(57)【要約】【課題】インピーダンスを用いて電池の状態を正確に推定する。【解決手段】電池状態推定装置（１００）は、相異なる複数の温度で電池の複素インピーダンスを取得する取得手段（１１０）と、複素インピーダンスの実数成分及び虚数成分を軸とする複素平面上で、取得された複数の複素インピーダンスの第１所定周波数における値を互いに結んだ直線の傾きを、複素インピーダンスの傾きとして算出する算出手段（１２０）と、複素インピーダンスの傾きと、電池に係る電池状態との関係を予め記憶する記憶手段（１３０）と、算出された複素インピーダンスの傾きと、記憶された関係とに基づいて、電池状態を推定する推定手段（１４０）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なる複数の温度で電池の複素インピーダンスを取得する取得手段と、
前記複素インピーダンスの実数成分及び虚数成分を軸とする複素平面上で、前記取得された複数の前記複素インピーダンスの第１所定周波数における値を互いに結んだ直線の傾きを、前記複素インピーダンスの傾きとして算出する算出手段と、
（ｉ）前記複素インピーダンスの傾きと、（ｉｉ）前記電池に係る電池状態との関係を予め記憶する記憶手段と、
（ｉ）前記算出された前記複素インピーダンスの傾きと、（ｉｉ）前記記憶された関係とに基づいて、前記電池状態を推定する推定手段と
を備えることを特徴とする電池状態推定装置。
【請求項２】
前記取得された複数の前記複素インピーダンスの第２所定周波数における値を互いに結んだ直線と、前記実数成分の軸との交点を基準点として決定する決定手段と、
前記算出された前記複素インピーダンスの傾きを、前記基準点と前記複素インピーダンスの前記第１所定周波数における値とを結んだ直線の傾きに補正する補正手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電池状態推定装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記第２所定周波数を変化させて前記交点を複数算出し、算出された複数の前記交点の分布が収束する収束値に対応する点を前記基準点として決定することを特徴とする請求項２に記載の電池状態推定装置。
【請求項４】
前記第２所定周波数は、前記複素平面上における前記複素インピーダンスの円弧成分に対応する周波数であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電池状態推定装置。
【請求項５】
前記電池状態は、前記電池の充電量を示す値を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池状態推定装置。
【請求項６】
前記電池の充電を実行可能な充電手段と、
前記電池の充電量を示す値が満充電に対応する値である場合に、前記充電手段による充電を停止させる停止手段と
を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の電池状態推定装置。
【請求項７】
前記電池状態は、前記電池の劣化度を示す値を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電池状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される電池の状態を推定する電池状態推定装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、電池のインピーダンスを解析することで、電池の充電量や劣化状態等を推定するものが知られている。例えば特許文献１では、周波数の異なる２つ以上の複素インピーダンスを結んだ直線の傾き角度から、電池の充電量を検出するという技術が提案されている。また特許文献２では、蓄電装置内のイオンが追従し難い周波数の信号で内部インピーダンスを測定し、測定値から蓄電装置内部の温度を算出するという技術が提案されている。
【０００３】
また、電池のインピーダンスを算出する方法として、例えば特許文献３では、入力した矩形波信号に対する応答信号をフーリエ変換し、算出された周波数特性に基づいて電気化学セルのインピーダンス特性を算出するという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１３／１１４６６９号
【特許文献２】国際公開２０１３／０１８６４１号
【特許文献３】特開２０１４−１２６５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池のインピーダンスは、電荷移動等に起因するため、温度依存性が極めて大きい。このため、例えば±５℃程度の温度変化でも、インピーダンスに基づいて電池の状態を推定することは難しくなる。
【０００６】
電池の温度は温度センサ等を用いて検出することもできるが、このようなセンサで検出された温度と、実際の電池内部の温度とは必ずしも一致しない。また、電池内には面内或いは空間内温度バラツキが存在しているため、インピーダンスと対応づけるべき温度をピンポイントで検出することも難しい。なお、特許文献２に記載の技術では、温度依存性の影響を受け難い周波数領域を用いて電池の内部温度を検出しているが、高い周波数領域の抵抗成分には、端子抵抗、電極体内部の電子抵抗、電解質抵抗があり、温度依存性を示す電解質抵抗以外の抵抗が変化すると、測定精度が極端に低下してしまう。
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、インピーダンスを用いて電池の状態を検出するものであるが、電池の温度については何ら考慮されていない。このため、周波数が同一であっても電池の温度次第では検出されるインピーダンスの値が異なる値となり、結果として、電池の状態を正確に検出できなくなるという技術的問題点が生ずる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インピーダンスを用いて電池の状態を正確に推定することが可能な電池状態推定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電池状態推定装置は、相異なる複数の温度で電池の複素インピーダンスを取得する取得手段と、前記複素インピーダンスの実数成分及び虚数成分を軸とする複素平面上で、前記取得された複数の前記複素インピーダンスの第１所定周波数における値を互いに結んだ直線の傾きを、前記複素インピーダンスの傾きとして算出する算出手段と、（ｉ）前記複素インピーダンスの傾きと、（ｉｉ）前記電池に係る電池状態との関係を予め記憶する記憶手段と、（ｉ）前記算出された前記複素インピーダンスの傾きと、（ｉｉ）前記記憶された関係とに基づいて、前記電池状態を推定する推定手段とを備える。
【００１０】
本発明の電池状態推定装置によれば、相異なる複数の温度で取得された複素インピーダンスから、複素平面上での複素インピーダンスの傾きが算出される。この複素インピーダンスの傾きを用いれば、複素インピーダンスの温度依存性による影響を排除して、正確な電池状態を推定できる。ここに「電池状態」とは、例えば、充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）や劣化状態（ＳＯＨ：State Of Health）などの、時間の経過と共に変化し得る或いは時刻により異なり得る、電池の定量的な或いは定性的な性質をいい、ここでは特にデータとして示されるものをいう。従って、本発明によれば、電池状態を推定するに際し、高精度な温度検出や温度調整等を行うことなく、好適に電池状態を推定できる。
【００１１】
本発明の電池状態推定装置の一態様では、前記取得された複数の前記複素インピーダンスの第２所定周波数における値を互いに結んだ直線と、前記実数成分の軸との交点を基準点として決定する決定手段と、前記算出された前記複素インピーダンスの傾きを、前記基準点と前記複素インピーダンスの前記第１所定周波数における値とを結んだ直線の傾きに補正する補正手段とを更に備える。
【００１２】
この態様によれば、複素インピーダンスの傾きを示す直線と実数成分の軸との交点が基準点として決定され、基準点を通る直線に基づいて、複素インピーダンスの傾きが補正される。従って本態様によれば、電池状態を推定するに際し、複素インピーダンスの温度依存性による影響をより好適に排除することができ、正確に電池状態を推定することが可能となる。
【００１３】
本発明の電池状態推定装置の一態様では前記決定手段は、前記第２所定周波数を変化させて前記交点を複数算出し、算出された複数の前記交点の分布が収束する収束値に対応する点を前記基準点として決定する。
【００１４】
この態様によれば、第２所定周波数を変化させて算出された複数の交点に基づいて基準点が決定され、この基準点を通る直線に基づいて、複素インピーダンスの傾きが補正される。なお、「交点の分布が収束する」とは、複数の交点が、特定の周波数範囲において実数軸上の１つの点に近付く若しくは集まる、又は実数軸上の極めて狭い範囲内に位置することを意味する。例えば、このように収束する複数の交点の位置を平均した値が、基準点として決定される。このようにすれば、複素インピーダンスの温度依存性による影響をより好適に排除することが可能な基準点を決定することができる。
【００１５】
上述した基準点を用いて複素インピーダンスの傾きを補正する態様では、前記第２所定周波数は、前記複素平面上における前記複素インピーダンスの円弧成分に対応する周波数であってもよい。
【００１６】
電池の複素インピーダンスを複素平面上にプロット（コールコールプロット）すると、その一部が半円を描く。この円弧成分に対応する周波数を第２所定周波数として用いた場合でも、適切な基準点を決定することが可能である。
【００１７】
本発明の電池状態推定装置の他の態様では、前記電池状態は、前記電池の充電量を示す値を含む。
【００１８】
この態様によれば、温度の影響を受けることなく、電池の充電量を示す値（例えば、ＳＯＣ）を推定することができる。
【００１９】
上述した電池状態が電池の充電量を示す値を含む態様では、前記電池の充電を実行可能な充電手段と前記電池の充電量を示す値が満充電に対応する値である場合に、前記充電手段による充電を停止させる停止手段とを更に備える。
【００２０】
この場合、電池の満充電（即ち、それ以上の充電を行うべきでない状態）を適切に判定し、過充電を防止することが可能である。
【００２１】
本発明の電池状態推定装置の他の態様では、前記電池状態は、前記電池の劣化度を示す値を含む。
【００２２】
この態様によれば、温度の影響を受けることなく、電池の劣化状態を示す値（例えば、ＳＯＨ）を推定することができる。
【００２３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る電池状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る電池状態推定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】ＳＯＣ９０％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。
【図４】ＳＯＣ９５％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。
【図５】ＳＯＣ１００％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。
【図６】複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を示すマップである。
【図７】第２実施形態に係る電池状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態に係る電池状態推定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点を示すグラフである。
【図１０】複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点の分布が、特定の周波数帯で収束することを示すグラフである。
【図１１】原点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図である。
【図１２】補正基準点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図である。
【図１３】補正前及び補正後の複素インピーダンスの傾きの周波数特性をＳＯＣ別に示す図である。
【図１４】複素インピーダンスの円弧成分を示すグラフである。
【図１５】複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点の分布が、円弧成分に対応する周波数においても収束することを示すグラフである。
【図１６】全固体電池における複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図（その１）である。
【図１７】全固体電池における複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図（その２）である。
【図１８】第３実施形態に係る電池状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】第３実施形態に係る電池状態推定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図２０】バッテリ初期品の複素インピーダンスを示すグラフである。
【図２１】バッテリ劣化品の複素インピーダンスを示すグラフである。
【図２２】バッテリ初期品及び劣化品における複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面を参照しながら、本発明の電池状態推定装置の実施形態について説明する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る電池状態推定装置１００について説明する。以下では、電池状態推定装置１００が、車両のバッテリに係る電池状態を推定する装置として構成されている場合を例に挙げて説明する。
【００２７】
（１）装置構成
まず、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００は、車両のバッテリ１０に電気的に接続された電子ユニットであり、バッテリ１０の電池状態であるＳＯＣを推定する装置として構成されている。なお、バッテリ１０は、「電池」の一具体例であり、例えばリチウムイオン電池等の充電可能な液系二次電池として構成されている。
【００２９】
電池状態推定装置１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、インピーダンス取得部１１０、傾き算出部１２０、記憶部１３０、電池状態推定部１４０を備えて構成されている。
【００３０】
インピーダンス取得部１１０は、「取得手段」の一具体例であり、バッテリ１０の複素インピーダンスを取得可能に構成されている。インピーダンス取得部１１０は、例えばバッテリ１０に対して周波数を変化させながら交流電圧を印加することで、複素インピーダンスを取得する。なお、複素インピーダンスの取得方法には既存の技術を適宜採用できるため、ここでの詳細な説明は省略する。インピーダンス取得部１１０で取得されたバッテリ１０の複素インピーダンスは、傾き算出部１２０に出力される構成となっている。
【００３１】
傾き算出部１２０は、「算出手段」の一具体例であり、バッテリ１０の複素インピーダンスの傾きを算出可能に構成されている。傾き算出部１２０は、インピーダンス取得部１１０で取得された複数の複素インピーダンスを複素平面上にプロットし、複数の複素インピーダンスの各々の第１所定周波数に対応する値同士を結ぶ直線を描き、その直線の傾きを複素インピーダンスの傾きとして算出する。「第１所定周波数」は、複素インピーダンスの傾きを算出するために予め設定される値であり、複素インピーダンスを取得するためにバッテリ１０に印加される交流電圧の周波数の範囲内から適宜選択される。傾き算出部１２０で算出された複素インピーダンスの傾きは、電池状態推定部１４０に出力される構成となっている。
【００３２】
記憶部１３０は、「記憶手段」の一具体例であり、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）等を含んで構成されている。記憶部１３０は、事前のシミュレーション結果等から導き出されたバッテリ１０の複素インピーダンスの傾きと、ＳＯＣとの関係を記憶している。より具体的には、例えばＳＯＣが判明している状態で複素インピーダンスの傾きを算出するという作業を、ＳＯＣを変化させながら繰り返し、その際の複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとを関連付けたものが、記憶部１３０に記憶されている。なお、複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係が特定の数式で表せるような場合には、記憶部１３０は、その数式を記憶していてもよい。記憶部１３０に記憶された情報は、電池状態推定部１４０に適宜出力される構成となっている。
【００３３】
電池状態推定部１４０は、「推定手段」の一具体例であり、バッテリ１０の複素インピーダンスの傾きから、ＳＯＣを推定可能に構成されている。電池状態推定部１４０は、傾き算出部１２０で算出された複素インピーダンスと、記憶部１３０から読み出した複素インピーダンス及びＳＯＣの関係とに基づいて、バッテリ１０のＳＯＣを推定する。電池状態推定部１４０は、推定したバッテリ１０のＳＯＣの値を出力可能に構成されている。
【００３４】
（２）動作説明
次に、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００の動作について、図２を参照して簡単に説明する。図２は、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。
【００３５】
図２に示すように、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００の動作時には、まずインピーダンス取得部１１０が、バッテリ１０の複素インピーダンスを、バッテリ１０の内部温度が相異なる複数の温度条件下で取得する（ステップＳ１０１）。即ち、インピーダンス取得部１１０は、相異なる温度に対応する複数の複素インピーダンスを取得する。この際、複数の複素インピーダンスの各々は、推定しようとする電池状態（ここでは、ＳＯＣ）が互いに同じ、或いはほとんど同じとみなせる状態で夫々取得されることが好ましい。よって、複数の複素インピーダンスが長期間かけて取得されることは好ましくない。なお、バッテリ１０の温度は極めて少量の放電等でも大きく変動するため、ＳＯＣがほぼ同じ状態でも、相異なる複数の温度条件下で複素インピーダンスを取得することができる。
【００３６】
複素インピーダンスが取得されると、傾き算出部１２０は、取得された複数の複素インピーダンスから、複素インピーダンスの傾きを算出する（ステップＳ１０２）。以下では、複素インピーダンスの傾きについて、図３から図５を参照して具体的に説明する。図３は、ＳＯＣ９０％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。図４は、ＳＯＣ９５％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。図５は、ＳＯＣ１００％時の複素インピーダンスの傾きの一例を示すグラフである。
【００３７】
なお、図３から図５では、説明の便宜上、バッテリ１０のＳＯＣが正確に分かっている状態で取得された複素インピーダンスが示されている。また、複素インピーダンスが取得された際のバッテリ１０の温度についても、５℃、０℃、−５℃と正確に分かっている状態であるが、複素インピーダンスの傾きを算出する際には、必ずしもバッテリ１０の正確な温度が判明していることは要求されない（即ち、相異なる温度で取得されたものであれば、具体的な温度の値は不明であってもよい）。
【００３８】
図３に示すように、バッテリ１０のＳＯＣが９０％である場合、バッテリ１０の温度が５℃、０℃、−５℃の状態で取得された複素インピーダンスを複素平面上に夫々プロットすると、温度が低くなる毎に右側にスライドするような別曲線として描かれる。これらの複素インピーダンスの第１所定周波数（ここでは、１５．８ｍＨｚ）に対応する値を結ぶ直線（具体的には、当該値から導出される近似直線）を描くと、その直線の傾きは“−０．１６３”となる。よって、この場合の複素インピーダンスの傾きは、“−０．１６３”として算出される。
【００３９】
図４に示すように、バッテリ１０のＳＯＣが９５％である場合、バッテリ１０の温度が５℃、０℃、−５℃の状態で取得された複素インピーダンスを複素平面上に夫々プロットし、これらの複素インピーダンスの第１所定周波数（即ち、１５．８ｍＨｚ）に対応する値を結ぶ直線を描くと、その直線の傾きは“−０．１８７”となる。よって、この場合の複素インピーダンスの傾きは、“−０．１８７”として算出される。
【００４０】
図５に示すように、バッテリ１０のＳＯＣが１００％である場合、バッテリ１０の温度が５℃、０℃、−５℃の状態で取得された複素インピーダンスを複素平面上に夫々プロットし、これらの複素インピーダンスの第１所定周波数（即ち、１５．８ｍＨｚ）に対応する値を結ぶ直線を描くと、その直線の傾きは“−０．３１２”となる。よって、この場合の複素インピーダンスの傾きは、“−０．３１２”として算出される。
【００４１】
なお、ここでの複素インピーダンスの傾きは、実数成分と虚数成分との変化量の割合に相当する値として算出されているが、直線の角度を複素インピーダンスの傾きとして算出するようにしてもよい。
【００４２】
図２に戻り、複素インピーダンスの傾きが算出されると、電池状態推定部１３０は、記憶部１３０から、予め記憶された複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を読み出し（ステップＳ１０３）、算出された複素インピーダンスの傾きから、現在のバッテリ１０のＳＯＣを推定する（ステップＳ１０４）。
【００４３】
以下では、複素インピーダンスの傾きからＳＯＣを推定する方法について、図６を参照して詳細に説明する。図６は、複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を示すマップである。
【００４４】
図６に示すように、本願発明者の研究するところによれば、バッテリ１０のＳＯＣが大きくなるほど、複素インピーダンスの傾きの絶対値も大きくなることが判明している。この関係は、図３から図５の結果からも明らかであり、ＳＯＣが９０％、９５％、１００％と上昇するのに応じて、複素インピーダンスの傾きも“−０．１６３”、“−０．１８７”、“−０．３１２”と、その絶対値が徐々に大きくなっている。
【００４５】
この結果、相異なる複数の温度で取得された複素インピーダンスを用いて、複素インピーダンスの傾きを算出できれば、その傾きの値から、バッテリ１０のＳＯＣを好適に推定することが可能である。具体的には、記憶部１３０が図６に示すようなマップを記憶していれば、算出された複素インピーダンスの傾きに対応するＳＯＣの値を簡単に導き出せる。
【００４６】
また、複素インピーダンスそのものは温度依存性を有する値であるが、本実施形態では、図３から図５で説明したように複素インピーダンスの傾きを算出したことで、複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係が、ほとんど温度依存性を有しないものとなっている。即ち、バッテリ１０の温度が変化したとしても、図６に示す関係に変化はほとんど生じない。よって、例えばバッテリ１０の温度に部位毎のばらつきが生じており、温度の検出が困難な状況であっても、バッテリ１０のＳＯＣを正確に推定することができる。
【００４７】
再び図２に戻り、電池状態推定部１３０は、推定したバッテリ１０のＳＯＣの値を出力する（ステップＳ１０５）。出力されたＳＯＣの値は、例えば車両の搭乗者が視認可能なディスプレイに表示されたり、車両の走行制御に利用されたりする。なお、バッテリ１０のＳＯＣを推定する一連の処理は以上で終了となるが、例えば所定期間経過後に、再びステップＳ１０１から処理が開始されてもよい。
【００４８】
以上説明したように、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００によれば、バッテリ１０から取得された複素インピーダンスの傾きを利用することで、温度依存性の影響を排除しつつ、好適にバッテリ１０のＳＯＣを推定することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００について説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比べて、一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、すでに説明した第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【００５０】
（１）装置構成
まず、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００の構成について、図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００の構成を示すブロック図である。なお、図７では、図１で示した構成要素と同様のものに同一の参照符号を付している。
【００５１】
図７に示すように、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００は、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００（図１参照）の構成要素に加えて、補正基準点決定部１５０と、傾き補正部１６０とを備えて構成されている。
【００５２】
補正基準点決定部１５０は、「決定手段」の一具体例であり、複素インピーダンスの傾きを補正するための補正基準点を決定することが可能に構成されている。補正基準点は、「基準点」の一具体例である。なお、補正基準点の決定方法については、後の動作説明において詳述する。補正基準点決定部１５０で決定された補正基準点に関する情報は、傾き補正部１６０に出力される構成となっている。
【００５３】
傾き補正部１６０は、「補正手段」の一具体例であり、補正基準点決定部１５０で決定された補正基準点に基づいて、傾き算出部１２０で算出された複素インピーダンスの傾きを補正することが可能に構成されている、なお、複素インピーダンスの傾きの補正方法については、後の動作説明において詳述する。傾き補正部１６０で補正された複素インピーダンスの傾きは、電池状態推定部１４０に出力される構成となっている。このため、第２実施形態に係る電池状態推定部１４０は、傾き算出部１２０で算出された複素インピーダンスの傾きではなく、傾き補正部１６０で補正された複素インピーダンスの傾きを用いて、バッテリ１０の電池状態（即ち、ＳＯＣ）を推定する。
【００５４】
（２）動作説明
次に、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００の動作について、図８を参照して簡単に説明する。図８は、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００の動作の流れを示すフローチャートである。なお、図８では、図２で示した処理と同様のものに同一の参照符号を付している。
【００５５】
図８に示すように、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００の動作時には、まずインピーダンス取得部１１０が、バッテリ１０の複素インピーダンスを相異なる複数の温度条件下で取得し（ステップＳ１０１）、傾き算出部１２０が、取得された複数の複素インピーダンスから、複素インピーダンスの傾きを算出する（ステップＳ１０２）。即ち、ここまでは、第１実施形態と同様の処理が実行される。
【００５６】
続いて第２実施形態では、補正基準点決定部１５０が、複数の複素インピーダンスの第２所定周波数に対応する値同士を結ぶ直線（具体的には、近似直線）とＸ軸（即ち、実数軸）との交点を、第２所定周波数を変化させて複数算出し、複数の交点の分布が収束する収束値に対応する点を補正基準点として決定する（ステップＳ２０１）。なお、「第２所定周波数」は、補正基準点を決定するために予め設定される値であり、複素インピーダンスを取得するためにバッテリ１０に印加される交流電圧の周波数の範囲内から適宜選択される。第２所定周波数は複数の直線を算出するために複数設定される。第２所定周波数は、第１所定周波数を含んでいてもよい。
【００５７】
一方で、第２所定周波数が１つの周波数として設定され、１つの交点が算出されるようにしてもよい。この場合、算出された交点が補正基準点として決定される。このようにすれば、複数の交点を算出する場合と比べて、より容易に補正基準点を決定することができる。ただし、より適切な補正基準点を決定するという観点であれば、既に説明したように、複数の交点の収束値に応じた点を補正基準点として決定することが好ましい。
【００５８】
以下では、複数の交点から補正基準点を決定する方法について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。図９は、複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点を示すグラフである。図１０は、複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点の分布が、特定の周波数帯で収束することを示すグラフである。
【００５９】
図９に示すように、補正基準点決定部１５０は、複数の複素インピーダンスの第２所定周波数に対応する値を互いに結ぶ直線を算出し、その直線と複素平面のＸ軸との交点を算出する。図９に示す例では、第２所定周波数が、０．０１Ｈｚ、０．１Ｈｚ、１Ｈｚの３つに変更され、３本の直線及びそれらの直線とＸ軸との交点である３つの交点が算出されている。ここで、本願発明者の研究するところによれば、複数の直線とＸ軸との交点は、特定の周波数範囲において１つの点に収束することが判明している。
【００６０】
図１０に示すように、第２所定周波数が０．０１Ｈｚから０．１Ｈｚの範囲内では、複数の交点が極めて狭い範囲に収束している。補正基準点決定部１５０は、このように複数の交点が収束する点を補正基準点として決定する。補正基準点決定部１５０は、例えば収束する複数の交点（即ち、図中の破線で囲んだ交点）の位置を平均した値を、補正基準点の位置として決定することができる。
【００６１】
補正基準点が決定されると、傾き補正部１６０は、補正基準点に基づいて、傾き算出部１２０で算出された複素インピーダンスの傾きを補正する（ステップＳ２０２）。より具体的には、傾き補正部１６０は、補正基準点と、複数の複素インピーダンスのうちいずれかの第１所定周波数に対応する値とを結ぶ直線（具体的には、近似直線）の傾きを、複素インピーダンスの傾きとする。つまり、複素インピーダンスの傾きは、補正基準点を通る直線の傾きとして補正される。
【００６２】
次に、補正基準点を用いた補正によって得られる技術的効果について、図１１から図１３を参照して詳細に説明する。図１１は、原点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図である。図１２は、補正基準点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図である。図１３は、補正前及び補正後の複素インピーダンスの傾きの周波数特性をＳＯＣ別に示す図である。
【００６３】
図１１に示すように、原点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性は、０℃の場合を基準とすると、５℃の場合、及び−５℃の場合いずれにおいても、ある程度の角度差（傾きの差）が生じたものとなる。これは、単に原点からの複素インピーダンスの傾きを算出しただけでは、温度依存性の影響が排除できていないことを示している。
【００６４】
一方、図１２に示すように、補正基準点からの複素インピーダンスの傾きの周波数特性は、０．０１Ｈｚから０．１Ｈｚの範囲（図中の破線で囲んだ範囲）で、０℃を基準とした場合の角度差が消失している。これは、補正基準点を通る直線で複素インピーダンスの傾きを補正したことで、０．０１Ｈｚから０．１Ｈｚの範囲における温度依存性の影響をほぼ完全に排除できたことを示している。この効果は、第１所定周波数の値を結ぶ直線から複素インピーダンスを算出した場合と比べても高くなる。
【００６５】
図１３に示すように、ＳＯＣを１００％、９５％、９０％で変化させた場合にも、補正前に角度に生じていた温度の違いによるばらつきが、補正後には消失していることが分かる。このように、補正基準点を利用して複素インピーダンスの傾きを補正すれば、温度依存性の影響をより好適に排除することが可能である。
【００６６】
図８に戻り、複素インピーダンスの傾きが補正された後は、電池状態推定部１３０が、記憶部１３０から予め記憶された複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を読み出し（ステップＳ１０３）、補正された複素インピーダンスの傾きから、現在のバッテリ１０のＳＯＣを推定する（ステップＳ１０４）。その後、電池状態推定部１３０は、推定したバッテリ１０のＳＯＣの値を出力する（ステップＳ１０５）。
【００６７】
以上説明したように、第２実施形態に係る電池状態推定装置２００によれば、補正基準点を用いて複素インピーダンスの傾きを補正することで、温度依存性の影響をより確実に排除して、好適にバッテリ１０のＳＯＣを推定することが可能である。
【００６８】
（３）第１変形例
次に、複素インピーダンスの円弧成分を利用する第１変形例について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、複素インピーダンスの円弧成分を示すグラフである。図１５は、複素インピーダンスの傾きを示す直線とＸ軸との交点の分布が、円弧成分に対応する周波数においても収束することを示すグラフである。なお、図１４は、２０℃、２５℃、３０℃の条件下で測定されたデータを示している。
【００６９】
図１４に示すように、補正基準点を算出する場合の第２所定周波数には、コールコールプロットの円弧成分に対応する周波数を利用することもできる。即ち、図９等のように直線に近い形状となる成分（即ち、傾き成分）以外の成分を用いることもできる。
【００７０】
図１５に示すように、第２所定周波数を円弧成分に対応する周波数（ここでは、１Ｈｚから１０００Ｈｚ）とした場合でも、Ｘ軸との交点は傾き成分と同様に収束する。よって、円弧成分を利用した場合も好適に補正基準点を決定することができ、より確実に温度依存性の影響を排除することが可能である。
【００７１】
（６）第２変形例
次に、全固体電池に適用される第２変形例について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、全固体電池における複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図（その１）である。図１７は、全固体電池における複素インピーダンスの傾きの周波数特性を示す図（その２）である。
【００７２】
図１６及び図１７に示すように、バッテリ１０が全固体電池である場合にも、補正基準点を用いた複素インピーダンスの傾き補正により、温度の違いによる角度のばらつきを極めて小さいものとすることができる（図中の破線で囲った領域を参照）。従って、バッテリ１０がリチウムイオン電池のような液系電池でない場合にも、同様の方法により、好適にバッテリ１０のＳＯＣを推定することが可能である。
【００７３】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００について説明する。なお、第３実施形態は、上述した第１実施形態と比べて、一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分については概ね同様である。このため、以下では、すでに説明した第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【００７４】
（１）装置構成
まず、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００の構成について、図１８を参照して説明する。図１８は、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００の構成を示すブロック図である。なお、図１８では、図１で示した構成要素と同様のものに同一の参照符号を付している。
【００７５】
図１８に示すように、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００は、第１実施形態に係る電池状態推定装置１００（図１参照）の構成要素に加えて、満充電判定部１７０と、充電制御部１８０とを備えて構成されている。また第３実施形態に係るバッテリ１０は、図示せぬ充電手段による充電制御によって充電を行うことが可能に構成されている。充電手段の一例としては、例えば回生機能を有したモータジェネレータ等が挙げられる。
【００７６】
満充電判定部１７０は、電池状態推定部１４０で推定されたバッテリ１０のＳＯＣの値から、バッテリ１０が満充電状態であるか否かを判定可能に構成されている。なお、ここでの「満充電」とは、バッテリ１０のＳＯＣが１００％である状態だけでなく、バッテリ１０にそれ以上の充電を行うべきでないと判断できるような状態を含む。具体的には、満充電判定部１７０は、バッテリ１０のＳＯＣが、バッテリ１０の劣化を抑制するために設けられた上限値に達している状態を「満充電」と判定してもよい。満充電判定部１７０の判定結果は、充電制御部１８０に出力される構成となっている。
【００７７】
充電制御部１８０は、充電手段によるバッテリ１０の充電を制御可能に構成されている。また、本実施形態に係る充電制御部１８０は特に、満充電判定部１７０の判定結果次第で、バッテリ１０の充電を停止することが可能に構成されている。即ち、充電制御部１８０は、「停止手段」の一具体例として機能する。
【００７８】
（２）動作説明
次に、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００の動作について、図１９を参照して説明する。図１９は、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００の動作の流れを示すフローチャートである。なお、図１９では、図１で示した処理と同様のものに同一の参照符号を付している。また、以下の処理は、バッテリ１０への充電が実行されている状態で開始されるものとする。
【００７９】
図１９に示すように、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００の動作時には、まずインピーダンス取得部１１０が、バッテリ１０の複素インピーダンスを相異なる複数の温度条件下で取得し（ステップＳ１０１）、傾き算出部１２０が、取得された複数の複素インピーダンスから、複素インピーダンスの傾きを算出する（ステップＳ１０２）。そして、電池状態推定部１３０が、記憶部１３０から予め記憶された複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を読み出し（ステップＳ１０３）、補正された複素インピーダンスの傾きから、現在のバッテリ１０のＳＯＣを推定する（ステップＳ１０４）。即ち、ここまでは、第１実施形態と同様の処理が実行される。
【００８０】
第３実施形態では特に、電池状態推定部１４０によってバッテリ１０のＳＯＣが推定されると、満充電判定部１７０が、バッテリ１０が満充電であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。即ち、満充電判定部１７０は、電池状態推定部１４０によって推定されたバッテリ１０のＳＯＣが、満充電に対応する値であるか否かを判定する。
【００８１】
バッテリ１０が満充電であると判定されると（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、充電制御部１８０は、バッテリ１０の充電制御を停止する（ステップＳ３０２）。一方、バッテリ１０が満充電でないと判定されると（ステップＳ３０１：ＮＯ）、充電制御部１８０は、バッテリ１０の充電制御を停止しない（即ち、バッテリの充電制御は続行される）。
【００８２】
以上説明したように、第３実施形態に係る電池状態推定装置３００によれば、複素インピーダンスの傾きを用いて推定されたバッテリ１０のＳＯＣを用いて、バッテリ１０の過充電を好適に抑制することができる。
【００８３】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る電池状態推定装置について説明する。なお、第４実施形態は、上述した第１及び第２実施形態と比べて、バッテリ１０の電池状態としてＳＯＨが推定される点が異なるのみであり、複素インピーダンスの傾きを利用する点等については同様である。このため、以下では、すでに説明した第１及び第２実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【００８４】
（１）バッテリ劣化による複素インピーダンスの変化
まず、バッテリ１０が劣化することによる複素インピーダンスの変化について、図２０及び図２１を参照して具体的に説明する。図２０は、バッテリ初期品の複素インピーダンスを示すグラフである。図２１は、バッテリ劣化品の複素インピーダンスを示すグラフである。
【００８５】
図２０と図２１とを比べると分かるように、バッテリ１０の初期品（即ち、劣化しておらずＳＯＨが高いもの）と、劣化品（即ち、劣化によってＳＯＨが低くなっているもの）とでは、同じ温度条件下で取得された複素インピーダンスであっても、その値は大きく異なる。即ち、バッテリ１０が劣化することによって、バッテリ１０から取得される複素インピーダンスも変化する。
【００８６】
（２）ＳＯＨ推定方法
次に、複素インピーダンスの傾きからＳＯＨを推定する方法について、図２２を参照して詳細に説明する。図２２は、バッテリ初期品及び劣化品における複素インピーダンスの傾きとＳＯＣとの関係を示すマップである。
【００８７】
図２２に示すように、本願発明者の研究するところによれば、バッテリ１０のＳＯＣと複素インピーダンスの傾きとの関係は、バッテリ１０が初期品であるか、それとも劣化品であるかによって異なるものとなることが判明している。これは、図２０及び図２１に示したように、バッテリ１０のＳＯＨによって、バッテリ１０から取得される複素インピーダンスが変化することに起因している。
【００８８】
バッテリ１０の初期品と劣化品とでは、各ＳＯＣに対応する複素インピーダンスの傾きの値も異なるが、その変化傾向も異なっている。具体的には、ＳＯＣが８０％から９０％に変化する場合、初期品ではＳＯＣの増加に伴い複素インピーダンスの傾きが減少するが、劣化品ではＳＯＣの増加に伴い複素インピーダンスの傾きも増加している。このため、ＳＯＣが増減する場合の複素インピーダンスの傾きの変動傾向に着目すれば、バッテリ１０のＳＯＨを推定することができる。
【００８９】
以上説明したように、第４実施形態に係る電池状態推定装置によれば、バッテリ１０の電池状態としてＳＯＨを推定することができる。なお、バッテリ１０のＳＯＨと複素インピーダンスの傾きとの関係についても、温度依存性の影響は排除されている。よって、複素インピーダンスの傾きを利用すれば、バッテリ１０の温度を考慮することなく、正確にバッテリ１０のＳＯＨを推定することが可能である。
【００９０】
本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電池状態推定装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０  バッテリ
１００，２００，３００  電池状態推定装置
１１０  インピーダンス取得部
１２０  傾き算出部
１３０  記憶部
１４０  電池状態推定部
１５０  補正基準点決定部
１６０  傾き補正部
１７０  満充電判定部
１８０  充電制御部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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