(57)【要約】【課題】蓄電素子を管理する管理装置、蓄電モジュール、管理方法、及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】管理装置６は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの蓄電素子３の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部６２と、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部６２とを備える。【選択図】図１３
2018205309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部と、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部と
を備える、管理装置。
【請求項２】
前記変化量が前記第２範囲に含まれていると判定された場合に、前記蓄電量−電圧特性に基づいて、前記蓄電素子の蓄電量を推定する推定部
を更に備える、請求項１に記載の管理装置。
【請求項３】
前記蓄電素子の通電のレート別に、第２範囲を記憶する第１記憶部を更に備え、
前記判定部は、前記第１記憶部が記憶している通電のレートに応じた第２範囲を特定し、前記変化量が前記第２範囲に含まれているか否かを判定する、請求項２に記載の管理装置。
【請求項４】
所定のレートで前記蓄電素子の通電を行い、蓄電量が所定量変化する都度、通電を休止し、通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、蓄電量又は電圧と変化量との関係を示す変化量特性を記憶する第２記憶部と、
前記変化量特性に基づいて、第２範囲を特定する特定部と
を更に備え、
前記第１記憶部は、特定された前記第２範囲を記憶する、請求項３に記載の管理装置。
【請求項５】
前記蓄電素子の劣化に応じて、第１範囲を更新する更新部を更に備え、
前記特定部は、前記変化量特性に基づいて、前記更新部が更新した前記第１範囲に応じた第２範囲を特定することにより、第２範囲を更新し、
前記第１記憶部は、前記特定部が更新した第２範囲を記憶し、
前記推定部は、前記第２範囲に基づいて、前記蓄電素子の蓄電量を推定する、請求項４に記載の管理装置。
【請求項６】
前記蓄電素子の急速充電後に、前記推定部は前記蓄電素子の蓄電量を推定する、請求項２乃至５のいずれか一つに記載の管理装置。
【請求項７】
蓄電素子と、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の管理装置と
を備える、蓄電モジュール。
【請求項８】
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する、管理方法。
【請求項９】
コンピュータに、
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子を管理する管理装置、蓄電モジュール、管理方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車等で用いられる車両用の二次電池や、電力貯蔵装置、太陽光発電システム等で用いられる産業用の二次電池は、高容量化が求められている。二次電池の高容量化を実現するために、現行の材料より高容量である正極材料の開発が進められている。例えば、高容量の正極材料として、Ｌｉ2 ＭｎＯ3 系の活物質が検討されている。
【０００３】
二次電池は、電極に用いられている材料の種類によっては、充電履歴及び放電履歴に依存して、同一のＳＯＣ（State Of Charge）に対する電圧又は電気化学的特性が変化する、ヒステリシスという性質を有することがある。ここで、ＳＯＣは、二次電池の電気容量に対して、二次電池に充電されている電気量を比率で表したものであり、蓄電量の一例である。二次電池におけるＳＯＣを推定する方法として、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage；開回路電圧）とＳＯＣとが一対一対応する相関関係（ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線）に基づいて決定するＯＣＶ法（電圧参照）と、二次電池の充放電電流を積算して決定する電流積算法とがある。
【０００４】
電流積算法によってＳＯＣを算出する場合は、今回のＳＯＣをＳＯＣi 、前回のＳＯＣをＳＯＣi-1 、電流をＩi 、時間間隔をΔｔi 、電池容量（available capacity）をＱとして、下記の式（１）を用いる。
ＳＯＣi ＝ＳＯＣi-1 ＋Ｉi ×Δｔi ／Ｑ×１００…（１）
【０００５】
電流積算が長期継続された場合は、電流センサの計測誤差が蓄積する。また、電池容量は経時的に小さくなる。その為、電流積算法によって推定されるＳＯＣは、その推定誤差が経時的に大きくなる。従来、電流積算を長期継続した場合にＯＣＶ法によりＳＯＣを推定して、誤差の蓄積をリセットするＯＣＶリセットが行われている。
【０００６】
ヒステリシスを有する二次電池では、ＳＯＣに対して電圧が一義的に決まらない為、ＯＣＶ法によるＳＯＣの推定が困難である。ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線が一義的に決まらない為、ある時点での放電可能エネルギーを予測することも困難である。また、電流積算法を用いたとしても、電流積算を継続すると誤差が蓄積し、ＯＣＶリセットを行うことも困難であるので、ＳＯＣの推定は困難である。特許文献１には、ヒステリシスを有する二次電池でＳＯＣを推定するための技術の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１０５５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ヒステリシスを有する二次電池では、充電時と放電時とで同一のＳＯＣの値に対するＯＣＶの値が一致しない。ヒステリシスを有する二次電池の中には、ＯＣＶが所定の電圧の範囲内となる条件下においてヒステリシスが小さくなる場合がある。ヒステリシスが小さくなる範囲では、同一のＳＯＣに対する充電時のＯＣＶと放電時のＯＣＶとの差が小さい。ヒステリシスが小さくなるＯＣＶの範囲は、電極材料の組成等、二次電池の構成によって定まる。このような二次電池では、ＯＣＶがヒステリシスの小さくなる範囲内にあれば、ＯＣＶ法によりＳＯＣを推定することが可能となる。しかしながら、動作中の二次電池の両極間電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）はＯＣＶとは異なるので、ＯＣＶがヒステリシスの小さくなる範囲内にあることを検出してＯＣＶ法を利用することは、実際には困難である。
【０００９】
本発明は、蓄電量−電圧特性がヒステリシスを示す活物質を含む蓄電素子を管理する管理装置、蓄電モジュール、管理方法、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る管理装置は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部と、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にあっては、蓄電素子がヒステリシスの小さい範囲内にあることを、蓄電素子が休止したときの電圧の変化量に基づいて短時間で検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蓄電素子のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の例を示すグラフである。
【図２】放電後、休止した場合の時間と電圧との関係を示すグラフである。
【図３】充電後、休止した場合の時間と電圧との関係を示すグラフである。
【図４】一定のレートで蓄電素子に通電を行った場合のΔＯＣＶの変化の例を示すグラフである。
【図５】交流インピーダンス測定法を用いて、各ＳＯＣにつき０．１Ｈｚの抵抗を検出したときのＳＯＣと抵抗との関係を示すグラフである。
【図６】交流インピーダンス測定法を用いて、各ＯＣＶにつき０．１Ｈｚの抵抗を検出したときのＯＣＶと抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】図４と異なるレートで蓄電素子に通電を行った場合のΔＯＣＶの変化の例を示すグラフである。
【図８】高レートで放電した後、休止した場合の時間と電圧との関係を示すグラフである。
【図９】電気量に対する、Ｘ線吸収分光測定（ＸＡＦＳ測定）によって算出したＬｉ過剰型活物質のＮｉのＫ吸収端エネルギーの推移を示すグラフである。
【図１０】蓄電モジュールの一例を示す模式図である。
【図１１】蓄電モジュールの他の例を示す模式図である。
【図１２】電池モジュールの分解斜視図である。
【図１３】実施形態１に係る電池モジュールのブロック図である。
【図１４】実施形態１に係る情報処理部が実行する蓄電量推定の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態２に係る電池モジュールのブロック図である。
【図１６】実施形態２に係る情報処理部が実行する第２範囲特定の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】実施形態３に係る電池モジュールのブロック図である。
【図１８】実施形態３に係る情報処理部が実行する蓄電量推定の処理の手順を示すフローチャートである。
【図１９】実施形態４に係る電池モジュールのブロック図である。
【図２０】実施形態４に係る情報処理部が実行する第２範囲特定の処理の手順を示すフローチャートである。
【図２１】実施形態５に係る電池モジュールのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態の概要）
管理装置は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部と、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部とを備える。
【００１４】
管理装置は、休止状態の蓄電素子の電圧の変化量を取得する。本明細書においては、暗電流と呼ばれる微弱な電流が蓄電素子に流れている状態や、それに類する状態は「休止状態」に含まれる。第２範囲に、取得した変化量が含まれる場合に、管理装置は、第１範囲の蓄電量−電圧特性に基づいて、電圧に応じた蓄電量を推定してもよい。ここで、蓄電量とは、ＳＯＣ，電力の放出可能量等を意味する。蓄電素子が第１範囲内にある場合、第１範囲外にある場合より変化量が小さい。そのため、変化量が第２範囲に含まれる場合は、蓄電素子が第１範囲に含まれている状態であると推定することができる。蓄電素子がヒステリシスの小さい範囲内にあることを、蓄電素子の休止状態における変化量に基づいて短時間で検知できる。蓄電素子が第１範囲に含まれている状態では、蓄電量−電圧特性がほぼ一義的に決まる。このため、管理装置は、蓄電量−電圧特性を用いて蓄電量を推定することができる。
【００１５】
ヒステリシスを有する蓄電素子は、ヒステリシス範囲では、充電に必要なエネルギーに対して放電で取り出せるエネルギーが小さく、即ちエネルギー効率が低い。ヒステリシスを有する蓄電素子は、レスヒステリシス範囲（第１範囲）を把握できれば、その範囲で充電・放電することで、高いエネルギー効率が得られる。そのため、ヒステリシスを有する蓄電素子を、高エネルギー効率が求められる用途に適用することが可能となる。
【００１６】
ヒステリシスを有する蓄電素子の、レスヒステリシス範囲は、抵抗が小さく、入出力特性に優れた範囲である。レスヒステリシス範囲を把握できれば、高い入出力特性が求められる用途（例えば、電力平準化用途）に、ヒステリシスを有する蓄電素子を適用することが可能となる。
【００１７】
管理装置は、前記蓄電素子の通電のレート別に、第２範囲を記憶する第１記憶部を更に備え、前記判定部は、前記第１記憶部が記憶している通電のレートに応じた第２範囲を特定し、前記変化量が前記第２範囲に含まれているか否かを判定してもよい。
【００１８】
上記構成によれば、通電のレート別に定められている第２範囲に基づいて、実際の通電のレートに応じた第２範囲を特定する。特定した第２範囲を用いて、蓄電量の推定を行ってもよい。管理装置は、実際の通電のレートに関連付けられた第２範囲が記憶されている場合は、この第２範囲を特定してもよい。実際の通電のレートに関連付けられた第２範囲が記憶されていない場合は、管理装置は、複数のレート別に定められている第２範囲に基づき、内挿法等により、実際の通電のレートに応じた第２範囲を特定してもよい。蓄電素子が第１範囲に含まれるときの第２範囲は蓄電素子の通電のレートによって異なることがあるので、通電のレートに応じた第２範囲が用いられることによって、蓄電素子が第１範囲に含まれることが正確に判定される。
【００１９】
管理装置は、所定のレートで前記蓄電素子の通電を行い、蓄電量が所定量変化する都度、通電を休止し、通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、蓄電量又は電圧と変化量との関係を示す変化量特性を記憶する第２記憶部と、前記変化量特性に基づいて、第２範囲を特定する特定部とを更に備え、前記第１記憶部は、特定された前記第２範囲を記憶してもよい。
【００２０】
上記構成によれば、所定のレートで蓄電素子の通電を行い、蓄電量が所定量変化する都度、変化量を取得することにより得られた変化量特性を記憶し、変化量特性に基づいて、蓄電素子が第１範囲に含まれるときの第２範囲を特定する。実際の蓄電量又は電圧と変化量との関係に基づいて第２範囲が特定され、蓄電素子が第１範囲に含まれることが正確に判定される。
【００２１】
管理装置は、前記蓄電素子の劣化に応じて、第１範囲を更新する更新部を更に備え、前記特定部は、前記変化量特性に基づいて、前記更新部が更新した前記第１範囲に応じた第２範囲を特定することにより、第２範囲を更新し、前記第１記憶部は、前記特定部が更新した第２範囲を記憶し、前記推定部は、前記第２範囲に基づいて、前記蓄電素子の蓄電量を推定してもよい。
【００２２】
上記構成によれば、蓄電素子の劣化に応じて第１範囲を更新した上で、蓄電量の推定を行う。第１範囲は、蓄電素子の劣化に応じて変化することがあるので、蓄電素子の劣化に応じた第１範囲が用いられることによって、蓄電素子が第１範囲に含まれるときの第２範囲が正確に特定される。正確に特定された第２範囲が用いられることによって、蓄電素子が第１範囲に含まれることが正確に判定される。
【００２３】
管理装置は、前記蓄電素子の急速充電後に、前記推定部は前記蓄電素子の蓄電量を推定してもよい。
【００２４】
蓄電モジュールは、蓄電素子と、上述の管理装置とを備える。
【００２５】
上記構成においては、蓄電素子のレスヒステリシス範囲や、蓄電量を精度良く推定できる。
【００２６】
管理方法は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する。
【００２７】
上記構成において、電圧の変化量を取得し、取得した変化量が第２範囲に含まれる場合に、第１範囲の蓄電量−電圧特性に基づいて、電圧に応じた蓄電量を推定してもよい。蓄電素子が第１範囲内にある場合、第１範囲外にある場合より変化量の値が小さいので、第２範囲に変化量が含まれる場合は、蓄電素子が第１範囲に含まれている状態であると推定することができる。蓄電素子がヒステリシスの小さい範囲内にあることを、蓄電素子の休止状態における変化量に基づいて短時間で検知できる。蓄電素子が第１範囲に含まれている状態では、蓄電量−電圧特性がほぼ一義的に決まるので、蓄電量−電圧特性を用いて蓄電量を推定することができる。
【００２８】
コンピュータプログラムは、コンピュータに、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する処理を実行させる。
【００２９】
以下、本発明を実施形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
本実施形態に係る蓄電素子の電極体は、蓄電量−電圧特性がヒステリシスを有する活物質を含む。本実施形態では、蓄電素子の電圧がＣＣＶ又はＯＣＶであり、蓄電量がＳＯＣである例を主に示す。蓄電量−電圧特性の具体例は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線で示される蓄電素子のＳＯＣとＯＣＶとの相関関係である。蓄電素子の電極の活物質としては、例えば、Ｌｉ過剰型として、Ｎｉを含むＬｉＭｅＯ2 -Ｌｉ2 ＭｎＯ3 固溶体がある。Ｍｅは遷移金属を示す。
【００３０】
図１は、蓄電素子のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の例を示すグラフである。横軸はＳＯＣを示し、縦軸はＯＣＶを示す。図１には、蓄電素子において放電を行い、次に充電を行った場合のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の概念的な例を示す。図中に実線で示したＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の内、下側のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は放電時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線であり、上側のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は充電時のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線である。図中に破線で示したＳＯＣ−ＯＣＶ曲線は、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの平均を示す。
【００３１】
図１には、所定の充放電条件により取得した、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さいＯＣＶの範囲内でのＳＯＣ−ＯＣＶ曲線の例を示している。図中に示したような特定のＯＣＶ（ＳＯＣ）の範囲内のみで蓄電素子の充放電を行う限りにおいて、蓄電素子の蓄電量−電圧特性のヒステリシスが小さい。即ち、このＯＣＶの範囲内で充放電を切り替えた場合、蓄電量−電圧特性のヒステリシスは小さい。図１では省略しているものの、このＯＣＶの範囲の外で充放電を切り替えた場合は、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差はより大きくなる。
本実施形態では、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなるＳＯＣ−ＯＣＶの範囲を、第１範囲（小差異範囲）という。第１範囲に対応するＳＯＣの範囲内では、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差は、前記ＳＯＣの範囲外での同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差に比べて、小さい。例えば、第１範囲は、ＯＣＶが３．６Ｖ以上４．４Ｖ以下の範囲であり、ＳＯＣの範囲は、ＳＯＣが４０％以上９５％以下の範囲である。第１範囲は、電極材料の組成等、蓄電素子の構成によって定まる。また、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差がどの程度であれば小さいとみなせるかは、設定によって定められる。
【００３２】
放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれることを検出することができれば、図１に示すようなＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を用いて、ＯＣＶ法によりＳＯＣを推定することが可能となる。以下、蓄電素子の充電及び放電をまとめて通電という。実際の通電時に蓄電素子から読み取られるＣＣＶは、ＯＣＶとは異なり、通電レートによっても異なる。このため、実際の通電時に蓄電素子から読み取った電圧から、ＯＣＶが第１範囲に含まれているか否かを判定することは困難である。
本実施形態においては、蓄電素子に通電を実施し、通電休止直後の蓄電素子の両極間電圧の値ＯＣＶ0 と通電休止から所定の期間経過した後の両極間電圧の値ＯＣＶx との差の絶対値ΔＯＣＶ＝｜ＯＣＶx −ＯＣＶ0 ｜を計算し、ΔＯＣＶ（変化量）に基づいて、短時間に第１範囲にＯＣＶが含まれることを検出する。
【００３３】
図２は、放電後、休止した場合の時間と電圧との関係を示すグラフである。横軸は時間（ｈ）、縦軸は電圧（Ｖ）である。放電期間では電圧が低下し、休止期間では電圧が徐々に上昇し、ＯＣＶに近づく。
図３は、充電後、休止した場合の時間と電圧との関係を示すグラフである。横軸は時間（ｈ）、縦軸は電圧（Ｖ）である。充電期間では電圧が上昇し、休止期間では電圧が徐々に低下し、ＯＣＶに近づく。
ΔＯＣＶは絶対値に代えて、放電の場合は正の値、充電の場合は負の値として表し、後述する第２範囲を設定してもよい。
【００３４】
図４は、一定のレートで蓄電素子に通電を行った場合のΔＯＣＶの変化の例を示すグラフである。図４Ａは、一定のレートで蓄電素子に通電を行った場合の通電休止後のＳＯＣとΔＯＣＶとの関係の例を示す。図４Ｂは、一定のレートで蓄電素子に通電を行った場合の一定時間経過後のＯＣＶとΔＯＣＶとの関係の例を示すグラフである。ＯＣＶの単位はＶである。正極の活物質にＮｉを含むＬｉＭｅＯ2 -Ｌｉ2 ＭｎＯ3 固溶体を用いた蓄電素子において、ＳＯＣ＝０％の状態からＳＯＣ＝１００％の状態まで、０．１ＣｍＡのレートで１０％ずつ充電を行っては３時間の休止期間を設け、ＳＯＣ＝１００％の状態からＳＯＣ＝０％の状態まで、０．１ＣｍＡのレートで１０％ずつ放電を行っては３時間の休止期間を設ける間欠充放電を行った。図４Ａには、各ＳＯＣまで通電を行って１０分間通電を休止し、通電休止直後の蓄電素子の両極間電圧の値ＯＣＶ0 と通電休止から１０分後の両極間電圧の値ＯＣＶx とから計算したΔＯＣＶを示す。図４Ｂには、通電を３時間休止した後のＯＣＶとΔＯＣＶとの関係を示す。
【００３５】
図４Ａには、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲に係るＳＯＣの範囲を示している。図４Ｂには、第１範囲に係るＯＣＶの範囲を示している。充電時及び放電時の何れにおいても、第１範囲内にある場合は、第１範囲外にある場合に比べてΔＯＣＶの値が小さい。この傾向は、ΔＯＣＶ取得のための休止期間が１０分間より短い場合も同様である。このため、ΔＯＣＶに基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれているか否かを判定することが可能である。判定に必要な時間は、ΔＯＣＶを得るために必要な通電休止期間と同程度である。ΔＯＣＶを得るために必要な通電休止期間は、ＯＣＶを実際に測定するために必要な通電休止期間よりも短い。例えば、ΔＯＣＶを得るために必要な通電休止期間は１０分間又はそれ以下であり、ＯＣＶを実際に測定するために必要な通電休止期間は３時間である。即ち、ＯＣＶを実際に測定するために必要な時間よりも短い時間でＯＣＶが第１範囲に含まれているか否かを判定することが可能である。
本実施形態では、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときに得られるΔＯＣＶの範囲（変化量範囲）を、第２範囲という。例えば、第２範囲は、ΔＯＣＶが０．０２以下となる範囲である。また、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれている場合は、電圧の変化が小さいので、通電休止から所定の期間経過した後の蓄電素子の両極間電圧の値ＯＣＶx はＯＣＶに近い値となり、ＯＣＶx をＯＣＶとみなしてＯＣＶ法を利用することができる。従って、蓄電素子の使用後に、ΔＯＣＶを取得し、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれている場合は、図１に示すようなＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を用いて、ＯＣＶ法によりＳＯＣを推定することが可能である。
【００３６】
図５は、交流インピーダンス測定法を用いて、各ＳＯＣにつき０．１Ｈｚの抵抗を検出したときのＳＯＣと抵抗との関係を示すグラフである。横軸はＳＯＣ（％）、縦軸は抵抗（Ω）である。
図６は、交流インピーダンス測定法を用いて、各ＯＣＶにつき０．１Ｈｚの抵抗を検出したときのＯＣＶと抵抗との関係を示すグラフである。横軸はＯＣＶ（Ｖ）、縦軸は抵抗（Ω）である。
図５及び図６より、ＳＯＣ及びＯＣＶが第１範囲内にある場合、第１範囲以外である場合より抵抗が小さいことが分かる。
ＳＯＣ及びＯＣＶが第１範囲外である状況で充放電を実施した場合、ＳＯＣ−ＯＣＶがヒステリシスを示す活物資に基づく反応によって大きい分極が生じ、抵抗が大きくなる。このため、ΔＯＣＶが大きくなる。
【００３７】
図７は、図４と異なるレートで蓄電素子に通電を行った場合のΔＯＣＶの変化の例を示すグラフである。図７Ａは、前記レートで蓄電素子に通電を行った場合の通電休止後のＳＯＣとΔＯＣＶとの関係の例を示す。図７Ｂは、前記レートで蓄電素子に通電を行った場合の一定時間経過後のＯＣＶとΔＯＣＶとの関係の例を示す。図７Ａには、充放電のレートを０．５ＣｍＡとした場合のＳＯＣとΔＯＣＶとの関係を示し、図７Ｂには、充放電のレートを０．５ＣｍＡとした場合の通電を３時間休止した後のＯＣＶとΔＯＣＶとの関係を示す。図７Ａ及びＢに示すように、通電のレートが増加した場合でも、充電時及び放電時の何れにおいても、ＯＣＶ及びＳＯＣが第１範囲に含まれているときのΔＯＣＶの値は、ＯＣＶ及びＳＯＣが他の値である場合に比べて小さい。この傾向は、ΔＯＣＶ取得のための休止期間が１０分間より短い場合も同様である。従って、通電のレートが異なる場合でも、ΔＯＣＶに基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれているか否かを判定することが可能である。但し、図７Ａ及びＢに示すように、通電のレートが変化した場合は、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときに得られるΔＯＣＶは変化することがある。図７Ａに示す例では、第１範囲に対応する第２範囲は、ΔＯＣＶが０．０７以下となる範囲である。
【００３８】
図８は、高レートで放電した後、休止した場合の時間と電圧との関係の一例を示すグラフである。横軸は時間（ｈ）、縦軸は電圧（Ｖ）である。図中の下限電圧は、第１範囲の下限の電圧である。
休止時の電圧は下限電圧より低いが、休止期間に電圧が徐々に上昇し、ＯＣＶが下限電圧より高くなり、第１範囲に入っている。
所定の休止期間におけるΔＯＣＶが第２範囲内にある場合、即ち所定値以下である場合、ＯＣＶが第１範囲に入るまで上昇するのを待たずに、第１範囲のＳＯＣ−ＯＣＶに基づいてＳＯＣを推定できる。
ΔＯＣＶが第２範囲外にある場合、即ち所定値以上である場合、ＯＣＶが下限電圧より低い電圧で安定状態になり、第１範囲内に入らないと推定できる。
即ち、高レートで放電する等して休止時に下限電圧より低くなった場合において、所定の休止期間経過後にＯＣＶが下限電圧より高くなると推定されるときに、電流積算法に代えて（又は電流積算法と併せて）、電圧に応じてＳＯＣを推定できる。車両の急速充電など、高レートで充電する場合も同様である。
高レートで通電する場合に限定されず、本実施形態の管理方法によれば、休止時の蓄電素子が第１範囲の下限値より低い場合であっても、ＯＣＶが第１範囲内にあるか否かの判定を短時間に良好に行うことができ、ＳＯＣを良好に推定できる。
【００３９】
図９は、電気量に対する、Ｘ線吸収分光測定（ＸＡＦＳ測定）によって算出したＬｉ過剰型活物質のＮｉのＫ吸収端エネルギーの推移を示すグラフである。横軸は蓄電素子が蓄電した電気量を示し、単位はｍＡｈ／ｇである。縦軸はＮｉのＫ吸収端エネルギーＥ0 を示し、単位はｅＶである。充電時の満充電付近及び放電時の満放電付近の領域では、ＮｉのＫ吸収端エネルギーはほとんど変化していない。この領域は、酸素が関係する酸化還元反応等、Ｎｉ以外の酸化還元反応が発生しているので、蓄電量−電圧特性のヒステリシスが生じていると考えられる。上述の分極の増大は、この酸化還元反応により生じる。この領域では、時定数が大きい反応が生じるため、通電時の分極が増大することでＣＣＶ変化が大きくなり、通電後の休止期間の初期のΔＯＣＶが大きいと考えられる。従って、卑な電位から、到達した電位よりも貴な電位まで充電せず、かつ、所定の電位よりも卑な電位まで放電しない場合は、Ｎｉの酸化還元反応が主に起こっているので、ヒステリシスが小さくなると考えられる。このヒステリシスが小さくなる領域では、時定数が小さい反応が生じるため、通電時の分極が小さくＣＣＶ変化も小さくなり、通電後の休止期間の初期のΔＯＣＶが小さいと考えられる。
【００４０】
ユーザは、ＳＯＣが第１範囲に入っている状態で充放電を繰り返すことが多い。
近年、急速充電によって、短時間（１０〜１５分程度）でＳＯＣが８０％程度に到達するように充電できることが要求されている。
ユーザの通常の蓄電素子の使用後に、本実施形態の管理装置及び管理方法を適用できる。蓄電素子の使用を休止したときにＯＣＶが安定するまで待つことなく、ΔＯＣＶにより短時間で蓄電素子が第１範囲内にあることを判定でき、休止のときに取得した電圧によりＳＯＣを推定できる。この電圧は、上述したＯＣＶx に限定されない。レートが低い場合、休止時のＣＣＶ（ＯＣＶ0 ）を用いることもできる。ＣＣＶを所定の換算式に基づき換算したＯＣＶを用いることもできる。
長時間休止することなくＳＯＣを推定できるため、例えば急速充電後に、短時間でＳＯＣを推定できる。蓄電素子の使用中に、短時間休止してＳＯＣを取得することもできる。
【００４１】
（実施形態１）
以下、実施形態１として、車両に搭載される蓄電モジュールを例に挙げて説明する。図１０は、蓄電モジュールの一例を示す模式図である。蓄電モジュール５０は、複数の蓄電素子２００と、管理装置１００と、それらを収容するケース３００とを備えている。蓄電モジュール５０は、電気自動車（ＥＶ）又はプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）の動力源として使用されてもよい。蓄電素子２００は、角形セルに限定されず、円筒形セル又はパウチセルであってもよい。
【００４２】
監視装置１００は、複数の蓄電素子２００と対向して配置される回路基板であってもよい。監視装置１００は、蓄電素子２００の状態を監視する。監視装置１００が、管理装置であってもよい。代替的に、監視装置１００と有線接続又は無線接続される図示しないコンピュータが、監視装置１００が出力する情報に基づいて管理方法を実行してもよい。
【００４３】
図１１は、蓄電モジュールの他の例を示す模式図である。蓄電モジュール（以下、電池モジュールと言う）１は、エンジン車両に好適に搭載される、１２ボルト電源又は４８ボルト電源であってもよい。図１１は、１２Ｖ電源用の電池モジュール１の模式的斜視図を示している。図１２は、電池モジュール１の分解斜視図であり、図１３は、実施形態１に係る電池モジュール１のブロック図である。
【００４４】
電池モジュール１は直方体状のケース２を有する。ケース２に、複数のリチウムイオン二次電池（以下、電池と言う）３、複数のバスバー４、ＢＭＵ（Battery Management Unit）６、及び電流センサ７が収容される。電池３は、直方体状のケース３１と、ケース３１の一側面に設けられた、極性が異なる一対の端子３２，３２とを備える。ケース３１には、正極板、セパレータ、及び負極板を積層した電極体３３が収容されている。電池３は、蓄電素子に対応する。
【００４５】
電極体３３の正極板が有する正極活物質及び負極板が有する負極活物質の少なくとも一方は、充放電の推移に応じて２以上の電気化学反応を生じる。電池３の蓄電量−電圧特性は、図１に示すように、所定の充放電条件においてヒステリシスが小さくなる。即ち、電池３は、所定の充放電条件において同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなるＯＣＶの範囲である第１範囲を有している。ＯＣＶが第１範囲に含まれる範囲内で充放電を切り替えた場合、蓄電量−電圧特性のヒステリシスは小さい。
【００４６】
正極活物質としては、前述のＬｉ2 ＭｎＯ3 系活物質であるＬｉＭｅＯ2 -Ｌｉ2 ＭｎＯ3 固溶体、Ｌｉ2 Ｏ−ＬｉＭｅＯ2 固溶体、Ｌｉ3 ＮｂＯ4 −ＬｉＭｅＯ2 固溶体、Ｌｉ4 ＷＯ5 −ＬｉＭｅＯ2 固溶体、Ｌｉ4 ＴｅＯ5 −ＬｉＭｅＯ2 固溶体、Ｌｉ3 ＳｂＯ4 −ＬｉＦｅＯ2 固溶体、Ｌｉ2 ＲｕＯ3 −ＬｉＭｅＯ2 固溶体、Ｌｉ2 ＲｕＯ3 −Ｌｉ2 ＭｅＯ3 固溶体等のＬｉ過剰型活物質が挙げられる。負極活物質としては、ハードカーボン、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｇｅ、Ａｇ等の金属若しくは合金、又はこれらを含むカルコゲン化物等が挙げられる。カルコゲン化物の一例として、ＳｉＯが挙げられる。本発明の技術は、これらの正極活物質及び負極活物質の少なくとも一方がヒステリシスを有する場合、適用可能である。
【００４７】
ケース２は合成樹脂製である。ケース２は、本体２１と、本体２１の開口部を閉塞する蓋部２２と、蓋部２２の外面に設けられたＢＭＵ収容部２３と、ＢＭＵ収容部２３を覆うカバー２４と、中蓋２５と、仕切り板２６とを備える。中蓋２５又は仕切り板２６は、設けられなくてもよい。本体２１の各仕切り板２６の間に、電池３が挿入されている。中蓋２５には、複数の金属製のバスバー４が載置されている。電池３の端子３２が設けられている端子面に中蓋２５が配置され、隣り合う電池３の隣り合う端子３２がバスバー４により接続され、電池３が直列に接続されている。
【００４８】
ＢＭＵ収容部２３は箱状をなし、一長側面の中央部に、外側に角型に突出した突出部２３ａを有する。蓋部２２における突出部２３ａの両側には、鉛合金等の金属製で、極性が異なる一対の外部端子５，５が設けられている。ＢＭＵ６は、基板に情報処理部６０、電圧計測部８、及び電流計測部９を実装してなる。ＢＭＵ収容部２３にＢＭＵ６を収容し、カバー２４によりＢＭＵ収容部２３を覆うことにより、電池３とＢＭＵ６とが接続される。ＢＭＵ６又は情報処理部６０は、管理装置に対応する。情報処理部６０は、コンピュータに対応する。
【００４９】
図１３に示すように、情報処理部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）６２と、メモリ６３とを備える。メモリ６３は、不揮発性のメモリである。メモリ６３は、本実施形態に係るＳＯＣ推定プログラム（以下、プログラムという）６３１を含む各種のプログラムを記憶している。ＣＰＵ６２は、メモリ６３から読み出したプログラム６３１に従って、又はメモリ６３に記憶したプログラム６３１に従って、ＳＯＣ推定処理を実行する。プログラム６３１は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体７０に格納された状態で提供され、ＢＭＵ６にインストールすることによりメモリ６３に格納される。代替的に、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プログラム６３１を取得し、メモリ６３に記憶させてもよい。
【００５０】
また、メモリ６３は、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれるときの蓄電量−電圧特性を示す特性データ６３２を記憶している。第１範囲は、電池３の構成によって定まっている。特性データ６３２は、例えば、図１に示すごとき充電時と放電時との平均のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を示す。特性データ６３２は、蓄電量−電圧特性を実測することにより取得される。特性データ６３２は、更新されないデータであってもよく、実測により適宜更新されてもよい。例えば、電池３の使用の都度、蓄電量−電圧特性が測定され、特性データ６３２が更新されてもよい。特性データ６３２は、代替的に、充電時及び放電時の夫々のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線であってもよい。ＳＯＣ−ＯＣＶは関数式としてメモリ６３に格納してもよい。
【００５１】
また、メモリ６３は、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときに得られるΔＯＣＶの範囲である第２範囲を示す範囲情報６３３を記憶している。第２範囲は、図４及び図７に示したような、ＳＯＣ又はＯＣＶとΔＯＣＶとの関係を実測し、ＯＣＶが第１範囲に含まれているときのΔＯＣＶの範囲を求めることにより、取得される。範囲情報６３３は、第２範囲の上限を示していてもよく、第２範囲の上限及び下限を示していてもよい。メモリ６３は、第１記憶部に対応する。
【００５２】
電圧計測部８は、電圧検知線を介して電池３の両端に夫々接続されており、各電池３の電圧を所定時間間隔で測定する。電流計測部９は、電流センサ７を介して電池３に流れる電流を所定時間間隔で計測する。電池モジュール１の外部端子５，５は、エンジン始動用のスターターモータ及び電装品等の負荷１１に接続されている。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０は、ＢＭＵ６及び負荷１１に接続されている。
【００５３】
本実施形態の管理方法として、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれているか否かを判定し、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれている場合に、蓄電量を推定する蓄電量推定方法を説明する。
図１４は、実施形態１に係る情報処理部６０が実行する蓄電量推定の処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６２は、プログラム６３１に従って以下の処理を実行する。
ＣＰＵ６２は、電池３の動作中に電池３の通電が休止したことを検出する（Ｓ１１）。Ｓ１１では、例えば、ＣＰＵ６２は、電流計測部９の計測結果に基づいて電池３の通電が休止されたことを検出する。ＣＰＵ６２は、ＥＣＵ１０の制御により電池３の通電が休止された場合に、電池３の通電が休止されたことをＥＣＵ１０から通知されてもよい。ＣＰＵ６２は、ＥＣＵ１０を通じて電池３の動作を制御することにより、電池３の通電を休止させ、通電の休止を検出してもよい。
【００５４】
ＣＰＵ６２は、次に、ΔＯＣＶを取得する（Ｓ１２）。Ｓ１２では、ＣＰＵ６２は、電圧計測部８及び電流計測部９の計測結果に基づいて、通電休止の直後の電池３の両極間電圧の値ＯＣＶ0 を取得し、通電の休止が継続して１分又は１０分等の所定の期間が経過したときの電池３の両極間電圧の値ＯＣＶx を取得する。ＣＰＵ６２は、ΔＯＣＶ＝｜ＯＣＶx −ＯＣＶ0 ｜を計算する。Ｓ１２の処理は取得部に対応する。
ＣＰＵ６２は、取得したΔＯＣＶが、範囲情報６３３が示す第２範囲に含まれているか否かを判定する（Ｓ１３）。Ｓ１３の処理は判定部に対応する。ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていない場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ６２は、電流積算により電池３のＳＯＣを推定し（Ｓ１４）、処理を終了する。ＣＰＵ６２は、Ｓ１３で、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていないことに応じて、電池３のＯＣＶが第１範囲に含まれないことを検出し、Ｓ１４で、ＯＣＶが第１範囲に含まれない場合のＳＯＣの推定方法を実行する。
【００５５】
ΔＯＣＶが第２範囲に含まれている場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６２は、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する（Ｓ１５）。ＣＰＵ６２は、Ｓ１３で、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていることに応じて、電池３のＯＣＶが第１範囲に含まれていることを検出し、Ｓ１５で、ＯＣＶが第１範囲に含まれている場合のＳＯＣの推定方法を実行する。Ｓ１５では、ＣＰＵ６２は、ＯＣＶx をＯＣＶとみなして、特性データ６３２が示す蓄電量−電圧特性に基づいて、ＯＣＶに対応するＳＯＣを推定する。例えば、ＣＰＵ６２は、図１に示すごとき充電時と放電時との平均のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上でＯＣＶに対応するＳＯＣの値を読み取ることにより、ＳＯＣを推定する。Ｓ１５の処理は推定部に対応する。Ｓ１５の処理が終了した後は、ＣＰＵ６２は、蓄電量推定の処理を終了する。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ１５において第１範囲に対応するＳＯＣの値が推定できなかった場合に、Ｓ１４の処理を行ってもよい。例えば、ＣＰＵ６２は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線上にＯＣＶに対応するＳＯＣの値が無かった場合に、Ｓ１４の処理を行ってもよい。ＣＰＵ６２は、Ｓ１５の処理により推定したＳＯＣの値が第１範囲に対応するＳＯＣの範囲に含まれていない場合に、Ｓ１４の処理を行ってもよい。なお、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実行されてもよい。
【００５６】
以上詳述した如く、情報処理部６０は、電池３の通電が休止してからのΔＯＣＶを取得し、第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。ＯＣＶが第１範囲に含まれている場合はＯＣＶが他の値である場合に比べてΔＯＣＶの値が小さいので、第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合は、ＯＣＶが第１範囲に含まれている状態であると推定することができる。即ち、ＯＣＶがヒステリシスの小さくなる範囲にあることを判定することが可能となる。ＯＣＶが第１範囲に含まれている状態、即ちＯＣＶがヒステリシスの小さくなる範囲にある状態では、同一のＳＯＣに対する放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さく、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線がほぼ一義的に決まる。また、ＯＣＶがヒステリシスの小さくなる範囲にある状態では、電圧の変化が小さいので、通電休止から所定の期間経過した後の電池３の両極間電圧の値ＯＣＶx はＯＣＶに近い値となり、ＯＣＶx をＯＣＶとみなしてＯＣＶ法を行うことができる。このため、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定することができる。また、情報処理部６０は、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線から蓄電量の推定を行うことができるので、蓄電量としてＳＯＣのみならず、電力量等、電池３に蓄えられた現在のエネルギーの量を推定することができる。
【００５７】
従って、管理装置は、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する電池３についても、精度良く蓄電量を推定することが可能である。高容量を実現するために、電池３が蓄電量−電圧特性のヒステリシスが生じるような電極材料を用いている場合であっても、管理装置は、精度良く蓄電量を推定することが可能である。即ち、管理装置は、高容量の電池３の蓄電量を精度良く推定することが可能である。また、電池モジュール１は、精度良く推定された蓄電量に基づいて、効率的に電池３の充電及び放電の制御を行うことができる。
【００５８】
（実施形態２）
実施形態２においては、ＳＯＣとΔＯＣＶとの関係に基づいて、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲を特定する形態を示す。図１５は、実施形態２に係る電池モジュール１のブロック図である。メモリ６３は、図４Ａ又は図４Ｂに示す如き、一定のレートで電池３に通電を行った場合のＳＯＣ又はＯＣＶとΔＯＣＶとの関係を示すΔＯＣＶ特性（変化量特性）を記録したΔＯＣＶ特性データ（以下、特性データという）６３４を記憶している。メモリ６３は、第１記憶部、第２記憶部に対応する。電池モジュール１のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５９】
図１６は、実施形態２に係る情報処理部６０が実行する第２範囲特定の処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６２は、プログラム６３１に従って以下の処理を実行する。
ＣＰＵ６２は、一定のレートで電池３の通電を行った場合のＳＯＣ又はＯＣＶとΔＯＣＶとの関係であるΔＯＣＶ特性を取得する（Ｓ２１）。Ｓ２１では、ＣＰＵ６２は、一定のレートで電池３の通電を行い、充電時及び放電時における夫々のＳＯＣに対応するΔＯＣＶを取得することにより、図４Ａに示す如きＳＯＣとΔＯＣＶとの関係を示すΔＯＣＶ特性を取得する。又は、ＣＰＵ６２は、一定のレートで電池３の通電を行い、充電時及び放電時において、通電を休止して一定時間経過後のＯＣＶの夫々に対応するΔＯＣＶを取得することにより、図４Ｂに示すごときＯＣＶとΔＯＣＶとの関係を示すΔＯＣＶ特性を取得する。
ＣＰＵ６２は、取得したΔＯＣＶ特性を記録した特性データ６３４をメモリ６３に記憶させる（Ｓ２２）。Ｓ２１及びＳ２２の処理は、例えば、電池モジュール１の製造時又は負荷１１への接続時に行われる。Ｓ２１及びＳ２２の処理は、予め作成されている特性データ６３４をＣＰＵ６２が外部からダウンロードし、メモリ６３が記憶することによって実行されてもよい。
【００６０】
ＣＰＵ６２は、次に、メモリ６３に記憶している特性データ６３４に基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲を特定する（Ｓ２３）。Ｓ２３では、ＣＰＵ６２は、ΔＯＣＶ特性から、予め定められている第１範囲に含まれるＯＣＶに対応するΔＯＣＶ、又は第１範囲に含まれるＳＯＣに対応するΔＯＣＶを取得し、取得したΔＯＣＶの範囲を特定する。Ｓ２３の処理は特定部に対応する。
ＣＰＵ６２は、特定した第２範囲を示す範囲情報６３３をメモリ６３に記憶させ（Ｓ２４）、処理を終了する。情報処理部６０は、Ｓ２１〜Ｓ２４の処理を一回のみ実行してもよい。情報処理部６０は、一定期間が経過した場合等、適宜のタイミングでＳ２１〜Ｓ２４の処理を繰り返すことにより、ΔＯＣＶ特性を記録した特性データ６３４、及び第２範囲を示す範囲情報６３３を適宜更新してもよい。
【００６１】
情報処理部６０は、実施形態１と同様に、Ｓ１１〜Ｓ１５の蓄電量推定の処理を実行する。これにより、本実施形態においても、情報処理部６０は、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ２３及びＳ２４の処理をＳ１３の処理の直前に実行してもよい。
【００６２】
本実施形態においても、情報処理部６０は、第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。従って管理装置は、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する電池３についても、精度良く蓄電量を推定することが可能である。
【００６３】
情報処理部６０は、取得したΔＯＣＶ特性に基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲を特定する。実際のＳＯＣ又はＯＣＶとΔＯＣＶとの関係に基づいて第２範囲が特定されるので、電池３の実態に即した第２範囲が用いられ、ＯＣＶが第１範囲に含まれることがより正確に判定される。また、ΔＯＣＶ特性及び第２範囲が適宜更新されることにより、電池３の経時変化に応じた第２範囲が用いられ、ＯＣＶが第１範囲に含まれることがより正確に判定される。従って、管理装置は、より精度良く電池３の蓄電量を推定することが可能である。
【００６４】
（実施形態３）
上述したように、第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲は、蓄電素子の通電のレートによって異なることがある。実施形態３においては、通電のレートに応じた第２範囲を用いてＳＯＣを推定する形態を示す。
図１７は、実施形態３に係る電池モジュール１のブロック図である。メモリ６３は、第２範囲テーブル６３５を記憶している。第２範囲テーブル６３５には、電池３の通電のレート別に、第２範囲を示す範囲情報が記録されている。例えば、第２範囲テーブル６３５には、複数のレートの値の夫々に関連付けて範囲情報が記録されている。電池モジュール１のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【００６５】
図１８は、実施形態３に係る情報処理部６０が実行する蓄電量推定の処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６２は、プログラム６３１に従って以下の処理を実行する。
ＣＰＵ６２は、電池３の動作中に電池３の通電が休止したことを検出し（Ｓ３１）、ΔＯＣＶを取得する（Ｓ３２）。Ｓ３２の処理は取得部に対応する。
ＣＰＵ６２は、Ｓ３１で休止された通電のレートを特定する（Ｓ３３）。例えば、ＣＰＵ６２は、通電が行われていた間の電圧計測部８及び電流計測部９の計測結果に基づいて通電のレートを特定する。代替的に、例えばＣＰＵ６２は、通電が行われていた間の制御信号に基づいて通電のレートを特定する。
ＣＰＵ６２は、特定した通電のレートに応じた第２範囲を特定する（Ｓ３４）。Ｓ３４では、ＣＰＵ６２は、メモリ６３が記憶する第２範囲テーブル６３５に特定した通電のレートに関連付けて記録されている範囲情報を読み出す。ＣＰＵ６２は、第２範囲を、読み出した範囲情報が示す第２範囲に特定する。ＣＰＵ６２は、特定した通電のレートに関連付けられた範囲情報が記録されていない場合でも、第２範囲テーブル６３５に記録された範囲情報に基づき、内挿法等により、特定した通電のレートに応じた第２範囲を特定する処理を行ってもよい。
【００６６】
ＣＰＵ６２は、取得したΔＯＣＶが、特定した第２範囲に含まれているか否かを判定する（Ｓ３５）。Ｓ３５の処理は判定部に対応する。ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていない場合は（Ｓ３５：ＮＯ）、ＣＰＵ６２は、電流積算により電池３のＳＯＣを推定し（Ｓ３６）、処理を終了する。ＣＰＵ６２は、Ｓ３５で、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていないことに応じて、電池３のＯＣＶが第１範囲に含まれないことを検出し、Ｓ３６で、ＯＣＶが第１範囲に含まれない場合のＳＯＣの推定方法を実行する。
ΔＯＣＶが第２範囲に含まれている場合は（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６２は、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定し（Ｓ３７）、処理を終了する。
ＣＰＵ６２は、Ｓ３５で、ΔＯＣＶが第２範囲に含まれていることに応じて、電池３のＯＣＶが第１範囲に含まれていることを検出し、Ｓ３７で、ＯＣＶが第１範囲に含まれている場合のＳＯＣの推定方法を実行する。Ｓ３７では、ＣＰＵ６２は、ＯＣＶx をＯＣＶとみなして、特性データ６３２が示す蓄電量−電圧特性に基づいて、ＯＣＶに対応するＳＯＣを推定する。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ３７において第１範囲に対応するＳＯＣの値が推定できなかった場合に、Ｓ３６の処理を行ってもよい。また、Ｓ３１〜Ｓ３７の処理の一部又は全部は、ハードウェアによって実行されてもよい。
【００６７】
なお、情報処理部６０は、実施形態２と同様に、ΔＯＣＶ特性を記録したΔＯＣＶ特性データをメモリ６３に記憶する形態であってもよい。この形態では、メモリ６３は、通電のレート別にΔＯＣＶ特性データを記憶する。ＣＰＵ６２は、通電のレート別に、ΔＯＣＶ特性データから第２範囲を特定し、特定した第２範囲を示す範囲情報を通電のレートに関連付けて第２範囲テーブル６３５に記録する。また、情報処理部６０は、ΔＯＣＶ特性データ、及び第２範囲を示す範囲情報を適宜更新してもよい。
【００６８】
本実施形態においても、情報処理部６０は、第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。従って、管理装置は、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する電池３についても、精度良く蓄電量を推定することが可能である。また、管理装置は、高容量の電池３の蓄電量を精度良く推定することが可能である。
【００６９】
情報処理部６０は、通電のレート別に定められている第２範囲に基づいて、実際の通電のレートに応じた第２範囲を特定し、特定した第２範囲を用いて、蓄電量の推定を行う。ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲は電池３の通電のレートによって異なることがあるので、通電のレートに応じた第２範囲が用いられることによって、ＯＣＶが第１範囲に含まれることがより正確に判定される。従って、管理装置は、より精度良く電池３の蓄電量を推定することが可能である。
【００７０】
（実施形態４）
第１範囲は、蓄電素子の劣化に応じて変化することがある。実施形態４においては、蓄電素子の劣化に応じた第１範囲を用いてＳＯＣを推定する形態を示す。
図１９は、実施形態４に係る電池モジュール１のブロック図である。メモリ６３は、プログラム６３１と、特性データ６３２と、範囲情報６３３と特性データ６３４と、第１範囲テーブル６３６とを記憶している。第１範囲テーブル６３６には、電池３の劣化の度合いに関連付けて第１範囲が記録されている。電池モジュール１のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【００７１】
図２０は、実施形態４に係る情報処理部６０が実行する第２範囲特定の処理の手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ６２は、プログラム６３１に従って以下の処理を実行する。
ＣＰＵ６２は、適宜のタイミングで、電池３の劣化の度合いを判定する（Ｓ４１）。例えば、ＣＰＵ６２は、実施形態２と同様に、一定のレートで電池３の通電を行った場合のＳＯＣ又はＯＣＶとΔＯＣＶとの関係であるΔＯＣＶ特性を取得し、ΔＯＣＶ特性を記録した特性データ６３４をメモリ６３に記憶させ、次に、Ｓ４１の処理を実行する。また、例えば、ＣＰＵ６２は、特定の期間が経過する都度、電池３の通電を特定の回数行った都度、又は電池３の通電を所定時間行った都度、Ｓ４１の処理を行う。Ｓ４１では、ＣＰＵ６２は、予め定められた特定の方法で電池３の劣化の度合いを判定する。
【００７２】
ＣＰＵ６２は、第１範囲テーブル６３６に基づいて、電池３の劣化に応じて第１範囲を更新する（Ｓ４２）。Ｓ４２では、ＣＰＵ６２は、メモリ６３が記憶する第１範囲テーブル６３６から、判定した劣化の度合いに関連付けて記録されている第１範囲を読み出すことにより、第１範囲を更新する。Ｓ４１〜Ｓ４２の処理は、更新部に対応する。
ＣＰＵ６２は、メモリ６３に記憶している特性データ６３４に基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲を特定する（Ｓ４３）。Ｓ４３では、ＣＰＵ６２は、ΔＯＣＶ特性から、更新した第１範囲に含まれるＯＣＶに対応するΔＯＣＶ、又は第１範囲に含まれるＳＯＣに対応するΔＯＣＶを取得し、取得したΔＯＣＶの範囲を特定する。Ｓ４３の処理は特定部に対応する。
ＣＰＵ６２は、特定した第２範囲を示す範囲情報６３３をメモリ６３に記憶させ（Ｓ４４）、処理を終了する。情報処理部６０は、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理を適宜繰り返す。例えば、情報処理部６０は、ΔＯＣＶ特性を取得し、特性データ６３４をメモリ６３に記憶する処理を行う都度、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理を実行する。
【００７３】
情報処理部６０は、実施形態１と同様に、Ｓ１１〜Ｓ１５の蓄電量推定の処理を実行する。これにより、本実施形態においても、情報処理部６０は、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理をＳ１３の処理の直前に実行してもよい。
【００７４】
情報処理部６０は、実施形態３と同様に、通電のレート別の第２範囲を用いて蓄電量の推定を行う形態であってもよい。この形態では、メモリ６３は、第２範囲テーブル６３５を記憶する。ＣＰＵ６２は、電池３の通電のレート別にＳ４１〜Ｓ４４の処理を行い、Ｓ４４では、特定した第２範囲を示す範囲情報を通電のレートに関連付けて第２範囲テーブル６３５に記録する。情報処理部６０は、Ｓ３１〜Ｓ３７の蓄電量推定の処理を実行する。蓄電量推定の処理では、ＣＰＵ６２は、特定した通電のレートに関連付けられた範囲情報が第２範囲テーブル６３５に記録されていない場合でも、記録された範囲情報に基づき、内挿法等により、特定した通電のレートに応じた第２範囲を特定する処理を行ってもよい。
【００７５】
本実施形態においても、情報処理部６０は、第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。従って、管理装置は、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する電池３についても、精度良く蓄電量を推定することが可能である。また、管理装置は、高容量の電池３の蓄電量を精度良く推定することが可能である。
【００７６】
情報処理部６０は、電池３の劣化に応じて第１範囲を更新した上で、蓄電量の推定を行う。第１範囲は、電池３の劣化に応じて変化することがあるので、電池３の劣化に応じた第１範囲が用いられることによって、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲がより正確に特定される。より正確に特定された第２範囲が用いられることによって、ＯＣＶが第１範囲に含まれることがより正確に判定される。従って、管理装置は、より精度良く電池３の蓄電量を推定することが可能である。
【００７７】
（実施形態５）
実施形態５においても、蓄電素子の劣化に応じた第１範囲を用いてＳＯＣを推定する形態を示す。
図２１は、電池モジュール１のブロック図である。メモリ６３は、プログラム６３１と、特性データ６３２と、範囲情報６３３と、特性データ６３４と、係数テーブル６３７とを記憶している。係数テーブル６３７には、電池３の劣化の度合いに関連付けて、劣化前の第１範囲に乗じて劣化後の第１範囲を求めるための係数が記録されている。電池モジュール１のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【００７８】
情報処理部６０は、図２０に示したＳ４１〜Ｓ４４の処理により、第２範囲を特定する。ＣＰＵ６２は、適宜のタイミングで、電池３の劣化の度合いを判定し（Ｓ４１）、係数テーブル６３７に基づいて、電池３の劣化に応じて第１範囲を更新する（Ｓ４２）。Ｓ４２では、ＣＰＵ６２は、メモリ６３が記憶する係数テーブル６３７から、判定した劣化の度合いに関連付けて記録されている係数を読み出し、予め定められている劣化前の第１範囲の値に、読み出した係数を乗じることにより、第１範囲を更新する。  ＣＰＵ６２は、メモリ６３に記憶している特性データ６３４に基づいて、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲を特定し（Ｓ４３）、特定した第２範囲を示す範囲情報６３３をメモリ６３に記憶させ（Ｓ４４）、処理を終了する。情報処理部６０は、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理を適宜繰り返す。例えば、情報処理部６０は、ΔＯＣＶ特性を取得し、特性データ６３４をメモリ６３に記憶する処理を行う都度、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理を実行する。
【００７９】
情報処理部６０は、実施形態１と同様に、Ｓ１１〜Ｓ１５の蓄電量推定の処理を実行する。なお、ＣＰＵ６２は、Ｓ４１〜Ｓ４４の処理をＳ１３の処理の直前に実行してもよい。
情報処理部６０は、実施形態３と同様に、メモリ６３に第２範囲テーブル６３５を記憶し、通電のレート別の第２範囲を用いて蓄電量の推定を行う形態であってもよい。この形態では、ＣＰＵ６２は、電池３の通電のレート別にＳ４１〜Ｓ４４の処理を行い、Ｓ４４では、特定した第２範囲を示す範囲情報を通電のレートに関連付けて第２範囲テーブル６３５に記録する。情報処理部６０は、Ｓ３１〜Ｓ３７の蓄電量推定の処理を実行する。蓄電量推定の処理では、ＣＰＵ６２は、特定した通電のレートに関連付けられた範囲情報が第２範囲テーブル６３５に記録されていない場合でも、記録された範囲情報に基づき、内挿法等により、特定した通電のレートに応じた第２範囲を特定する処理を行ってもよい。
【００８０】
本実施形態においても、情報処理部６０は、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲にＯＣＶが含まれるときの第２範囲にΔＯＣＶが含まれる場合に、ＯＣＶ法により電池３のＳＯＣを推定する。従って、管理装置は、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する電池３についても、精度良く蓄電量を推定することが可能である。また、管理装置は、高容量の電池３の蓄電量を精度良く推定することが可能である。
【００８１】
情報処理部６０は、電池３の劣化に応じて、放電時のＯＣＶと充電時のＯＣＶとの差が小さくなる第１範囲を更新した上で、蓄電量の推定を行う。電池３の劣化に応じた第１範囲が用いられることによって、ＯＣＶが第１範囲に含まれるときの第２範囲がより正確に特定される。より正確に特定された第２範囲が用いられることによって、ＯＣＶが第１範囲に含まれることがより正確に判定される。従って、管理装置は、より精度良く電池３の蓄電量を推定することが可能である。
【００８２】
本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。本発明の範囲は、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全ての変更が含まれることが意図される。
【００８３】
管理装置が、車載用のリチウムイオン二次電池に適用される場合を例示した。代替的に、電力平準化用蓄電装置、鉄道用回生電力貯蔵装置、太陽光発電システム等の産業用途の蓄電モジュールにも適用できる。微小電流が流れる蓄電モジュールにおいては、蓄電素子の正極端子・負極端子間の電圧をＯＣＶとみなすことができる。蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、蓄電量−電圧特性のヒステリシスを有する他の二次電池又は電気化学セルであってもよい。
【００８４】
監視装置１００又はＢＭＵ６が管理装置である場合を例示した。代替的に、ＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）が管理装置であってもよい。管理装置は、監視装置１００等が組み込まれた蓄電モジュールの一部であってもよい。管理装置は、蓄電素子や蓄電モジュールとは別個に構成されて、蓄電量推定対象の蓄電素子を含む蓄電モジュールに、蓄電量の推定時に接続されてもよい。管理装置は、蓄電素子や蓄電モジュールを遠隔監視してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子の管理に適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１、５０  電池モジュール（蓄電モジュール）
２００  蓄電素子
３  電池（蓄電素子）
３１  ケース
３２  端子
３３  電極体
４  バスバー
５  外部端子
６  ＢＭＵ（管理装置）
６０  情報処理部
６２  ＣＰＵ
６３  メモリ（第１記憶部、第２記憶部）
６３１  プログラム（コンピュータプログラム）
７０  記録媒体
７  電流センサ
８  電圧計測部
９  電流計測部
１０  ＥＣＵ
１００  監視装置（管理装置）
【図１】
2018205309.tif 000003
【図２】
2018205309.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018205309.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018205309.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2018205309.tif 000016
【図１５】
2018205309.tif 000017
【図１６】
2018205309.tif 000018
【図１７】
2018205309.tif 000019
【図１８】
2018205309.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【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】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（実施形態の概要）
管理装置は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部と、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部とを備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
管理装置は、所定のレートで前記蓄電素子の通電を行い、蓄電量が所定量変化する都度、通電を休止し、通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、蓄電量又は電圧と変化量との関係を示す変化量特性を記憶する第２記憶部と、前記変化量特性に基づいて、第２範囲を特定する特定部とを更に備え、前記第１記憶部は、特定された前記第２範囲を記憶してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
管理方法は、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
コンピュータプログラムは、コンピュータに、蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する処理を実行させる。
【手続補正５】
【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】
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得する取得部と、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する判定部と
を備える、管理装置。
【請求項２】
前記変化量が前記第２範囲に含まれていると判定された場合に、前記蓄電量−電圧特性に基づいて、前記蓄電素子の蓄電量を推定する推定部
を更に備える、請求項１に記載の管理装置。
【請求項３】
前記蓄電素子の通電のレート別に、第２範囲を記憶する第１記憶部を更に備え、
前記判定部は、前記第１記憶部が記憶している通電のレートに応じた第２範囲を特定し、前記変化量が前記第２範囲に含まれているか否かを判定する、請求項２に記載の管理装置。
【請求項４】
所定のレートで前記蓄電素子の通電を行い、蓄電量が所定量変化する都度、通電を休止し、通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、蓄電量又は電圧と変化量との関係を示す変化量特性を記憶する第２記憶部と、
前記変化量特性に基づいて、第２範囲を特定する特定部と
を更に備え、
前記第１記憶部は、特定された前記第２範囲を記憶する、請求項３に記載の管理装置。
【請求項５】
前記蓄電素子の劣化に応じて、第１範囲を更新する更新部を更に備え、
前記特定部は、前記変化量特性に基づいて、前記更新部が更新した前記第１範囲に応じた第２範囲を特定することにより、第２範囲を更新し、
前記第１記憶部は、前記特定部が更新した第２範囲を記憶し、
前記推定部は、前記第２範囲に基づいて、前記蓄電素子の蓄電量を推定する、請求項４に記載の管理装置。
【請求項６】
前記蓄電素子の急速充電後に、前記推定部は前記蓄電素子の蓄電量を推定する、請求項２乃至５のいずれか一つに記載の管理装置。
【請求項７】
蓄電素子と、
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の管理装置と
を備える、蓄電モジュール。
【請求項８】
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する、管理方法。
【請求項９】
コンピュータに、
蓄電素子の通電が行われている状態から通電が休止したときの前記蓄電素子の電圧と、通電の休止から所定の期間が経過したときの電圧との変化量を取得し、
前記変化量が、同一蓄電量に対して充電時及び放電時の各蓄電量−電圧特性間の電圧の差が他の範囲より小さくなる第１範囲に対応する、第２範囲に含まれているか否かを判定する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。