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係の一例を示す説明図である。
【図９】実施形態２に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。
【図１０】実施形態２に係る電池状態監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】実施形態２に係る電池状態監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】実施形態３に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。
【図１３】実施形態４に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００１５】
（１）本態様に係る電池状態監視装置は、充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視装置であって、前記二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、前記二次電池を放電させるための抵抗器を有する放電回路と、前記二次電池による充電状態の終了を検知する充電終了検知部と、該充電終了検知部にて充電状態の終了が検知された場合、前記放電回路による前記二次電池の放電を制御する放電制御部と、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記電圧取得部及び前記電流取得部にて取得された前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する推定部とを備える。
【００１６】
本態様にあっては、二次電池の充電が終了した場合、放電制御部の制御によって、二次電池から放電回路の抵抗器へ放電が行われる。つまり、二次電池の充電終了時に負荷への放電に切り替わらない状況であっても、二次電池から抵抗器への放電が行われ、充電状態から放電状態へ切り替えられた状況になる。そして、推定部は、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで取得される二次電池の電圧及び電流に基づいて、二次電池の状態を推定する。
従って、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池の状態を推定することができる。
なお、本態様における二次電池には、複数の単電池からなる組電池はもちろん、単電池も含まれる。また、組電池が複数のセル電池ブロックにて構成されている場合、二次電池には、当該セル電池ブロックも含まれる。従って、放電回路を、複数の単電池からなる組電池に設けても良いし、単電池又はセル電池ブロックに設けても良い。なお、言うまでも無く、複数の単電池からなる組電池を備えたシステムにおいて、放電回路を、当該組電池に設けても良いし、単電池又は電池ブロックに設ける構成も本態様に含まれる。
【００１７】
（２）前記放電回路は、前記抵抗器に直列接続された開閉スイッチを備え、該抵抗器及び前記開閉スイッチからなる直列回路は前記二次電池に並列接続されており、前記放電制御部は、前記開閉スイッチを閉じることによって、前記二次電池の放電を制御する構成が好ましい。
【００１８】
本態様にあっては、抵抗器及び開閉スイッチの直列回路からなる簡単かつ低コストな構成で放電回路を構成することができる。放電制御部は、開閉スイッチを閉じる簡単な制御によって、二次電池の放電を制御することができる。
【００１９】
（３）前記放電回路は、前記抵抗器に直列接続され、前記二次電池を充電させるための電力を蓄えるコンデンサを有し、更に、前記二次電池による放電状態の終了を検知する放電終了検知部と、該放電終了検知部にて放電状態の終了が検知された場合、前記放電回路による前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、前記コンデンサの電圧を取得するコンデンサ電圧取得部と、前記二次電池の電圧及び前記コンデンサの電圧を比較する比較部とを備え、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧よりも低い場合、前記放電制御部は、前記充電終了検知部にて充電状態の終了が検知されたときに、前記放電回路による前記二次電池の放電を制御し、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧よりも高い場合、前記充電制御部は、前記放電終了検知部にて放電状態の終了が検知されたときに、前記放電回路による前記二次電池の充電を制御する構成が好ましい。
前記コンデンサの耐圧は、前記二次電池使用時に該二次電池池が取りうる最大の電圧値よりも高い値に設定することが望ましい。
【００２０】
本態様にあっては、コンデンサの電圧が二次電池の電圧よりも高く、二次電池の放電が終了した場合、充電制御部の制御によって、放電回路のコンデンサから二次電池へ充電が行われる。つまり、二次電池の放電終了時に充電状態に切り替わらない状況であっても、放電回路のコンデンサから二次電池への充電が行われ、放電状態から充電状態へ切り替えられた状況になる。そして、推定部は、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで取得される二次電池の電圧及び電流に基づいて、二次電池の状態を推定する。
二次電池の電圧がコンデンサの電圧よりも高く、二次電池の充電が終了した場合、態様（１）と同様、放電制御部の制御によって、二次電池から放電回路の抵抗器へ放電が行われ、二次電池の状態が推定される。
従って、放電状態から充電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池の状態を推定することができる。
【００２１】
（４）前記放電回路は、前記抵抗器及び前記コンデンサに直列接続された開閉スイッチを備え、前記抵抗器、前記コンデンサ及び前記開閉スイッチからなる直列回路は前記二次電池に並列接続されており、前記充電制御部及び前記放電制御部は、前記開閉スイッチを閉じることによって、前記二次電池の充電及び放電を制御する構成が好ましい。
【００２２】
本態様にあっては、抵抗器、コンデンサ及び開閉スイッチの直列回路からなる簡単かつ低コストな構成で放電回路を構成することができる。放電制御部は、開閉スイッチを閉じる簡単な制御によって、二次電池の充電を制御することができる。
【００２３】
（５）前記推定部は、充電状態及び放電状態が切り替わる時点と、該時点を基準にした所定のタイミングとで、前記電圧取得部及び前記電流取得部にて取得された電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の内部抵抗を算出する構成が好ましい。
【００２４】
本態様にあっては、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、推定部は二次電池の内部抵抗を算出することができる。
【００２５】
（６）前記抵抗器は、前記二次電池に接続される負荷を構成する回路から、前記二次電池への電流を制限するためのプリチャージ抵抗である構成が好ましい。
【００２６】
本態様にあっては、負荷を構成する回路から二次電池への大電流を制限するためのプリチャージ抵抗を、放電回路の抵抗器に兼用する。従って、放電回路をより低コストで構成することができる。
【００２７】
（７）本態様に係る電池状態監視システムは、二次電池と、前記二次電池にて給電される負荷と、前記二次電池を充電する発電機と、前記二次電池及び前記負荷間の通電経路を開閉する負荷リレーと、前記二次電池及び発電機間の通電経路を開閉する充電リレーと、態様（１）〜態様（６）までのいずれか一つの電池状態監視装置とを備え、前記電池状態監視装置は、前記二次電池の状態を監視する。
【００２８】
本態様にあっては、充電リレー及び負荷リレーの開閉によって、二次電池の充電状態及び放電状態が切り替えられるところ、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池の状態を推定することができる。
【００２９】
（８）本態様に係る電池状態監視方法は、充放電を行う二次電池の状態を監視する電池状態監視方法であって、前記二次電池による充電状態の終了を検知し、充電状態の終了が検知された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させ、充電状態及び放電状態が切り替わる時点を基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得し、取得した前記二次電池の電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を推定する。
【００３０】
本態様にあっては、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池の状態を推定することができる。
【００３１】
（９）本態様に係る制御プログラムは、コンピュータに、充放電を行う二次電池の状態を監視させるための制御プログラムであって、前記コンピュータに、前記二次電池による充電状態の終了を判定させ、充電状態が終了したと判定された場合、抵抗器を有する放電回路にて前記二次電池を放電させるための信号を出力させ、充電状態及び放電状態が切り替わるタイミングを基準にした所定のタイミングで、前記二次電池の電圧及び電流を取得させ、取得した電圧及び電流に基づいて、前記二次電池の状態を算出させる。
【００３２】
本態様にあっては、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池の状態を推定する処理をコンピュータに実行させることができる。
【００３３】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態１に係る電池状態監視装置、電池状態監視システム、電池状態監視方法及び制御プログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、本発明の一態様にかかる電池状態監視装置２を搭載した車両の要部の一構成例を示すブロック図である。図１に示すように、車両には、二次電池１、電池状態監視装置２、負荷３、発電機４、始動モータ５、鉛電池６、電装品負荷７等が搭載されている。
【００３５】
二次電池１は、例えば複数の単電池を直列接続してなるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等である。なお、リチウムイオン、ニッケル水素電池は二次電池１の一例であり、その種類、出力電圧は特に限定されるものでは無い。また、単一の電池で二次電池１を構成しても良い。
【００３６】
二次電池１の正極には、負荷リレーＳＷ１を介して負荷３に接続されている。負荷３は、例えば車両に搭載されたエアコン等である。また、二次電池１の正極には、充電リレーＳＷ２を介して発電機４に接続されている。発電機４は、例えばガソリンエンジンによって動作し、発電するオルタネータであり、内部に設けられた整流回路により直流の電力を、二次電池１及び鉛電池６へ出力する。
負荷リレーＳＷ１及び充電リレーＳＷ２がオン状態で、ガソリンエンジンが駆動している場合、発電機４から二次電池１に電力が供給され、二次電池１の充電が行われる。負荷リレーＳＷ１がオン状態、充電リレーＳＷ２がオフ状態にある場合、二次電池１から負荷３へ給電される。
【００３７】
電池状態監視装置２は、二次電池１の電圧、電流、温度等を検出し、二次電池１の状態を監視している。例えば、電池状態監視装置２は、二次電池１の内部抵抗を算出し、電池の充電率、劣化度等を監視している。また、電池状態監視装置２は、負荷リレーＳＷ１及び充電リレーＳＷ２の開閉を制御している。電池状態監視装置２の構成及び制御内容の詳細は後述する。
【００３８】
鉛電池６は、車両に搭載された車内灯、パワーウィンド等の電装品負荷７に接続されており、電装品負荷７は鉛電池６の電力によって駆動する。電装品負荷７は、二次電池１に接続される負荷３よりも低負荷で駆動する電装品である。また、鉛電池６には、始動リレーＳＷ３介して始動モータ５に接続されている。始動リレーＳＷ３がオン状態になると、始動モータ５は鉛電池６の電力によって駆動し、ガソリンエンジンが始動する。
【００３９】
図２は、実施形態１に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。電池状態監視システムは、二次電池１、電池状態監視装置２、負荷リレーＳＷ１、充電リレーＳＷ２、負荷３及び発電機４によって構成されている。電池状態監視装置２は、負荷リレーＳＷ１及び充電リレーＳＷ２の開閉を制御すると共に、二次電池１の電圧、電流、温度等を検出し、二次電池１の状態を監視している。例えば、電池状態監視装置２は、二次電池１の内部抵抗を算出し、電池の充電率、劣化度等を監視している。
【００４０】
電池状態監視装置２は、自装置全体の動作を制御する制御部２１、二次電池１の状態を算出する情報処理部２２、記憶部２３、二次電池１を構成する各単電池の電圧を検出する電圧検出部２４と、二次電池１の電流を検出する電流検出部２５と、二次電池１の温度を検出する温度検出部２６と、出力部２７と、放電回路２８とを備える。
【００４１】
電圧検出部２４は、例えば、二次電池１を構成する各単電池の両端電圧を検出し、各単電池の電圧を示す情報を情報処理部２２へ出力する。
【００４２】
電流検出部２５は、例えば、二次電池１の電流を検出するためのシャント抵抗２５ａを備える。シャント抵抗２５ａは、二次電池１に直列接続されている。電流検出部２５は、シャント抵抗２５ａの両端電圧を検出し、検出された両端電圧を電流に換算し、二次電池１の電流を示す情報を情報処理部２２へ出力する。なお、シャント抵抗２５ａを備える構成は電流検出部２５の一例であり、ホール素子を用いて電流を検出する等、公知の電流センサを用いることができる。
【００４３】
温度検出部２６は、例えば、サーミスタ２６ａを備える。温度検出部２６のサーミスタ２６ａは、二次電池１の所定箇所に配されている。温度検出部２６は、サーミスタ２６ａの両端電圧を検出し、検出された両端電圧を温度に換算し、温度を示す情報を情報処理部２２へ出力する。なお、サーミスタ２６ａを備える構成は温度検出部２６の一例であり、測温抵抗体、半導体温度センサ、熱電対等を用いて温度を検出する等、公知の温度センサを用いることができる。
【００４４】
放電回路２８は、直列接続された抵抗器２８ａ及び開閉スイッチ２８ｂを備え、抵抗器２８ａ及び開閉スイッチ２８ｂからなる直列回路は二次電池１の両端に並列接続されている。抵抗器２８ａは、開閉スイッチ２８ｂを閉じた場合に当該抵抗器２８ａを流れる電流が、二次電池１の内部抵抗を所要の精度で測定できる抵抗値に設定すると良い。
【００４５】
出力部２７は、情報処理部２２の制御に従って、放電回路２８の開閉スイッチ２８ｂを開閉させるための信号を出力する。開閉スイッチ２８ｂは、出力部２７から出力された信号に応じて開閉する。なお、開閉スイッチ２８ｂの開閉制御は制御部２１が行っても良い。
【００４６】
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部２１の入出力インタフェースには、情報処理部２２が接続されている。制御部２１は、タイマを用いて二次電池１の状態を監視すべきタイミングを管理しており、所要のタイミングで、二次電池１の状態に係る算出処理を情報処理部２２に指示し、算出結果を情報処理部２２から取得する。
【００４７】
情報処理部２２は、例えば、二次電池１の状態を検出する専用ＬＳＩ（Large-Scale Integration）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等である。情報処理部２２は、制御部２１から算出処理の指示があった場合、電圧検出部２４、電流検出部２５及び温度検出部２６から、二次電池１の電圧、電流及び温度を示す情報を取得し、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等を算出する。また、情報処理部２２は、内部抵抗を算出する際、放電回路２８の開閉スイッチ２８ｂを開閉させ、二次電池１の充電状態及び放電状態が切り替わる状態を作り出す処理を実行する。詳細は後述する。
【００４８】
記憶部２３は、二次電池１の充電率、劣化度等を算出するための情報として、二次電池１の開放電圧と充電率との関係、内部抵抗増加率と放電容量比との関係等を記憶している。
【００４９】
図３は、実施形態１に係る電池状態監視装置２の処理手順の一例を示すフローチャートである。電池状態監視装置２の制御部２１は、二次電池１の内部抵抗を周期的に算出するように構成されており、前回の内部抵抗算出後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。最後に内部抵抗を算出してからの経過時間はタイマによって計時されており、制御部２１は、タイマの計時結果を参照することによって、上記判定を行うことができる。
【００５０】
最後に二次電池１の内部抵抗を算出してから所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御部２１は処理をステップＳ１１へ戻し、待機する。最後に内部抵抗を算出してから所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部２１は、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等の算出を情報処理部２２に指示する（ステップＳ１２）。制御部２１より内部抵抗等の算出指示を受けた情報処理部２２は、二次電池１の内部抵抗を算出する（ステップＳ１３）。
【００５１】
図４は、実施形態１に係る内部抵抗算出処理の一例を示すフローチャートである。情報処理部２２は、以下の処理を実行することにより、二次電池１の内部抵抗を算出する。
【００５２】
情報処理部２２は、充電リレーＳＷ２が閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。つまり、情報処理部２２は、二次電池１が充電状態にあるか否かを判定する。なお、充電リレーＳＷ２の開閉を制御部２１が制御している場合、情報処理部２２は、制御部２１から充電リレーＳＷ２の開閉状態に係る情報を取得し、充電リレーＳＷ２の開閉を判定すれば良い。また、情報処理部２２は、電流検出部２５から取得した電流の向き及び大きさに基づいて、二次電池１が充電状態にあるか否かを判定するように構成しても良い。具体的には、情報処理部２２は、取得した電流が充電方向に流れており、電流の大きさが所定の閾値以上である場合、充電状態にあると判定する。
【００５３】
充電リレーＳＷ２が開状態であると判定した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、情報処理部２２は処理をステップＳ３１へ戻し、待機する。充電リレーＳＷ２が閉状態であると判定した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、二次電池１の電流を電流検出部２５から取得する（ステップＳ３２）。次いで、情報処理部２２は、充電状態にある二次電池１の電流が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３３）。所定値は、二次電池１の内部抵抗を精度良く測定するために必要な電流値であり、例えば１０Ａである。なお、二次電池１の充電電流の値に拘わらず、所要の精度で内部抵抗を測定することができる特性ないし構成である場合、ステップＳ３３の処理を省略しても良い。充電の電流が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、情報処理部２２は、処理をステップＳ３１へ戻す。充電状態にある二次電池１の電流が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、充電リレーＳＷ２が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３４）。つまり、情報処理部２２は、二次電池１の充電状態が終了したか否かを判定する。充電リレーＳＷ２が閉状態であると判定した場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、情報処理部２２は処理をステップＳ３４へ戻し、待機する。充電リレーＳＷ２が開状態であると判定した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、出力部２７から信号を開閉スイッチ２８ｂへ出力し、開閉スイッチ２８ｂを閉じる（ステップＳ３５）。開閉スイッチ２８ｂが閉状態になった場合、二次電池１は放電回路２８へ放電し、電流が二次電池１から抵抗器２８ａへ流れる。
【００５４】
そして、情報処理部２２は、少なくとも二次電池１の電流及び電圧等を、電流検出部２５及び電圧検出部２４から取得する（ステップＳ３６）。そして、情報処理部２２は、開閉スイッチ２８ｂを閉じてから所定の待機時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３７）。所定の待機時間は、二次電池１の充電状態及び放電状態が切り替わった時点を基準にして、二次電池１の内部抵抗を測定するのに適した状況になるまでの時間である。内部抵抗及び待機時間の詳細は後述する。
【００５５】
所定の待機時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ３７：ＮＯ）、情報処理部２２は処理をステップＳ３７へ戻し、待機する。所定の待機時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、再度、少なくとも二次電池１の電流及び電圧等を、電流検出部２５及び電圧検出部２４から取得する（ステップＳ３８）。そして、情報処理部２２は、出力部２７から信号を開閉スイッチ２８ｂへ出力し、開閉スイッチ２８ｂを開く（ステップＳ３９）。次いで、情報処理部２２は、ステップＳ３６及びステップＳ３８にて取得した電圧及び電流によって、二次電池１の内部抵抗を算出し（ステップＳ４０）、内部抵抗算出処理を終える。
【００５６】
なお、上記ステップＳ３４にて充電状態の終了を判定する情報処理部２２は、上記態様（１）に係る放電終了検知部の一例である。上記ステップＳ３６及びステップＳ３８にて電圧及び電流を取得する情報処理部２２は、上記態様（１）に係る電圧取得部及び電流取得部の一例である。上記ステップＳ２５にて二次電池１を放電させる情報処理部２２は、上記態様（１）に係る放電制御部の一例である。上記ステップＳ４０にて内部抵抗を算出する情報処理部２２は、上記態様（１）の推定部の一例である。
【００５７】
以下、上記所定の待機時間、内部抵抗の算出方法について説明する。
図５は、実施形態１に係る二次電池１の等価回路の一例を示す説明図である。二次電池１は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ、界面電荷移動抵抗Ｒｃ、電気二重層キャパシタンスＣ、拡散インピーダンスＺｗで構成される等価回路で表すことができる。より具体的には、二次電池１のインピーダンスは、界面電荷移動抵抗Ｒｃと拡散インピーダンスＺｗとの直列回路に電気二重層キャパシタンスＣを並列接続した回路に更に電解液バルクの抵抗Ｒｓを直列に接続した回路で等価的に表すことができる。
【００５８】
電解液バルクの抵抗Ｒｓは、電解液中でのリチウム（Ｌｉ）イオンの伝導抵抗、正極及び負極での電子抵抗などを含む。界面電荷移動抵抗Ｒｃは、活物質表面における電荷移動抵抗及び被膜抵抗などを含む。拡散インピーダンスＺｗは、活物質粒子内部へのリチウム（Ｌｉ）イオンの拡散過程に起因するインピーダンスである。
【００５９】
図６は、実施形態１に係る二次電池１のインピーダンススペクトルの一例を示す説明図である。図６において、横軸はインピーダンスＺの実数成分Ｚｒを示し、縦軸はインピーダンスＺの虚数成分Ｚｉを示す。二次電池１の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。
ところが、交流インピーダンス法での周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、例えば、１００ｋＨｚから０．０１ｍＨｚへ、あるいは１ＭＨｚから１０μＨｚへ変化させた場合、ある周波数域で、拡散インピーダンスＺｗが増加する。例えば、図６の符号Ａで示す周波数域で、拡散インピーダンスＺｗが増加し始め、二次電池１のインピーダンスが増加することが分かる。つまり、当該周波数域においては、拡散インピーダンスＺｗが二次電池１のインピーダンスに寄与していることが分かる。以下、拡散インピーダンスＺｗが増加し始める周波数域を境界周波数域と称する。
二次電池１のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池１のインピーダンスに寄与するとは、周波数又は角周波数が高周波数から低周波数に向かって小さくなる場合に、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池１のインピーダンスが増加することを意味する。つまり、境界周波数域は、二次電池１のインピーダンスが、電解液バルクの抵抗Ｒｓと界面電荷移動抵抗Ｒｃとの合計値で表すことができ、拡散インピーダンスＺｗによる影響が少ない又は無視することができる程度となる周波数域を意味する。なお、交流インピーダンス法は、二次電池１の等価回路の各要素を特定するために周波数を変化させた交流電圧を二次電池１に印加し、二次電池１から得られる電流信号及び電圧信号を離散フーリエ変換で周波数領域に変換することにより、インピーダンスを求めるものである。
【００６０】
交流電圧の周波数をｆとすると、二次電池１のインピーダンスＺは、式（１）で表すことができる。ここで、ωは角周波数、σは拡散条件に関する定数である。
【００６１】
【数１】
2018013456.tif 000003
【００６２】
式（１）で表されるインピーダンスを周波数毎にプロットしたものが、図６に示すインピーダンススペクトルである。式（１）のインピーダンスＺの実数成分Ｚｒは、式（２）で表すことができ、虚数成分Ｚｉは、式（３）で表すことができる。低周波数領域での軌跡を求めるため、ω＝０を式（２）、式（３）に代入すると、式（４）及び式（５）が得られる。ここで、式（４）及び式（５）からωを消去すると、式（６）が得られる。一方、高周波数領域では、式（１）においてω＝∞とすると、式（７）が得られる。
【００６３】
図６において、ω＝∞の場合に、軌跡が横軸と交差する点でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓとなる。また、半円状の軌跡の中心（横軸と交差する点）でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓ＋Ｒｃ／２となる。また、図６中、符号Ａで示す境界周波数域よりもωが小さくなると、インピーダンスＺの軌跡は直線状に増加していくことが分かる。かかる直線を延長した延長線が横軸と交差する点でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓ＋Ｒ−２σ2 Ｃとなる。符号Ａで示す境界周波数域よりも小さい周波数領域は、リチウムイオンの拡散過程に起因する領域となり、周波数が小さくなるに応じて拡散インピーダンスＺｗが増加する。
【００６４】
前述のとおり、二次電池１の内部抵抗Ｒは、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。また、交流インピーダンス法での周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、境界周波数域で、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池１のインピーダンスが増加する。そこで、拡散インピーダンスＺｗが増加する前の境界周波数域でのインピーダンスＺが二次電池１の内部抵抗Ｒを表すということができる。
【００６５】
また、交流インピーダンス法での周波数ｆと、直流を通電してから測定するまでの待機時間Ｔとの間には、Ｔ＝１／（２×ｆ）という関係がある。すなわち、待機時間Ｔは、例えば、周波数ｆの２倍の逆数という関係から特定することができる。例えば、周波数ｆが５Ｈｚの場合、待機時間Ｔは０．１秒となる。なお、待機時間Ｔを周波数ｆの２倍の逆数とするのは一例であって、例えば、待機時間Ｔを周波数ｆの４倍の逆数としてもよい。
記憶部２３は、このようにして求められる待機時間Ｔを予め記憶している。待機時間Ｔは、二次電池１の特性に応じた固定値であっても良いし、二次電池１の状態及び周囲環境に応じて変動する値であっても良い。待機時間Ｔは、二次電池１の温度、充電率、劣化度等によって変化するため、記憶部２３には、二次電池１の温度、充電率、劣化度等に応じて、予め測定して得た待機時間Ｔを対応付けて記憶させると良い。この場合、情報処理部２２は、待機時間Ｔを記憶部２３から読み出し、温度検出部２６から取得した温度と、前回、算出して得た充電率及び劣化度等に基づいて、対応する待機時間Ｔを特定すれば良い。
【００６６】
情報処理部２２は、ステップＳ３４において充電リレーＳＷ２が開状態にあるか否かを判定し、開閉スイッチ２８ｂを閉じた場合、つまり、二次電池１が充電状態から放電状態に切り替わった時から、上記特定された待機時間Ｔ後に、電圧検出部２４から取得した電圧及び電流検出部２５から取得した電流に基づいて二次電池１の内部抵抗Ｒを算出する。
【００６７】
充電から放電、あるいは放電から充電に切り替わると、二次電池１の内部抵抗Ｒのうち、例えば、拡散インピーダンス及び電荷移動抵抗は一旦リセットされ、通電時間に応じて内部抵抗Ｒが増加し始める。そこで、充電リレーＳＷ２が閉状態から開状態になり、開閉スイッチ２８ｂが閉じられた場合、待機時間Ｔ後の電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得することにより、二次電池１の内部抵抗Ｒを算出することができる。これにより、充放電の切り替え後、短時間、例えば、０．１秒程度で内部抵抗Ｒを求めることができるので、充放電が頻繁に繰り返される場合でも充電又は放電の切り替わり後比較的短時間で二次電池１の内部抵抗Ｒを精度よく算出することができる。
【００６８】
より具体的には、情報処理部２２は、開閉スイッチ２８ｂを閉じたときに取得した電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂ、並びに待機時間Ｔ後に取得した電圧Ｖｃ及び電流Ｉｃに基づいて二次電池１の内部抵抗Ｒを算出する。
【００６９】
２点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池１の内部抵抗Ｒを示す。そこで、内部抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）で算出することができる。これにより、充放電の切り替え後、短時間、例えば、０．１秒程度で内部抵抗を求めることができる。従って、充放電が頻繁に繰り返される場合でも充電又は放電の切り替わり後比較的短時間で二次電池１の内部抵抗を精度よく算出することができる。
【００７０】
以上の通り、内部抵抗の算出を終えた情報処理部２２は、図３に示すように、算出して得た内部抵抗に基づいて、二次電池１の充電率及び劣化度を算出し（ステップＳ１４）、処理を終える。なお、算出された二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等の情報は、例えば記憶部２３に記憶され、制御部２１へ出力される。
【００７１】
以下、充電率及び劣化度の算出方法の詳細を説明する。
情報処理部２２は、ステップＳ１３で算出した内部抵抗Ｒ、電圧検出部２４から取得した電圧Ｖ及び電流検出部２５から取得した電流Ｉに基づいて、二次電池１の開放電圧を算出する。二次電池１の開放電圧をＯＣＶとすると、ＯＣＶ＝Ｖ−Ｖｏで算出することができる。ここで、Ｖｏは過電圧であり、内部抵抗Ｒ×電流Ｉで表される電圧に分極電圧を加えた電圧である。
【００７２】
図７は、実施形態１に係る二次電池１の開放電圧と充電率との相関関係の一例を示す説明図である。図７において、横軸は開放電圧（ＯＣＶ: Open Circuit Voltage）を示し、縦軸は充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を示す。図７に示すように、二次電池１の開放電圧が大きいほど充電率が増加する。なお、図７に例示する開放電圧と充電率との相関関係は、記憶部２３に記憶してもよく、あるいは情報処理部２２が演算によって求めても良い。
【００７３】
情報処理部２２は、上記の方法で算出した開放電圧に基づいて二次電池１の充電率を算出する。上記のように、二次電池１の開放電圧ＯＣＶと充電率（ＳＯＣ）との相関関係を予め定めておくことにより、算出した開放電圧に基づいて二次電池１の充電率を算出することができる。
【００７４】
一方、情報処理部２２は、二次電池１の内部抵抗の初期値Ｒ０に対する現在の内部抵抗Ｒの割合に基づいて二次電池１の劣化度（ＳＯＨ：State Of Health）を算出する。
【００７５】
図８は、実施形態１に係る二次電池１の内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係の一例を示す説明図である。図８において、横軸は内部抵抗増加率を示し、縦軸は放電容量比を示す。放電容量比は、劣化度に対応する。また、温度は２５℃、充電率は５０％である。二次電池１の容量低下は劣化とも相関関係があり、放電容量比が１の場合、劣化度は０とすることができ、放電容量比が減少すると劣化度は大きくなる。図８に示すように、二次電池１の内部抵抗増加率が大きいほど放電容量比が減少し、劣化度（ＳＯＨ）が大きくなる。なお、図８に例示する内部抵抗増加率と放電容量比との相関関係は、記憶部２３に記憶してもよく、あるいは情報処理部２２が演算によって求めても良い。
【００７６】
前述のように、内部抵抗Ｒの増加率と放電容量比との相関関係を予め定めておき、内部抵抗の割合Ｒ／Ｒ０に対応する放電容量比を特定することにより、劣化度（ＳＯＨ）を算出することができる。
【００７７】
このように構成された実施形態１に係る電池状態監視装置２にあっては、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態が終了したタイミングで開閉スイッチ２８ｂを閉じることによって、充電状態から放電状態へ切り替わる状態を作り出すことができる。そして、情報処理部２２は、充電状態及び放電状態が切り替わるタイミングを利用して、二次電池１の状態を推定することができる。
具体的には、電池状態監視装置２は、充電状態及び放電状態の切り替わり時点と、当該時点から所定の待機時間経過時点とにおける二次電池１の電圧及び電流を取得し、取得した電圧及び電流に基づいて、二次電池の内部抵抗を算出することができる。また、電池状態監視装置２の情報処理部２２は、算出して得た内部抵抗に基づいて、二次電池１の充電率、劣化度等を算出することができる。
【００７８】
また、本実施形態１によれば、抵抗器２８ａ及び開閉スイッチ２８ｂの直列回路からなる簡単かつ低コストな構成で放電回路２８を構成することができる。
【００７９】
更に、本実施形態１では、複数の単電池からなる二次電池１の両端に放電回路２８を設ける例を説明したが、組電池を構成する単電池を、電池状態の監視対象である二次電池とし、単電池に放電回路を設け、当該単電池の状態を推定するように電池状態監視装置を構成しても良い。また、組電池を構成するセル電池ブロックを、電池状態の監視対象である二次電池とし、セル電池ブロックに放電回路を設け、当該セル電池ブロックの状態を推定するように電池状態監視装置を構成しても良い。なお、他の実施形態２〜４についても、同様に電池状態の監視対象を、組電池全体、単電池、セル電池ブロックとしても良い。
【００８０】
（実施形態２）
図９は、実施形態２に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。実施形態２に係る電池状態監視装置２０２は放電回路２２８及び電圧検出部２２４の構成、並びに情報処理部２２の処理内容が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８１】
放電回路２２８は、直列接続された抵抗器２２８ａと、開閉スイッチ２２８ｂと、二次電池１を充電するための電力を蓄えるコンデンサ２２８ｃとを備え、抵抗器２２８ａ、開閉スイッチ２２８ｂ及びコンデンサ２２８ｃの直列回路は二次電池１の両端に並列接続されている。開閉スイッチ２２８ｂの開閉は情報処理部２２によって制御されている。なお、開閉スイッチ２２８ｂの開閉制御は制御部２１が行っても良い。
【００８２】
電圧検出部２２４は、二次電池１を構成する各単電池の両端電圧に加え、コンデンサ２２８ｃの電圧を検出し、各単電池の電圧及びコンデンサ２２８ｃの電圧を示す情報を情報処理部２２へ出力する。
【００８３】
図１０及び図１１は、実施形態２に係る電池状態監視装置２０２の処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部２１より内部抵抗等の算出指示を受けた情報処理部２２は、以下の処理を実行することにより、二次電池１の内部抵抗を算出する。
【００８４】
情報処理部２２は、電圧検出部２２４から二次電池１及びコンデンサ２２８ｃの電圧を取得し（ステップＳ２３１）、コンデンサ２２８ｃの電圧が二次電池１の電圧より小さいか否かを判定する（ステップＳ２３２）。コンデンサ２２８ｃの電圧が二次電池１の電圧よりも小さいと判定した場合（ステップＳ２３２：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、実施形態１のステップＳ３１〜ステップＳ４０と同様の処理をステップＳ２３３〜ステップＳ２４２にて実行し、二次電池１の内部抵抗を算出する。ただし、ステップＳ２３３で充電リレーＳＷ２が開状態にあると判定された場合（ステップＳ２３３：ＮＯ）、ステップＳ２３５で、二次電池１の充電電流が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ２３５：ＮＯ）、情報処理部２２は、処理をステップＳ２３１へ戻すように構成されている。
【００８５】
コンデンサ２２８ｃの電圧が二次電池１の電圧以上であると判定した場合（ステップＳ２３２：ＮＯ）、情報処理部２２は、負荷リレーＳＷ１が閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ２４３）。つまり、情報処理部２２は、二次電池１が放電状態にあるか否かを判定する。なお、負荷リレーＳＷ１の開閉を制御部２１が制御している場合、情報処理部２２は、制御部２１から負荷リレーＳＷ１の開閉状態に係る情報を取得し、負荷リレーＳＷ１の開閉を判定すれば良い。また、情報処理部２２は、電流検出部２５から取得した電流の向き及び大きさに基づいて、二次電池１が放電状態にあるか否かを判定するように構成しても良い。具体的には、情報処理部２２は、取得した電流が放電方向に流れており、電流の大きさが所定の閾値以上である場合、放電状態にあると判定する。
【００８６】
負荷リレーＳＷ１が開状態であると判定した場合（ステップＳ２４３：ＮＯ）、情報処理部２２は処理をステップＳ２３１へ戻し、待機する。負荷リレーＳＷ１が閉状態であると判定した場合（ステップＳ２４３：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、二次電池１の電流を電流検出部２５から取得する（ステップＳ２４４）。次いで、情報処理部２２は、放電状態にある二次電池１の電流が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２４５）。放電の電流が所定値以下であると判定した場合（ステップＳ２４５：ＮＯ）、情報処理部２２は、処理をステップＳ２３１へ戻す。充電状態にある二次電池１の電流が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ２４５：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、負荷リレーＳＷ１が開状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２４６）。つまり、情報処理部２２は、二次電池１の放電状態が終了したか否かを判定する。負荷リレーＳＷ１が閉状態であると判定した場合（ステップＳ２４６：ＮＯ）、情報処理部２２は処理をステップＳ２４６へ戻し、待機する。充電リレーＳＷ２が開状態であると判定した場合（ステップＳ２４６：ＹＥＳ）、情報処理部２２は、出力部２７から信号を開閉スイッチ２２８ｂへ出力し、開閉スイッチ２２８ｂを閉じる（ステップＳ２３７）。そして、情報処理部２２は、二次電池１が充電状態から放電状態へ切り替わった場合と同様の手順で、二次電池１の内部抵抗を算出する処理を実行する。
【００８７】
なお、上記ステップＳ２３１にてコンデンサ２２８ｃの電圧を取得する情報処理部２２は、上記態様（３）に係るコンデンサ電圧取得部の一例である。上記ステップＳ２３２にてコンデンサ２２８ｃ及び二次電池１の電圧を比較する情報処理部２２は、上記態様（３）に係る推定部の一例である。上記ステップＳ２４６にて放電状態の終了を判定する情報処理部２２は、上記態様（３）に係る放電終了検知部の一例である。上記ステップＳ２４１にて二次電池１を放電させる情報処理部２２は、上記態様（３）に係る充電制御部の一例である。
【００８８】
このように構成された実施形態２に係る電池状態監視装置２０２によれば、放電状態から充電状態への切り替わり、あるいは充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態及び放電状態が終了したときに、充電状態及び放電状態が切り替わった状況を作り出し、二次電池１の状態を推定することができる。
また、本実施形態２によれば、抵抗器２２８ａ、開閉スイッチ２２８ｂ及びコンデンサ２２８ｃの直列回路からなる簡単かつ低コストな構成で放電回路２８を構成することができる。
【００８９】
（実施形態３）
図１２は、実施形態３に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。実施形態３に係る電池状態監視装置３０２は放電回路３２８及び電圧検出部３２４の構成、並びに情報処理部２２の処理内容が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９０】
負荷リレーＳＷ１には、プリチャージ抵抗３２８ａ及びプリチャージスイッチＳＷ４からなる直列回路が並列接続されている。キャパシタを有する回路からなる負荷３に二次電池１が接続された場合、負荷３から二次電池１に大電流が流れるおそれがある。例えば、インバータを有する負荷３が二次電池１に接続された場合、インバータの平滑コンデンサから数百アンペアの大電流が二次電池１に流れ込み、電池劣化の要因となる。このため、プリチャージ抵抗３２８ａが設けられている。負荷３に二次電池１を接続する場合、先にプリチャージスイッチＳＷ４を閉じることによって、プリチャージ抵抗３２８ａを介して負荷３及び二次電池１を接続する。負荷３から二次電池１に流れ込む電流は、プリチャージ抵抗３２８ａによって制限される。そして、所定時間後、プリチャージスイッチＳＷ４を開き、負荷リレーＳＷ１を閉じる。このように制御することによって、負荷３から大電流が二次電池１に流れ込むことを防止することができる。
【００９１】
実施形態３に係る放電回路３２８は、当該プリチャージ抵抗３２８ａを、実施形態１に係る抵抗器２８ａに兼用して構成されている。具体的には、放電回路３２８は、プリチャージ抵抗３２８ａに加え、開閉スイッチ３２８ｂ及びコンデンサ３２８ｃを備える。開閉スイッチ３２８ｂの一端は、プリチャージ抵抗３２８ａ及びプリチャージスイッチＳＷ４の接続部に接続され、開閉スイッチ３２８ｂの他端部は、一端部が接地されたコンデンサ３２８ｃの他端部に接続されている。開閉スイッチ３２８ｂの開閉は情報処理部２２によって制御されている。なお、開閉スイッチ３２８ｂの開閉制御は制御部２１が行っても良い。
【００９２】
電圧検出部３２４は、実施形態２と同様、二次電池１を構成する各単電池の両端電圧に加え、コンデンサ３２８ｃの電圧を検出し、各単電池の電圧及びコンデンサ３２８ｃの電圧を示す情報を情報処理部２２へ出力する。
【００９３】
制御部２１及び情報処理部２２の処理内容は、実施形態２と同様である。制御部２１は、コンデンサ３２８ｃの電圧が二次電池１の電圧より小さい場合、二次電池１の充電状態から放電状態への切り替わりを発生させ、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等を算出する。コンデンサ３２８ｃの電圧が二次電池１の電圧より大きい場合、制御部２１は、二次電池１の放電状態から充電状態への切り替わりを発生させ、二次電池１の内部抵抗等を算出する。
【００９４】
このように構成された電池状態監視装置３０２によれば、負荷３を構成する回路から二次電池１への大電流を制限するためのプリチャージ抵抗３２８ａを、放電回路３２８の抵抗器に兼用することによって、放電回路３２８をより低コストで構成することができる。
【００９５】
なお、上記実施形態３においては、コンデンサ３２８ｃを設ける例を説明したが、コンデンサ３２８ｃを省略しても良い。この場合、制御部２１及び情報処理部２２は、実施形態１と同様の処理を実行し、二次電池１の充電状態から放電状態への切り替わりを発生させ、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等を算出する。
【００９６】
（実施形態４）
図１３は、実施形態４に係る電池状態監視システムの一構成例を示すブロック図である。実施形態４に係る電池状態監視装置４０２は制御部４２１の構成が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。実施形態１では、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度の算出を専用回路の情報処理部２２がハードウェア的に行う例を説明したが、実施形態４に係る電池状態監視装置４０２は、二次電池１の監視処理をソフトウェア的に実行する例を説明する。
【００９７】
制御部４２１は、例えばＣＰＵ４２１ａ、内部記憶部４２１ｂ、タイマ４２１ｃ、図示しない入出力インタフェース等を有するコンピュータである。内部記憶部４２１ｂは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリである。制御部４２１のＣＰＵ４２１ａは入出力インタフェースを介して電圧検出部２４、電流検出部２５、温度検出部２６及び記憶部４２３に接続している。制御部４２１は記憶部４２３に記憶されている後述の制御プログラム４２３ａを実行することにより、二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等の算出を行う監視処理を実行する。
【００９８】
記憶部４２３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部４２３は、開閉スイッチ２８ｂの開閉を制御することにより、二次電池１の内部抵抗等を算出し、二次電池１を監視する処理を実行するための制御プログラム４２３ａを記憶している。なお、制御プログラム４２３ａは、記録媒体にコンピュータ読み取り可能に記録されている態様でも良い。記憶部４２３は、図示しない読出装置によって記録媒体から読み出された制御プログラム４２３ａを記憶する。記録媒体はＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等の光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等である。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから実施形態１に係る制御プログラム４２３ａをダウンロードし、記憶部４２３に記憶させても良い。
【００９９】
制御部４２１が制御プログラム４２３ａを実行することによって行う処理の内容は、実施形態１の図４に示した処理内容と同様である。
【０１００】
このように構成された実施形態４に係る電池状態監視装置４０２によれば、実施形態１と同様、充電状態から放電状態への切り替わりが発生せずとも、充電状態が終了したタイミングで二次電池１の内部抵抗、充電率、劣化度等を算出することができる。
【０１０１】
なお、上記実施形態４では、実施形態１に係る処理をコンピュータがソフトウェア的に実行する例を説明したが、言うまでもなく、実施形態２及び３に係る処理をコンピュータに実行させるように構成しても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１  二次電池
２，２０２，３０２，４０２  電池状態監視装置
３  負荷
４  発電機
５  始動モータ
６  鉛電池
７  電装品負荷
２１  制御部
２２  情報処理部
２３，４２３  記憶部
２４，２２４，３２４  電圧検出部
２５  電流検出部
２５ａ  シャント抵抗
２６  温度検出部
２６ａ  サーミスタ
２７  出力部
２８，２２８，３２８  放電回路
２８ａ，２２８ａ  抵抗器
２８ｂ，２２８ｂ，３２８ｂ  開閉スイッチ
２２８ｃ，３２８ｃ  コンデンサ
３２８ａ  プリチャージ抵抗
４２１  制御部
４２１ａ  ＣＰＵ
４２１ｂ  内部記憶部
４２１ｃ  タイマ
４２３  記憶部
４２３ａ  制御プログラム
ＳＷ１  負荷リレー
ＳＷ２  充電リレー
ＳＷ３  始動リレー
ＳＷ４  プリチャージスイッチ
【図１】
2018013456.tif 000004
【図２】
2018013456.tif 000005
【図３】
2018013456.tif 000006
【図４】
2018013456.tif 000007
【図５】
2018013456.tif 000008
【図６】
2018013456.tif 000009
【図７】
2018013456.tif 000010
【図８】
2018013456.tif 000011
【図９】
2018013456.tif 000012
【図１０】
2018013456.tif 000013
【図１１】
2018013456.tif 000014
【図１２】
2018013456.tif 000015
【図１３】
2018013456.tif 000016