(57)【要約】【課題】鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させる電池制御システム及び電池制御方法を提供する。【解決手段】この電池制御システムは、鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定する内部抵抗推定手段と、充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求め、放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求め、前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を具備する構成を採る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定する内部抵抗推定手段と、
充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求め、放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求め、前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
を具備する電池制御システム。
【請求項２】
前記劣化状態判定手段は、前記第１劣化度が第１の閾値を超え、前記第２劣化度が第２の閾値未満であるとき、前記鉛電池の劣化状態が、活物質の劣化であると判定する、
請求項１に記載の電池制御システム。
【請求項３】
前記鉛電池への充電及び前記鉛電池からの放電を行う充放電手段と、
前記充放電手段を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、前記鉛電池の劣化状態が活物質の劣化を示す場合、前記充放電手段に過充電の減少または放電の促進を行わせる、
請求項２に記載の電池制御システム。
【請求項４】
前記劣化状態判定手段は、前記第１劣化度が第１の閾値を超え、前記第２劣化度が第２の閾値を超えているとき、前記鉛電池の劣化状態が、前記鉛電池の劣化であると判定し、  前記制御手段は、前記鉛電池の劣化状態が前記鉛電池の劣化を示す場合、前記鉛電池の交換要求を行う、
請求項３に記載の電池制御システム。
【請求項５】
鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定するステップと、
充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求めるステップと、
放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求めるステップと、
前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定するステップと、
を具備する電池制御方法。
【請求項６】
鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定する内部抵抗推定手段と、
充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求め、放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求め、前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
を具備する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の劣化状態を判定する電池制御システム及び電池制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等には、充電と放電が可能な二次電池が用いられている。
【０００３】
二次電池の内部抵抗は、二次電池の劣化状態と関係があり、劣化状態の度合いを示す劣化度は、基準となる内部抵抗からの上昇率で知ることができる。そのため、二次電池の内部抵抗を測定することにより、二次電池の劣化度を知ることが可能である（例えば、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２００８−２５６６７３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、二次電池に鉛電池を用いた場合、充電時の内部抵抗によって劣化状態を判定する際、過充電が連続して発生すると負極に硫酸鉛が固定することにより、図１に示すように、一次的に内部抵抗が上昇してしまう。図１は、充電時における鉛電池の内部抵抗と電池容量との関係を示し、実線が硫酸鉛の固定のない正常な場合の特性を、点線が硫酸鉛の固定がある場合の特性をそれぞれ示す。このため、過充電が続く異常使用時には、内部抵抗を正確に測ることができないため、劣化状態の判定精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させる電池制御システム及び電池制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る電池制御システムは、鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定する内部抵抗推定手段と、充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求め、放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求め、前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
本発明の一態様に係る電池制御方法は、鉛電池の充電時の内部抵抗と、前記鉛電池の放電時の内部抵抗とを推定するステップと、充電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記充電時の内部抵抗とから充電時における前記鉛電池の第１劣化度を求めるステップと、放電時の内部抵抗の初期値と、推定された前記放電時の内部抵抗とから放電時における前記鉛電池の第２劣化度を求めるステップと、前記第１劣化度と前記第２劣化度とに基づいて、前記鉛電池の劣化状態を判定するステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】充電時における鉛電池の内部抵抗と電池容量との関係を示す図
【図２】放電時における鉛電池の内部抵抗と電池容量との関係を示す図
【図３】本発明の一実施の形態に係る電池制御システムの構成を示す図
【図４】図３に示した電池制御システムの制御手順を示すフロー図
【図５】パルス充電の様子を示す図
【図６】通常の充電制御の様子を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の発明者は、図２に示すように、放電時の内部抵抗は、硫酸鉛が固定した場合と硫酸鉛が固定していない正常な場合とで、大きな変化がないことに着目して、本発明をするに到った。図２は、放電時における鉛電池の内部抵抗と電池容量との関係を示し、実線が硫酸鉛の固定のない正常な場合の特性を、点線が硫酸鉛の固定がある場合の特性をそれぞれ示す。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（一実施の形態）
図３は、本発明の一実施の形態に係る電池制御システム１の構成を示す図である。以下、図３を用いて電池制御システム１の構成について説明する。
【００１４】
鉛電池２は、電池容器となる略角型の電槽を有している。電槽内には、極板群が収容されている。電槽の材質には、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等の高分子樹脂が用いられる。各極板群は、複数枚の負極板および正極板がセパレータを介して積層されている。電槽の上部は、電槽の上部開口を密閉するＰＥ等の高分子樹脂製の上蓋に接着ないし溶着されている。上蓋には、鉛電池２を電源として外部へ電力を供給するためのロッド状正極端子および負極端子が立設されている。
【００１５】
充放電部３は、後述する制御部１０５の制御に基づいて、鉛電池２への充電及び鉛電池２からの放電を行わせるものであり、例えば、発電機などが挙げられる。
【００１６】
電圧計測部１０１は、差動増幅回路等を有し、液式の鉛電池２の電圧を計測する。電流計測部１０２は、ホール素子等の電流センサ４と協働して鉛電池２に流れる電流を計測する。
【００１７】
内部抵抗推定部１０３は、電圧計測部１０１および電流計測部１０２の計測結果に基づいて、充電時の内部抵抗と放電時の内部抵抗を推定し、推定結果を劣化状態判定部１０４に出力する。また、内部抵抗推定部１０３は、充電時の初期内部抵抗と、放電時の初期内部抵抗を予め保持しているか、自ら推定して保持しており、これらの初期内部抵抗を劣化状態判定部１０４に出力する。
【００１８】
劣化状態判定部１０４は、内部抵抗推定部１０３から出力された内部抵抗推定結果及び初期内部抵抗から充電時の劣化度（＝現在の充電時内部抵抗／充電時の初期内部抵抗）と、放電時の劣化度（＝現在の放電時内部抵抗／放電時の初期内部抵抗）とを求める。劣化状態判定部１０４は、求めたこれらの劣化度に基づいて、鉛電池２の劣化状態を判定し、劣化状態判定結果を制御部１０５に出力する。
【００１９】
制御部１０５は、劣化度を算出するために鉛電池２への充電及び鉛電池２からの放電を行わせるよう充放電部３に指示する。また、制御部１０５は、劣化状態判定部１０４から出力された劣化状態判定結果に基づいて、充放電部３を制御する。
【００２０】
次に、上述した電池制御システム１の制御手順について図４を用いて説明する。
【００２１】
充放電部３は、制御部１０５の指示により、鉛電池２へのパルス充電を行う（ＳＴ２０１）。なお、パルス充電は、例えば、図５に示すように、１．５Ａ、３．０Ａ、６．０Ａ等、段階的に電流値を上げたパルス電流で充電することである。
【００２２】
ＳＴ２０１のパルス充電に伴い、電圧計測部１０１が鉛電池２の電圧を計測し、電流計測部１０２が鉛電池２に流れる電流を計測し（ＳＴ２０２）、内部抵抗推定部１０３が、ＳＴ２０２において計測された電圧及び電流に基づいて、充電時の内部抵抗を推定する（ＳＴ２０３）。
【００２３】
充放電部３は、制御部１０５の指示により、鉛電池２からの放電を行い（ＳＴ２０４）、電圧計測部１０１が鉛電池２の電圧を計測し、電流計測部１０２が鉛電池２に流れる電流を計測する（ＳＴ２０５）。
【００２４】
内部抵抗推定部１０３は、ＳＴ２０５において計測された電圧及び電流に基づいて、放電時の内部抵抗を推定する（ＳＴ２０６）。
【００２５】
劣化状態判定部１０４は、充電時の初期内部抵抗及びＳＴ２０３において推定された充電時の内部抵抗から充電時の劣化度と、放電時の初期内部抵抗及びＳＴ２０６において推定された放電時の内部抵抗から放電時の劣化度とを求め、充電時の劣化度が第１の閾値α（例えば、１．５）を超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値β（例えば、１．５）を超えるか否かを判定する（ＳＴ２０７）。
【００２６】
充電時の劣化度が第１の閾値αを超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値βを超える場合には（ＳＴ２０７：ＹＥＳ）、劣化状態判定部１０４は、鉛電池２が劣化していると判定し、制御部１０５は、ディスプレイ等に電池交換要求を示し、ユーザに通知する（ＳＴ２０８）。なお、ＳＴ２０８で判定された鉛電池２の劣化は、例えば、液枯れや格子腐食等の経年劣化を意味する。
【００２７】
充電時の劣化度が第１の閾値αを超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値βを超えるという条件を満たさない場合（ＳＴ２０７：ＮＯ）、劣化状態判定部１０４は、充電時の劣化度が第１の閾値αを超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値β未満であるか否かを判定する（ＳＴ２０９）。
【００２８】
充電時の劣化度が第１の閾値αを超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値β未満である場合には（ＳＴ２０９：ＹＥＳ）、劣化状態判定部１０４は、過充電の連続発生により鉛電池２の負極に硫酸鉛の固定が生じていると判定し、制御部１０５は、充放電部３に過充電を減少させたり、放電を促進したりするように指示する（ＳＴ２１０）。これにより、鉛電池２の負極に固定した硫酸鉛を解消することができる。
【００２９】
充電時の劣化度が第１の閾値αを超え、かつ、放電時の劣化度が第２の閾値β未満であるという条件を満たさない場合（ＳＴ２０９：ＮＯ）、制御部１０５は通常の充電制御を行う（ＳＴ２１１）。なお、通常の充電制御とは、図６に示すように、例えば、１２Ａ、６Ａ、３Ａ、１．５Ａ等、段階的に電流値を下げて充電することである。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、充電時の内部抵抗及び初期内部抵抗から充電時の劣化度と、放電時の内部抵抗及び初期内部抵抗から放電時の劣化度とを求め、求めた充電時の劣化度と放電時の劣化度とに基づいて、鉛電池の劣化状態を判定することにより、過充電が連続して発生した際に、負極に硫酸鉛が固定することによる内部抵抗の上昇を判定することができるので、鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、放電時の内部抵抗が、硫酸鉛が固定した場合と硫酸鉛が固定していない正常な場合とで、大きな変化がないことに着目し、過充電の連続発生により鉛電池２の負極に硫酸鉛の固定が生じていることを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、過充電の連続発生により負極の活物質に劣化が生じている場合（本実施の形態の硫酸鉛の固定や、負極の粗大化等）であれば同様の結果となる。すなわち、本発明によれば、充電時の劣化度と放電時の劣化度とから、負極の活物質に劣化が生じているか否かを判定することができるので、鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかる電池制御システム及び電池制御方法は、鉛電池の劣化状態の判定精度を向上させるのに有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１  電池制御システム
２  鉛電池
３  充放電部
４  電流センサ
１０１  電圧計測部
１０２  電流計測部
１０３  内部抵抗推定部
１０４  劣化状態判定部
１０５  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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