(57)【要約】【課題】電池の劣化状態を正確に判断可能なリチウムイオン二次電池の状態検知システムを提供する。【解決手段】電動車両２００に搭載されたリチウムイオン二次電池２０１のＳＯＣが０％であることを検知する検知手段１０３、１０１と、ＳＯＣが０％であると検知されるまでリチウムイオン二次電池を放電させるとともに、放電電力を外部負荷３００に供給する放電手段１０１と、放電後、ＳＯＣが所定値になるまでリチウムイオン二次電池を充電する充電手段１０１、１０４、１１０、１２０と、充電手段により充電された状態で、リチウムイオン二次電池に電流を印加し、電流を印加したことによる電圧変化を計測することで、電池抵抗を算出する抵抗計測手段１０５、１０３、１０１と、算出された電池抵抗に基づいてリチウムイオン二次電池の劣化状態を判断する劣化状態判断手段１０１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池のＳＯＣが０％であることを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記リチウムイオン二次電池のＳＯＣが０％であることが検知されるまで前記リチウムイオン二次電池を放電させるとともに、放電させた電力を外部負荷に供給する放電手段と、
前記放電手段により前記リチウムイオン二次電池の放電がされた後、前記リチウムイオン二次電池のＳＯＣが所定値になるまで前記リチウムイオン二次電池を充電する充電手段と、
充電手段により前記ＳＯＣが前記所定値になるまで前記リチウムイオン二次電池が充電された状態で、前記リチウムイオン二次電池に電流を印加し、前記電流を印加したことによる前記リチウムイオン二次電池の電圧変化を計測することにより、前記リチウムイオン二次電池の電池抵抗を算出する抵抗計測手段と、
前記抵抗計測手段により算出された前記電池抵抗に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判断する劣化状態判断手段と、
を有する、リチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項２】
前記ＳＯＣの前記所定値は１００％である、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項３】
前記抵抗計測手段が前記リチウムイオン二次電池に印加する前記電流はパルス電流である、請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項４】
前記抵抗計測手段により算出された前記電池抵抗のデータを前記電動車両へ送信し、前記電動車両が有する前記電池抵抗のデータを更新させる第１更新手段をさらに有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項５】
前記電動車両は、前記第１更新手段により更新された前記電池抵抗のデータに基づいて、前記電動車両において表示される前記リチウムイオン二次電池の電池残容量、または前記電池残容量による前記電動車両の走行可能距離を更新させる第２更新手段を有する、請求項４に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項６】
前記放電手段は、放電された電力を家屋で利用される電力として前記外部負荷である前記家屋に供給する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知システム。
【請求項７】
電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池のＳＯＣが０％であることを検知する段階（ａ）と、
前記段階（ａ）において前記リチウムイオン二次電池のＳＯＣが０％であることが検知されるまで前記リチウムイオン二次電池を放電させるとともに、放電させた電力を外部負荷に供給する段階（ｂ）と、
前記段階（ｂ）において前記リチウムイオン二次電池の放電がされた後、前記リチウムイオン二次電池のＳＯＣが所定値になるまで前記リチウムイオン二次電池を充電する段階（ｃ）と、
前記段階（ｃ）において前記ＳＯＣが前記所定値になるまで前記リチウムイオン二次電池が充電された状態で、前記リチウムイオン二次電池に電流を印加し、前記電流を印加したことによる前記リチウムイオン二次電池の電圧変化を計測することにより、前記リチウムイオン二次電池の電池抵抗を算出する段階（ｄ）と、
前記段階（ｄ）において算出された前記電池抵抗に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判断する段階（ｅ）と、
を有する、リチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【請求項８】
前記ＳＯＣの前記所定値は１００％であることを特徴とする、リチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【請求項９】
前記段階（ｄ）において前記リチウムイオン二次電池に印加する前記電流はパルス電流である、請求項７または８に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【請求項１０】
前記段階（ｄ）において算出された前記電池抵抗のデータを前記電動車両へ送信し、前記電動車両が有する前記電池抵抗のデータを更新させる段階（ｆ）をさらに有する、請求項７〜９のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【請求項１１】
前記電動車両が、前記段階（ｆ）において更新された前記電池抵抗のデータに基づいて、前記電動車両において表示される前記リチウムイオン二次電池の電池残容量、または前記電池残容量による前記電動車両の走行可能距離を更新させる段階（ｇ）をさらに有する、請求項１０に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【請求項１２】
前記段階（ｂ）は、放電された電力を家屋で利用される電力として前記外部負荷である前記家屋に供給する、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の状態検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリチウムイオン二次電池の状態検知システムおよび状態検知方法に関し、特に電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池の状態検知システムおよび状態検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護を目的とした二酸化炭素排出量の削減のため、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入に注目が集まっている。これらの電動車両の普及のためには、劣化により経時変化するリチウムイオン二次電池の性能を正確に把握することが重要である。
【０００３】
一方、電動車両に搭載された状態でリチウムイオン二次電池の性能である電池容量および電池抵抗を正確に計測することは、電動車両において二次電池の充放電および電圧印加等を安定に行うことが一般的に不可能であるため、困難である。
【０００４】
リチウムイオン二次電池の単体について、劣化により経時変化する二次電池の電池容量を計測するための従来技術としては、下記先行技術文献に記載されたものがある。すなわち、先に算出した電池容量を、二次電池が完全放電されるまでの放電電流の積算電流値に基づいて算出した電池容量に置換する。これにより、二次電池の性能である電池容量が経時変化しても電池容量を把握可能にするというものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来技術は、経時変化する電池容量を計測することはできるが、電動車両に搭載された状態で二次電池の劣化状態を電池抵抗に基づいて正確に判断することができないという問題がある。
【０００７】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたものである。すなわち、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池を所定のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）まで正確に充電した状態で電流を印加し電圧変化を計測することで電池抵抗を高精度に計測し、電池の劣化状態を正確に判断可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の手段により解決される。
【０００９】
リチウムイオン二次電池の状態検知システムであって、検知手段、放電手段、充電手段、抵抗計測手段、および劣化状態判断手段を有する。放電手段は、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池をＳＯＣが０％になったことを検知手段が検知するまでリチウムイオン二次電池を放電し、放電電力を外部負荷に供給する。充電手段は、放電手段による放電後、ＳＯＣが所定値になるまで充電する。抵抗計測手段は、ＳＯＣが所定値に設定されたリチウムイオン二次電池に電流を印加し、電流印加による電圧変化を計測することで電池抵抗を算出する。劣化状態判断手段は算出された電池抵抗に基づき電池の劣化状態を判断する。
【００１０】
リチウムイオン二次電池の状態検知方法であって、電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池をＳＯＣが０％になったことを検知するまでリチウムイオン二次電池を放電し、放電電力を外部負荷に供給する。当該放電後、ＳＯＣが所定値になるまで充電し、ＳＯＣが所定値に設定されたリチウムイオン二次電池に電流を印加し、電流印加による電圧変化を計測することで電池抵抗を算出し、算出した電池抵抗に基づき電池の劣化状態を判断する。
【発明の効果】
【００１１】
電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池をＳＯＣが０％になるまで放電させた後、所定のＳＯＣまで正確に充電した状態で電流を印加して電圧変化を計測することで電池抵抗を高精度に測定することにより、電池の劣化状態を正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る、リチウムイオン二次電池の状態検知システムの構成図である。
【図２】リチウムイオン二次電池の構造の例を模式的に示す概略断面図である。
【図３】リチウムイオン二次電池の電池容量の測定方法の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る状態検知システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートに対応したリチウムイオン二次電池の充電状態を示す図である。
【図６】電動車両の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る状態検知システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに対応したリチウムイオン二次電池の充電状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、添付した図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複となる説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の状態検知システムの構成図である。なお、図１においては、状態検知システム１とともに、状態検知システム１に接続された電動車両２００および外部負荷である家屋３００が示されている。
【００１５】
図１に示すように、状態検知システム１は、状態検知装置１００、および商用電源１１０を有する。
【００１６】
商用電源１１０は、電力会社から電力を電力消費者に供給するための設備であり、状態検知装置１００に接続されることにより、電力を状態検知装置１００に供給する。
【００１７】
状態検知装置１００は、演算制御部１０１、記憶部１０２、電圧計１０３、電流計１０４、コンバータ１２０、およびスイッチＳ１〜Ｓ３を有する。電圧計１０３および演算制御部１０１は検知手段を構成する。演算制御部１０１は放電手段、劣化状態判断手段、および第１更新手段を構成する。商用電源１１０、コンバータ１２０、電流計１０４、および演算制御部１０１は充電手段を構成する。コンバータ１２０、電圧計１０３、および演算制御部１０１は抵抗計測手段を構成する。
【００１８】
電圧計１０３は、電動車両２００に搭載されたリチウムイオン二次電池２０１（以下、単に「電池２０１」と称する）に接続されることにより、電池２０１の電池電圧を計測する。電圧計１０３は、計測した電池電圧のデータを演算制御部１０１へ送信する。
【００１９】
ここで、図１において、点線の矢印はそれぞれ各種データが送信される方向を示している。
【００２０】
電流計１０４は、電池２０１とコンバータ１２０との間に接続されることにより、電池２０に供給される充電電流Ｉｃを計測する。電流計１０４は、計測した充電電流Ｉｃのデータを演算制御部１０１へ送信する。
【００２１】
コンバータ１２０は、商用電源１１０から入力された交流電力を直流電力に変換して電池２１０に出力する。コンバータ１２０は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータにより構成することができる。
【００２２】
コンバータ１２０は、さらに、電池２０１に短時間の直流電流としてのパルス電流を供給する。コンバータ１２０は、商用電源１１０から入力された交流電力を利用してパルス電流を生成し電池２０１に供給することができる。なお、コンバータ１２０とは別に、図示しない電流印加装置を設けて、電流印加装置により電池２０１にパルス電流を供給してもよい。この場合、電流印加装置は電流パルス発生器により構成することができる。
【００２３】
パルス電流の振幅およびパルス幅は限定されないが、例えば、振幅を２０Ａ、パルス幅を１０秒とすることができる。
【００２４】
演算制御部１０１は、状態検知システム１の各構成要素を制御するとともに、各種演算を行う。演算制御部１０１は、コンピュータの構成要素である演算制御装置、記憶装置、および入出力装置が実装された単一または複数の半導体チップおよびプログラムにより構成することができる。
【００２５】
演算制御部１０１は、各スイッチＳ１〜Ｓ３の導通／非導通を制御することにより、商用電源１１０、コンバータ１２０、電流計１０４、家屋３００、および電動車両２００の接続状態を制御する。
【００２６】
演算制御部１０１は、電圧計１０３により計測された電池２０１の電圧を受信し、電池２０１の電圧によりＳＯＣが０％であることを検知する。演算制御部１０１は、電池２０１の電圧が放電によりあらかじめ設定した下限電圧に達したことによりＳＯＣが０％であることを検知することができる。下限電圧は電池２０１の特性に基づいてＳＯＣが０％であると推定されるときの電池電圧であり、例えば、電池２０１が、単電池セルが直列に接続されてなる積層型リチウムイオン二次電池の場合は、単電池セル単体の電圧に換算して、２．５Ｖに設定することができる。
【００２７】
演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣを、算出することで検知する。演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣが０％と判断した状態からＳＯＣが１００％と判断するまでの電池２０１への充電電流Ｉｃを電流計１０４から受信し、充電電流Ｉｃの積算電流値を演算することで電池２０１の電池容量を正確に算出することができる。また、演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣが０％と判断した状態からの充電電流Ｉｃの積算電流値を演算し、当該積算電流値の電池容量に対する比として電池２０１のＳＯＣを正確に算出することができる。従って、演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣを所定値に正確に設定することができる。ＳＯＣの所定値は、例えば、５０％とすることができる。
【００２８】
演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣを所定値に設定した状態で、コンバータ１２０により電池２０１にパルス電流を印加し、パルス電流を印加したことによる電池２０１の電圧変化を電圧計１０３に計測させる。演算制御部１０１は、計測された電池２０１の電圧変化（電圧振幅）を電池２０１に印加したパルス電流の振幅（電流振幅）で除算することにより、電池２０１の電池抵抗を算出する。所定のＳＯＣに正確に設定された状態でパルス電流を印加して電圧変化を計測することにより電池抵抗を高精度に計測することができる。また、パルス電流を印加することにより、電池２０１に直流電流が短時間印加されることになるため、電流印加によるＳＯＣの所定値からのズレを抑制でき、計測される電池抵抗の精度をさらに向上させることができる。
【００２９】
電池２０１は劣化により主に負極に被膜が生成されて電池抵抗が増大し、電池容量が低下する。演算制御部１０１は、記憶部１０２に記憶されている電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップを利用して、電池抵抗に基づいて電池容量を算出することにより電池２０１の劣化状態を判断することができる。演算制御部１０１は、電池抵抗により電池２０１の劣化状態を判断してもよい。演算制御部１０１は、算出した電池容量があらかじめ設定された閾値を下回った場合や、電池抵抗があらかじめ設定された閾値を上回った場合に、電動車両２００に対し警告を送信してもよい。
【００３０】
演算制御部１０１は、電池２０１を放電することでＳＯＣを０％にする際、放電電流Ｉｄを家屋３００に出力することで、家屋３００で利用される電力を当該家屋３００に供給することができる。これにより、電池２０１のＳＯＣを所定値に正確に設定して電池抵抗を高精度に計測しつつ、放電電流Ｉｄを有効に利用することができる。なお、放電電流Ｉｄはコンバータ１２０により交流電流に変換して家屋３００に出力してもよい。
【００３１】
演算制御部１０１は、算出した電池２０１の電池抵抗のデータを、電動車両２００に送信し、電動車両２００が有する電池抵抗のデータを更新させる。
【００３２】
記憶部１０２は、各種プログラムおよび各種データを記憶する。記憶部１０２は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）により構成することができる。
【００３３】
記憶部１０２は、演算制御部１０１が実行するプログラムを記憶する。
【００３４】
記憶部１０２は、演算制御部が算出した電池２０１の電池容量、電池残容量（ＳＯＣ）、および電池抵抗の値のデータを記憶する。さらに、記憶部１０２は、電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップを記憶する。電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップは、電池２０１の製品種ごとに記憶されてもよい。
【００３５】
スイッチＳ１〜Ｓ３は、演算制御部１０１による制御により導通状態または遮断状態となることで、商用電源１１０、コンバータ１２０、電流計１０４、家屋３００、および電動車両２００の接続状態を変化させる。スイッチＳ１〜Ｓ３は、例えば、適当な電流容量および耐圧を有する半導体スイッチにより構成することができる。
【００３６】
ここで、状態検知システム１に接続されることで充電または放電される電池２０１が搭載された電動車両２００について説明する。
【００３７】
電動車両２００は、電池２０１、演算制御部２０２、記憶部２０３、表示部２０４、電流センサ２０７、インバータ２０５、およびモーター２０６を有する。演算制御部２０２、電流センサ２０７、および記憶部２０３は第２更新手段を構成する。
【００３８】
図２は、リチウムイオン二次電池の構造の例を模式的に示す概略断面図である。図２に示すように、電池２０１は、充放電を行う発電要素２１を外装体２９の内部に密封した構造を有する。
【００３９】
図２に示すように、電池２０１は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素２１が、外装体２９の内部に封止された構造を有する。ここで、発電要素２１は、正極と、セパレータ１７と、負極とを積層した構成を有している。正極は、正極集電体１２の両面に正極活物質層１５が配置された構造を有する。負極は、負極集電体１１の両面に負極活物質層１３が配置された構造を有する。具体的には、１つの正極活物質層１５とこれに隣接する負極活物質層１３とが、セパレータ１７を介して対向するようにして、負極（負極集電体１１および負極活物質層１３）、セパレータ１７、および正極（正極集電体１２および正極活物質層１５）がこの順に積層されている。これにより、隣接する負極、セパレータ１７、および正極は、１つの単電池層１９を構成する。これにより各単電池は電気的に並列接続されてなる構成を有する。
【００４０】
正極集電体１２および負極集電体１１は、各電極（正極および負極）と導通される正極集電板（タブ）２７および負極集電板（タブ）２５がそれぞれ取り付けられ、電池外装材２９の端部に挟まれるようにして電池外装材２９の外部に導出される構造を有している。正極集電板２７および負極集電板２５はそれぞれ、必要に応じて正極リードおよび負極リード（図示せず）を介して、各電極の正極集電体１２および負極集電体１１に超音波溶接や抵抗溶接などにより取り付けられていてもよい。
【００４１】
［集電体］
集電体１１、１２を構成する材料に特に制限はないが、好適には金属が用いられる。
【００４２】
具体的には、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅、その他合金等などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅が好ましい。
【００４３】
集電体１１、１２の大きさは、電池の使用用途に応じて決定される。たとえば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は１〜１００μｍ程度である。
【００４４】
[正極活物質層]
正極活物質層１５は、電極反応において正極活物質層１５と負極活物質層１３との間を往来する物質（イオン）を蓄積および放出できる正極活物質を含む。たとえば、電池２０１がリチウムイオン二次電池である場合には、リチウム−遷移金属複合酸化物が好ましく、正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ2などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ2などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ2Ｏ4などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ2などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物などを用いることができる。この他、ＬｉＦｅＰＯ4などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物、Ｖ2Ｏ5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＭｏＯ3などの遷移金属酸化物や硫化物、ＰｂＯ2、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどを用いることができる。また、場合によっては、二種以上の正極活物質を併用してもよい。
【００４５】
正極活物質層１５に含まれる導電助剤は、正極活物質の導電性を改善する機能を有し、たとえば、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）などの種々の炭素繊維により構成する。
【００４６】
正極活物質層１５に含まれるバインダーは、正極集電体１２と正極活物質層１５との結着材としての機能を有する。たとえば、バインダーとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、またはこれらの混合物を用いることができる。
【００４７】
[負極活物質層]
負極活物質層１３は、負極活物質、導電助剤、バインダーなどを含む。
【００４８】
負極活物質層１３は、電極反応において正極活物質層１５と負極活物質層１３との間を往来する物質（イオン）を蓄積および放出できる負極活物質を含む。たとえば、負極活物質としては、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料（黒鉛）、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンなどを用いることができる。より好ましくは、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛を用いることができる。天然黒鉛は、たとえば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛などが使用できる。人造黒鉛としては塊状黒鉛、気相成長黒鉛、鱗片状黒鉛、繊維状黒鉛が使用できる。これらの中で、特に好ましい材料は、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛である。鱗片状黒鉛、塊状黒鉛を用いた場合、充填密度が高くなるため、特に有利である。また、場合によっては、二種以上の負極活物質を併用してもよい。
【００４９】
負極活物質層１３に含まれる導電助剤は、負極活物質の導電性を改善する機能を有し、たとえば、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）などの種々の炭素繊維により構成する。
【００５０】
負極活物質層１３に含まれるバインダーは、負極集電体１１と負極活物質層１３との結着材としての機能を有し、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）により構成する。また、ポリフッ化ビニリデンのような溶剤系バインダー以外に、ポリマー微粒子、ゴム材料を水に分散させた水系バインダー（たとえば、スチレン−ブタジエンゴム）を用いてもよい。
【００５１】
[セパレータ]
セパレータ１７は、正極活物質層１５と負極活物質層１３の間に設けられ、正極活物質層１５と負極活物質層１３を電気的に隔離している。セパレータ１７は、正極活物質層１５と負極活物質層１３との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。たとえば、セパレータ１７は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン製の多孔質膜、セラミック製の多孔質膜などを用いる。また、耐熱性を有するアラミドなどを用いてもよい。
【００５２】
電解液は、非水（系）電解液である。電解液を介して正極活物質層１５と負極活物質層１３の間をイオンが移動することで、発電要素２１に蓄電された電気を充放電する。たとえば、電解液は、有機溶媒に支持塩であるリチウム塩等が溶解した形態である。有機溶媒としては、支持塩を十分に溶解させ得るものであればよく、たとえば、（１）プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどの環状カーボネート類、（２）ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、（３）テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類、（４）γ−ブチロラクトン等のラクトン類、（５）アセトニトリル等のニトリル類、（６）プロピオン酸メチル等のエステル類、（７）ジメチルホルムアミド等のアミド類、（８）酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから一種類または二種以上を混合した非プロトン性溶媒等の可塑剤などが挙げられる。これら有機溶媒は、単独で用いても二種類以上を組み合わせて用いてもよい。支持塩としては、従来公知のものが用いられる。たとえば、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ（ＬｉＢＥＴＩ）、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ等を用いる。
【００５３】
[集電板]
集電板２５、２７を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、たとえば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板２５と負極集電板２７とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。
【００５４】
[外装体]
外装体２９は、たとえば、内部に金属板を備えたラミネートシートから構成され、発電要素２１を両側から被覆して封止する。これにより、外装体２９は、発電要素２１を収容する。
【００５５】
図１に戻り、演算制御部２０２は、電動車両２００の各構成要素を制御するとともに、各種演算を行う。演算制御部２０２は、コンピュータの構成要素である演算制御装置、記憶装置、および入出力装置が実装された単一または複数の半導体チップおよびプログラムにより構成することができる。
【００５６】
演算制御部２０２は、状態検知システム１から電池２０１の電池抵抗のデータを受信し、記憶部２０３に記憶されているこれらのデータを、受信した電池抵抗のデータに更新する。
【００５７】
演算制御部２０２は、更新した電池２０１の電池抵抗の値に基づいて、電池２０１の電池残容量と、電池残容量による走行可能距離とを算出し、表示部２０４に表示させる。具体的には、例えば、演算制御部２０２は、更新した電池抵抗の値に基づいて、記憶部２０３に記憶されている電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップを利用して、電池容量を算出する。演算制御部２０２は、算出した電池容量に基づいて、記憶部２０３に記憶されている電池容量と走行可能距離との関係を規定するマップを利用して、ＳＯＣが１００％のときの走行可能距離を算出する。演算制御部２０２は、算出した、ＳＯＣが１００％のときの走行可能距離から実際に電動車両２００が走行した距離を差し引くことにより現在の電池残容量による走行可能距離を算出する。演算制御部２０２は、電流センサ２０７により、ＳＯＣが１００％の状態から実際に電動車両２００が走行したことによる消費電気量を検知し、検知した消費電気量を算出した電池容量から差し引くことで現在の電池残容量を算出することができる。
【００５８】
このようにして演算制御部２０２が算出した、電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離には、電池２０１の劣化状態が、電池２０１の電池抵抗が更新されることで反映されている。従って、電動車両２００のユーザーは、電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離が表示部２０４に表示されることにより、電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離を正確に把握することができる。
【００５９】
記憶部２０３は、演算制御部２０２により実行されるプログラムおよび各種データを記憶する。記憶部２０３は、例えば、フラッシュメモリにより構成されることができる。
【００６０】
記憶部２０３は、電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップ、および電池容量と走行可能距離との関係を規定するマップを記憶するとともに、演算制御部２０２が算出した電池２０１の電池容量、電池残容量、および電池残容量による電動車両２００の走行可能距離を記憶する。
【００６１】
表示部２０４は、演算制御部２０２が算出した電池２０１の電池残容量、および電池残容量による電動車両２００の走行可能距離を表示する。表示部２０４は、例えば液晶表示装置により構成することができる。
【００６２】
インバータ２０５は、電池２０１が出力する直流電圧を３相交流電圧に変換する。
【００６３】
モーター２０６は、インバータ２０５から３相交流電圧を受け、電動車両２００を駆動するためのトルクを発生させる。
【００６４】
状態検知システム１の動作について説明する。
【００６５】
図３は、リチウムイオン二次電池の電池容量の測定方法の説明図である。
【００６６】
図３のＡ〜Ｄは、その長方形の面積により電池２０１の電池容量を示しており、長方形の面積に対する斜線部の面積の比によりＳＯＣを示している。
【００６７】
図３のＡは、状態検知システム１により、電動車両２００に搭載された電池２０１のＳＯＣが１００％まで充電された直後の状態を示している。
【００６８】
Ｂは、電池２０１のＳＯＣが１００％まで充電された電動車両２００が走行することで電池２０１が放電された後の電池残容量を示している。
【００６９】
Ｃは、状態検知システム１により、電動車両２００の電池２０１からの放電電流Ｉｄを家屋３００に供給することで、電池２０１のＳＯＣが０％まで放電された状態を示している。
【００７０】
Ｄは、電動車両２００の電池２０１のＳＯＣが０％まで放電された後、状態検知システム１によりＳＯＣが１００％まで充電された状態を示している。状態検知システム１は、電池２０１のＳＯＣが０％の状態になるまで一旦放電した後、ＳＯＣが１００％の状態になるまで充電する。その際、状態検知システム１は、ＳＯＣが０％の状態からＳＯＣが１００％の状態になるまで、充電電流Ｉｃを電流計１０４により計測し、計測した充電電流Ｉｃの積算電流値を算出することにより、正確に電池２０１の電池容量を正確に計測することができる。
【００７１】
図４は、状態検知システムの動作を示すフローチャートである。図５は、図４のフローチャートに対応したリチウムイオン二次電池の充電状態を示す図である。図５も図３と同様に、Ａ〜Ｄは、その長方形の面積により電池２０１の電池容量を示しており、長方形の面積に対する斜線部の面積の比によりＳＯＣを示している。
【００７２】
なお、図４のフローチャートによる動作が実施される前に、図３に示す方法により電池２０１の電池容量が算出される。当該方法で算出された電池容量を用いてＳＯＣを算出することにより、電池抵抗を計測する際に、より高精度にＳＯＣの設定ができるため、電池抵抗の計測精度が向上され、電池抵抗に基づく電池の劣化状態の判断をより正確に行うことができる。一方、電池２０１の製品仕様による電池容量、または電池２０１の製品出荷時に計測された電池容量を用いてＳＯＣを算出することで、電池抵抗を計測する際のＳＯＣの設定をしてもよい。
【００７３】
状態検知装置１００の演算制御部１０１は、ユーザーにより電池性能測定モードに設定されているかどうかを判断する（Ｓ４０１）。電池性能測定モードとは、電池２０１への充電の際に、電池２０１の電池抵抗を算出して電池の劣化状態を判断するモードであり、電池２０１への充電の前にユーザーにより状態検知システム１に対して設定される。
【００７４】
演算制御部１０１は、電池性能測定モードに設定されていないと判断したときは（Ｓ４０１：ＮＯ）、電池２０１をＳＯＣが１００％になるまで充電する（Ｓ４０９〜Ｓ４１０）。
【００７５】
演算制御部１０１は、ＣＣＣＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ）方式で電池２０１をＳＯＣが１００％になるまで充電することができる。すなわち、最初に一定の電流値の充電電流Ｉｃで充電し、上限電圧に達した後は、上限電圧を維持するために充電電流Ｉｃの電流値を下げながら充電を続けることにより電池２０１をＳＯＣが１００％になるまで充電することができる。上限電圧は電池２０１の特性に基づいてＳＯＣが１００％であると推定されるときの電池電圧であり、例えば、電池２０１が、単電池セルが直列に接続されてなる積層型リチウムイオン二次電池の場合は、単電池セル単体の電圧に換算して、４．２Ｖに設定することができる。
【００７６】
演算制御部１０１は、電池性能測定モードに設定されていると判断したときは（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ＳＯＣが０％であると判断するまで電池２０１を放電し（Ｓ４０２、Ｓ４０３）、放電電流Ｉｄを家屋３００に供給する。この際、図１のスイッチＳ１、Ｓ３を導通状態、その他のスイッチＳ２を非導通状態とする。図５のＣは、ステップＳ４０３においてＳＯＣが０％と判断するまで電池２０１を放電した状態を示している。なお、図５のＡおよびＢは、それぞれ図３のＡおよびＢと同じ状態を示しているため、説明を省略する。
【００７７】
演算制御部１０１は、ＳＯＣが０％の状態からＳＯＣが所定値である５０％の状態まで充電されたと判断するまで、電池２０１を、コンバータ１２０から供給される充電電流Ｉｃにより充電する（Ｓ４０４、Ｓ４０５）。この際、図１のスイッチＳ２、Ｓ３を導通状態、その他のスイッチＳ１を非導通状態とする。図５のＤは、ステップＳ４０５においてＳＯＣが５０％と判断するまで電池２０１を充電した状態を示している。
【００７８】
演算制御部１０１は、ステップＳ４０３において電池２０１のＳＯＣが０％と判断した状態から電流計１０４により計測される充電電流の積算電流値を演算し、当該積算電流値の電池容量に対する比としてＳＯＣを算出することにより、ＳＯＣが５０％となったことを判断する。
【００７９】
演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣが５０％であると判断すると、電池２０１への充電を停止する。演算制御部１０１は、ＳＯＣを５０％に設定した状態で、コンバータ１２０により電池２０１にパルス電流を印加し、パルス電流を印加したことによる電池２０１の電圧変化を電圧計１０３に計測させることで、電池２０１の電池抵抗を算出する（Ｓ４０６）。この際、図１のスイッチＳ２、Ｓ３を導通状態、その他のスイッチＳ１を非導通状態とする。
【００８０】
演算制御部１０１は、ステップＳ４０６において算出した電池２０１の電池抵抗に基づいて、記憶部１０２に記憶されている電池抵抗と電池容量との関係を規定するマップを利用して、電池容量を算出することにより電池２０１の劣化状態を判断する（Ｓ４０７）。
【００８１】
演算制御部１０１は、算出した電池２０１の電池抵抗のデータを電動車両２００に送信し、電動車両２００が有する電池抵抗のデータを更新させる（Ｓ４０８）。
【００８２】
演算制御部１０１は、電池２０１を、コンバータ１２０から供給される充電電流ＩｃによりＳＯＣが１００％になるまで充電する（Ｓ４０９〜Ｓ４１０）。この際、図１のスイッチＳ２、Ｓ３を導通状態で、その他のスイッチＳ１を非導通状態とする。
【００８３】
演算制御部１０１は、電池２０１をＳＯＣが１００％になるまで充電したことにより電池２０１の充電を終了する（Ｓ４１１）。
【００８４】
電動車両２００の動作について説明する。
【００８５】
図６は、電動車両の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
電動車両２００の演算制御部２０２は、状態検知システム１から電池２０１の電池抵抗のデータを受信したかどうかを判断する（Ｓ６０１）。
【００８７】
演算制御部２０２は、電池２０１の電池抵抗のデータを受信したと判断したときは（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、記憶部２０３に記憶された電池抵抗のデータを受信したデータに更新する（Ｓ６０２）。
【００８８】
演算制御部２０２は、更新した電池抵抗に基づいて、電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離を算出する（Ｓ６０３）。
【００８９】
演算制御部２０２は、表示部２０４に表示させている電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離を、ステップＳ６０３において算出した電池２０１の電池残容量、および電池残容量による走行可能距離に更新する（Ｓ６０４）。
【００９０】
本実施形態は、以下の効果を奏する。
【００９１】
電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池をＳＯＣが０％になるまで放電させた後、所定のＳＯＣまで正確に充電した状態で電流を印加して電圧変化を計測することで電池抵抗を高精度に測定することにより、電池の劣化状態を正確に判断することができる。
【００９２】
さらに、電池抵抗を測定する際に電池に印加する電流をパルス電流とする。これにより、電池に直流電流が短時間印加されることになるため、電流印加によるＳＯＣの所定値からのズレを抑制でき、計測される電池抵抗の精度をさらに向上させ、電池の劣化状態をより正確に判断できる。
【００９３】
さらに、算出した電池抵抗のデータを電動車両へ送信して、電動車両が有する電池抵抗のデータを更新させることにより、電動車両において電池抵抗に基づいて電池の劣化状態を正確に判断できるとともに、電池の性能に依存する電池容量等の各種パラメータを正確に算出することができる。
【００９４】
さらに、更新された前記電池抵抗のデータに基づいて、電動車両が表示する電池残容量、または電池残容量による走行可能距離を更新する。これにより、ユーザーは、電池の劣化状態が反映された電池残容量および電池残容量による走行可能距離を正確に把握することができる。
【００９５】
さらに、電池抵抗を計測する際、ＳＯＣを所定値に設定するためにＳＯＣが０％になるまで放電させた電力を家屋で利用される電力として家屋に供給する。これにより、電池のＳＯＣを所定値に正確に設定して電池抵抗を高精度に計測しつつ、放電電力を有効に利用することができる。
【００９６】
（第２実施形態）
以下、添付した図面を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態とで異なる点は次の点である。すなわち、第１実施形態は、電動車両２００に搭載された電池２０１のＳＯＣを５０％に設定した状態でパルス電流を印加して電池抵抗を算出するのに対し、本実施形態は、電池２０１のＳＯＣを１００％に設定した状態でパルス電流を印加して電池抵抗を算出する。その他の点については、本実施形態は第１実施形態と同様であるため重複する説明は省略または簡略化する。
【００９７】
図７は、状態検知システムの動作を示すフローチャートである。図８は、図７のフローチャートに対応したリチウムイオン二次電池の充電状態を示す図である。図８のＡ〜Ｅは、その長方形の面積により電池２０１の電池容量を示しており、長方形の面積に対する斜線部の面積の比によりＳＯＣを示している。
【００９８】
なお、図７のフローチャートによる動作が実施される前に、図３に示す方法により電池２０１の電池容量が算出される。ただし、電池２０１の電池容量を算出せずに、電池２０１の製品仕様による電池容量、または電池２０１の製品出荷時に計測された電池容量を利用してもよい。
【００９９】
状態検知装置１００の演算制御部１０１は、ユーザーにより電池性能測定モードに設定されているかどうかを判断する（Ｓ７０１）。
【０１００】
演算制御部１０１は、電池性能測定モードに設定されていないと判断したときは（Ｓ７０１：ＮＯ）、電池２０１をＳＯＣが１００％になるまで充電して（Ｓ７０７〜Ｓ７０８）フローチャートを終了する。
【０１０１】
演算制御部１０１は、電池性能測定モードに設定されていると判断したときは（Ｓ７０１：ＹＥＳ）、ＳＯＣが０％と判断するまで電池２０１を放電する（Ｓ７０２、Ｓ７０３）。演算制御部１０１は、電池２０１の電圧が放電により下限電圧に達したことによりＳＯＣが０％であると判断する。図８のＣは、ステップＳ７０３においてＳＯＣが０％と判断するまで電池２０１を放電した状態を示している。なお、図８のＡおよびＢは、それぞれ図３のＡおよびＢと同じ状態を示しているため、説明を省略する。
【０１０２】
演算制御部１０１は、ＳＯＣが１００％と判断するまで電池２０１を充電する（Ｓ７０４、Ｓ７０５）。演算制御部１０１は、ステップＳ７０３において電池２０１のＳＯＣが０％と判断した状態から電流計１０４により計測される充電電流の積算電流値を演算し、当該積算電流値の電池容量に対する比としてＳＯＣを算出することにより、ＳＯＣが１００％であることを判断する。図７のＤは、ステップＳ７０５においてＳＯＣが１００％と判断するまで電池２０１を充電した状態を示している。
【０１０３】
演算制御部１０１は、電池２０１のＳＯＣが１００％になると電池２０１への充電を終了する。演算制御部１０１は、ＳＯＣを１００％に設定した状態で、電流印加装置１０５により電池２０１にパルス電流を印加し、パルス電流を印加したことによる電池２０１の電圧変化を電圧計１０３に計測させることにより、電池２０１の電池抵抗を算出する（Ｓ７０６）。なお、電池２０１の電圧はＳＯＣが１００％であることにより上限電圧に達しているため、パルス電流として、短時間の直流電流で先に放電させた後に充電させるようなパルス電流を供給する。
【０１０４】
演算制御部１０１は、算出した電池抵抗のデータを電動車両２００へ送信する（Ｓ７０６）。
【０１０５】
本実施形態は、以下の効果を奏する。
【０１０６】
電動車両に搭載されたリチウムイオン二次電池をＳＯＣが０％になるまで放電させた後、ＳＯＣが１００％となるまで正確に充電した状態で電流を印加して電圧変化を計測する。これにより、電池抵抗を高精度に測定することで電池の劣化状態を正確に判断することができるとともに、電池の充電の途中で充電を停止して電池抵抗を計測する必要をなくすことができる。
【０１０７】
以上、本発明について実施形態により説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、上述した実施形態においては、パルス電流を電池に印加することで電池抵抗を計測している。しかし、パルス電流に代えて、一定の電流値が維持される直流電流を利用してもよい。
【０１０９】
また、実施形態においては、電動車両において、ＳＯＣが１００％のときの走行可能距離を算出し、当該走行可能距離から実際に電動車両が走行した距離を差し引くことにより現在の電池残容量による走行可能距離を算出している。しかし、電池残容量を算出した際に、電池残容量と電池残容量による走行可能距離との関係を規定するマップを利用して、電池残容量に基づいて電池残容量による走行可能距離を算出してもよい。
【０１１０】
また、実施形態においては、電池の放電電流を家屋に印加することで利用している。しかし、（ｉ）蓄電池に充電して、電気料金が高い時間に電力会社に売電すること、（ｉｉ）ヘッドライトで太陽光パネルを照らして得られる電力を売電すること、または（ｉｖ）水を電気分解して水素を蓄積し、後日燃料電池の発電に使用することで利用してもよい。
【０１１１】
また、実施形態においてプログラムによる実行される部分の一部または全部をハードウェアに置き換えて実施されてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１    状態検知システム、
１００    状態検知装置、
１０１    演算制御部、
１０２    記憶部、
１０３    電圧計、
１０４    電流計、
１０５    電流印加装置、
１１０    商用電源、
１２０    コンバータ、
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５    スイッチ、
２００    電動車両、
２０１    電池、
２０２    演算制御部、
２０３    記憶部、
２０４    表示部、
３００    家屋。
【図１】
2015190815.tif 000003
【図２】
2015190815.tif 000004
【図３】
2015190815.tif 000005
【図４】
2015190815.tif 000006
【図５】
2015190815.tif 000007
【図６】
2015190815.tif 000008
【図７】
2015190815.tif 000009
【図８】
2015190815.tif 000010