(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の性能の推定精度を向上する鉛蓄電池の性能推定装置及び性能推定方法を提供する。【解決手段】鉛蓄電池の性能推定装置１０は、鉛蓄電池の端子電圧及び充放電電流に基づいて鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧をそれぞれ推定する推定部１１と、パラメータを用いて鉛蓄電池の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部１３と、鉛蓄電池を電流Ｉで時間Ｔ放電する場合に発生する鉛蓄電池の開放電圧減少分と内部抵抗による電圧降下分との和が、開放電圧と所定の放電終止電圧との差に等しいと定められ、電流Ｉ又は時間Ｔを演算する電池性能演算部１６と、を備える。電池性能演算部１６は、電流Ｉ及び時間Ｔのうち一方が所定の値に定められると、電流Ｉ及び時間Ｔのうち他方を演算する。【選択図】図１
2015210182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池の端子電圧及び充放電電流に基づいて前記鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧をそれぞれ推定する推定部と、
前記パラメータを用いて前記鉛蓄電池の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部と、
前記鉛蓄電池を電流Ｉで時間Ｔ放電する場合に発生する前記鉛蓄電池の開放電圧減少分と前記内部抵抗による電圧降下分との和が、前記開放電圧と所定の放電終止電圧との差に等しいと定められ、前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算する電池性能演算部と、を備え、
前記電池性能演算部は、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち一方が所定の値に定められると、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち他方を演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記所定の放電終止電圧は７．２Ｖであり、前記時間Ｔは３０秒に定められ、
前記電池性能演算部は、前記電流Ｉを演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記所定の放電終止電圧は１０．５Ｖであり、前記電流Ｉは２５Ａに定められ、
前記電池性能演算部は、前記時間Ｔを演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記所定の放電終止電圧は１０．５Ｖであり、前記電流Ｉは前記鉛蓄電池の５時間率電流に定められ、
前記電池性能演算部は、前記時間Ｔを演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記パラメータに含まれる抵抗を温度で補正する抵抗補正部を更に備える、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記内部抵抗演算部は、前記鉛蓄電池の前記内部抵抗を所定の時定数を持つ関数に定めて前記内部抵抗を演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記開放電圧を温度で補正する開放電圧補正部を更に備える、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記パラメータに基づいて前記鉛蓄電池の健全度を推定する健全度推定部を更に備え、
前記電池性能演算部は、前記健全度を用いて前記開放電圧減少分を補正する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の鉛蓄電池の性能推定装置であって、
前記電池性能演算部は、演算した前記電流Ｉと所定の基準値との比較に基づいて前記鉛蓄電池の健全度を演算し、又は演算した前記時間Ｔと所定の基準値との比較に基づいて前記鉛蓄電池の健全度を演算する、鉛蓄電池の性能推定装置。
【請求項１０】
鉛蓄電池の端子電圧及び充放電電流に基づいて前記鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧をそれぞれ推定するステップと、
前記パラメータを用いて前記鉛蓄電池の内部抵抗を演算するステップと、
前記鉛蓄電池を電流Ｉで時間Ｔ放電する場合に発生する前記鉛蓄電池の開放電圧減少分と前記内部抵抗における電圧降下分との和が、前記開放電圧と所定の放電終止電圧との差に等しいと定められ、前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算するステップと、を含み、
前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算する前記ステップにおいて、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち一方が所定の値に定められると、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち他方を演算する、鉛蓄電池の性能推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池の性能を推定する性能推定装置及び性能推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両の内燃機関の始動などに使用される鉛蓄電池の性能（能力）を示す規格として、例えばＪＩＳではコールドクランキング電流（ＣＣＡ：Cold Cranking Ampere）、リザーブキャパシティ（ＲＣ：Reserve Capacity）、及び５時間率容量などが規定されている。これらの規格値は、新品時の鉛蓄電池の性能評価の指標として用いられるだけでなく、鉛蓄電池の使用による性能低下を評価する指標としても用いられる。例えば、鉛蓄電池の交換時期を判断するために、定期的にこれらの値を計測することが望ましい。このため、常温環境においてこれらの値を簡易的に計測することが望まれる。例えば、特許文献１には、内部抵抗と鉛蓄電池の性能値（例えば、ＣＣＡ）との関係を示す実験データを予め記憶し、鉛蓄電池の電圧と電流に基づいて計算した内部抵抗に応じて鉛蓄電池の性能値を決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５２５３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術において、鉛蓄電池の性能を判断する精度が必ずしも十分でない場合があった。例えば、鉛蓄電池の経年劣化などにより、鉛蓄電池の内部抵抗と性能値との関係は変化する。また、鉛蓄電池の性能の個体差などにより、鉛蓄電池の内部抵抗と性能値との関係は異なる。このため、予め記憶している情報が示す内部抵抗と性能値との関係は、現在の鉛蓄電池の内部抵抗と性能値との関係と必ずしも一致せず、鉛蓄電池の性能を判断する精度が低下することがあった。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、鉛蓄電池の性能の推定精度を向上する鉛蓄電池の性能推定装置及び性能推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、
鉛蓄電池の端子電圧及び充放電電流に基づいて前記鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧をそれぞれ推定する推定部と、
前記パラメータを用いて前記鉛蓄電池の内部抵抗を演算する内部抵抗演算部と、
前記鉛蓄電池を電流Ｉで時間Ｔ放電する場合に発生する前記鉛蓄電池の開放電圧減少分と前記内部抵抗による電圧降下分との和が、前記開放電圧と所定の放電終止電圧との差に等しいと定められ、前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算する電池性能演算部と、を備え、
前記電池性能演算部は、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち一方が所定の値に定められると、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち他方を演算することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置において、
前記所定の放電終止電圧は７．２Ｖであり、前記時間Ｔは３０秒に定められ、
前記電池性能演算部は、前記電流Ｉを演算することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置において、
前記所定の放電終止電圧は１０．５Ｖであり、前記電流Ｉは２５Ａに定められ、
前記電池性能演算部は、前記時間Ｔを演算することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置において、
前記所定の放電終止電圧は１０．５Ｖであり、前記電流Ｉは前記鉛蓄電池の５時間率電流に定められ、
前記電池性能演算部は、前記時間Ｔを演算することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、
前記パラメータに含まれる抵抗を温度で補正する抵抗補正部を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置において、
前記内部抵抗演算部は、前記鉛蓄電池の前記内部抵抗を所定の時定数を持つ関数に定めて前記内部抵抗を演算することを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、
前記開放電圧を温度で補正する開放電圧補正部を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、
前記パラメータに基づいて前記鉛蓄電池の健全度を推定する健全度推定部を更に備え、
前記電池性能演算部は、前記健全度を用いて前記開放電圧減少分を補正することを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置において、
前記電池性能演算部は、演算した前記電流Ｉと所定の基準値との比較に基づいて前記鉛蓄電池の健全度を演算し、又は演算した前記時間Ｔと所定の基準値との比較に基づいて前記鉛蓄電池の健全度を演算することを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明に係る鉛蓄電池の性能推定方法は、
鉛蓄電池の端子電圧及び充放電電流に基づいて前記鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧をそれぞれ推定するステップと、
前記パラメータを用いて前記鉛蓄電池の内部抵抗を演算するステップと、
前記鉛蓄電池を電流Ｉで時間Ｔ放電する場合に発生する前記鉛蓄電池の開放電圧減少分と前記内部抵抗における電圧降下分との和が、前記開放電圧と所定の放電終止電圧との差に等しいと定められ、前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算するステップと、を含み、
前記電流Ｉ又は前記時間Ｔを演算する前記ステップにおいて、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち一方が所定の値に定められると、前記電流Ｉ及び前記時間Ｔのうち他方を演算する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、鉛蓄電池の現在の状態に基づいて電流Ｉ又は時間Ｔを演算するため、電池性能の個体差又は経年劣化などの影響を低減し、鉛蓄電池の性能の推定精度を向上可能である。また、車両の走行中に電流Ｉ又は時間Ｔを演算可能であるため、例えば試験のために鉛蓄電池を車両から取り出すことなく、簡易な方法で鉛蓄電池の性能を評価可能である。
【００１７】
また、第２の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、ＪＩＳで定められたＣＣＡ試験を簡易な方法で実施し、鉛蓄電池の性能であるコールドクランキング電流を評価可能である。
【００１８】
また、第３の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、ＪＩＳで定められたＲＣ試験を簡易な方法で実施し、鉛蓄電池の性能であるリザーブキャパシティを評価可能である。
【００１９】
また、第４の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、ＪＩＳで定められた５時間率容量試験を簡易な方法で実施し、鉛蓄電池の性能である５時間率容量を評価可能である。
【００２０】
また、第５の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、パラメータに含まれる抵抗の温度依存性が補正されるため、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒの推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００２１】
また、第６の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、過渡現象により時間経過とともに変化する内部抵抗Ｒの推定精度が向上するため、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００２２】
また、第７の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、開放電圧ＯＣＶの温度依存性が補正されるため、鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶの推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００２３】
また、第８の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、推定した健全度ＳＯＨを用いて開放電圧減少分ΔＶ1を補正するため、開放電圧減少分ΔＶ1の推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００２４】
また、第９の発明に係る鉛蓄電池の性能推定装置によれば、演算した電流Ｉ又は時間Ｔと、所定の基準値との比較に基づいて、鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを推定可能である。また、車両の走行中に電流Ｉ又は時間Ｔを演算可能であるため、例えば試験のために鉛蓄電池を車両から取り出すことなく、簡易な方法で鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを評価可能である。
【００２５】
また、第１０の発明に係る鉛蓄電池の性能推定方法によれば、鉛蓄電池の現在の状態に基づいて電流Ｉ又は時間Ｔを演算するため、電池性能の個体差又は経年劣化などの影響を低減し、鉛蓄電池の性能の推定精度を向上可能である。また、車両の走行中に電流Ｉ又は時間Ｔを演算可能であるため、例えば試験のために鉛蓄電池を車両から取り出すことなく、簡易な方法で鉛蓄電池の性能を評価可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る鉛蓄電池の性能推定装置の機能ブロック図である。
【図２】鉛蓄電池の等価回路モデルの例を示す図である。
【図３】鉛蓄電池の抵抗と温度との関係を説明する図である。
【図４】鉛蓄電池の内部抵抗の変化を説明する図である。
【図５】鉛蓄電池の放電による端子電圧の変化を説明する図である。
【図６】図１の鉛蓄電池の性能推定装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る鉛蓄電池の性能推定装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１に係る鉛蓄電池の性能推定装置について説明する。実施の形態１に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、例えば自動車などの車両に備えられる。性能推定装置は、例えばＪＩＳで定められたＣＣＡ試験規格、ＲＣ試験規格、及び５時間率容量試験規格のうちの任意の１つの規格に基づいて、車両に備えられた鉛蓄電池の性能を評価する性能評価試験を実施する。
【００２９】
ここで、ＪＩＳで定められた上述の試験について具体的に説明する。ＣＣＡ試験は、鉛蓄電池の温度が−１８℃において、鉛蓄電池の定電流放電開始から３０秒目電圧が７．２Ｖとなる放電電流（コールドクランキング電流）を評価する試験である。ＲＣ試験は、鉛蓄電池の温度が２５℃において、鉛蓄電池を放電終止電圧１０．５Ｖまで電流２５Ａで放電した場合の持続時間（リザーブキャパシティ）を評価する試験である。５時間率試験は、鉛蓄電池の温度が２５℃において、鉛蓄電池を放電終止電圧１０．５Ｖまで５時間率電流で放電した場合の持続時間を測定し、当該時間を５時間率電流で乗じた容量（５時間率容量）を評価する試験である。即ち、上述の試験は何れも、所定の温度において鉛蓄電池を所定の放電終止電圧Ｖeまで電流Ｉ（定電流）で時間Ｔ放電した場合における電流Ｉ又は時間Ｔを評価する試験である。
【００３０】
鉛蓄電池の性能推定装置の構成について説明する。図１に示すように、鉛蓄電池の性能推定装置１０は、推定部１１と、抵抗補正部１２と、内部抵抗演算部１３と、開放電圧補正部１４と、記憶部１５と、電池性能演算部１６と、を備える。推定部１１、抵抗補正部１２、内部抵抗演算部１３、開放電圧補正部１４、及び電池性能演算部１６は、例えばプロセッサ及びメモリを有する車載のマイクロ・コンピュータなどの情報処理装置で構成することができる。また、記憶部１５は、例えば車載のメモリなどの記憶装置で構成することができる。
【００３１】
推定部１１は、車両の走行時における鉛蓄電池の充放電電流ｉ及び端子電圧ｖの測定値を取得する。充放電電流ｉ及び端子電圧ｖは、例えば車両に備えられた電流センサ及び電圧センサからそれぞれ取得可能である。推定部１１は、充放電電流ｉ及び端子電圧ｖに基づき、例えばカルマン・フィルタなどの適応フィルタを用いて、鉛蓄電池の等価回路モデルのパラメータ及び開放電圧ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を逐次推定する。実施の形態１において、図２に示す一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路を等価回路モデルとして採用する。かかる場合、推定するパラメータは、抵抗Ｒ0、抵抗Ｒ1、及び容量Ｃ1である。鉛蓄電池の等価回路モデルは、鉛電池の内部を表す任意の数学モデルを採用可能であり、例えばｎ次のフォスタ型ＲＣ梯子回路又はｎ次のカウエル型ＲＣ梯子回路などを採用してもよい。
【００３２】
ここで、図２に示す一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路について説明する。一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路は、容量Ｃ0と、抵抗Ｒ0と、抵抗Ｒ1及び容量Ｃ1の並列回路と、が直列に接続された回路である。容量Ｃ0の両端の電圧が、開放電圧ＯＣＶである。抵抗Ｒ0は、鉛蓄電池の電解液の抵抗及び結線の抵抗などのオーム抵抗を示す。抵抗Ｒ1は、鉛蓄電池の電荷移動過程及び／又は拡散過程における反応抵抗を示す。容量Ｃ1は、電気二重層による静電容量を示す。
【００３３】
図１に示す抵抗補正部１２は、鉛蓄電池の温度ｔｍｐを取得する。温度ｔｍｐは、例えば車両に備えられた温度センサから取得可能である。抵抗補正部１２は、温度ｔｍｐに基づいて、推定部１１が推定した鉛蓄電池のパラメータに含まれる抵抗（例えば、抵抗Ｒ1）を温度で補正する。以下、詳細に説明する。
【００３４】
抵抗補正部１２は、一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路の抵抗Ｒ1と、鉛蓄電池の温度ｔｍｐとの対応関係を示す対応情報を予め記憶する。一般的に、抵抗Ｒ1及び温度ｔｍｐは、図３に示すように温度ｔｍｐが低いほど抵抗Ｒ1の値が増加する対応関係を有している。かかる対応関係を示す対応情報は、実験又はシミュレーションにより予め算出可能である。
【００３５】
抵抗補正部１２は、取得した鉛蓄電池の温度ｔｍｐ及び対応情報に基づいて、推定部１１が推定した抵抗Ｒ1の値を所定の温度に対応する値に補正する。所定の温度は、実施する試験の規格に応じて定められる。例えば、所定の温度は、ＣＣＡ試験を実施する場合、ＪＩＳで規定された−１８℃に定められる。また、所定の温度は、ＲＣ試験又は５時間率容量試験を実施する場合、ＪＩＳで規定された２５℃に定められる。
【００３６】
図１に示す内部抵抗演算部１３は、鉛蓄電池のパラメータ（抵抗Ｒ0、抵抗Ｒ1、及び容量Ｃ1）を取得する。内部抵抗演算部１３は、取得したパラメータに基づいて、鉛蓄電池の内部抵抗（合成抵抗）Ｒを演算する。
【００３７】
好適には、内部抵抗演算部１３は、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒを所定の時定数を持つ関数に定めて、内部抵抗Ｒを演算する。以下、詳細に説明する。
【００３８】
図４は、一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路の内部抵抗Ｒの時間変化を示す図である。放電を開始してから時間Ｔが経過するときの内部抵抗Ｒは、抵抗Ｒ0、抵抗Ｒ1、容量Ｃ1、及び時間Ｔを用いて、式（１）で表される。
Ｒ＝Ｒ0＋Ｒ1｛１−ｅ-T/(R1C1)｝                            （１）
式（１）の右辺第２項は、抵抗Ｒ1及び容量Ｃ1の並列回路の抵抗を示しており、時定数τ＝Ｒ1Ｃ1を有する関数で表される。
【００３９】
内部抵抗演算部１３は、式（１）により内部抵抗Ｒを演算する。例えばＣＣＡ試験を実施する場合、内部抵抗演算部１３は、ＪＩＳの規定に基づき時間Ｔ＝３０秒に定めて、鉛蓄電池の放電開始から３０秒が経過するときの内部抵抗Ｒを演算する。また、ＲＣ試験又は５時間率容量試験を実施する場合、内部抵抗演算部１３は、前回の評価試験において推定した時間Ｔを用いて、式（１）により内部抵抗Ｒを演算してもよい。
【００４０】
図１に示す開放電圧補正部１４は、鉛蓄電池の温度ｔｍｐを取得する。開放電圧補正部１４は、温度ｔｍｐに基づいて、推定部１１が推定した鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶを温度で補正する。以下、詳細に説明する。
【００４１】
一般的に、鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶは温度依存性を有しており、温度ｔｍｐが高いほど開放電圧ＯＣＶの値が低下する。温度ｔｍｐ1における開放電圧ＯＣＶ1と、温度ｔｍｐ2における開放電圧ＯＣＶ2との関係は、例えば式（２）で表される。
ＯＣＶ2＝ＯＣＶ1＋Ｎ｛０．０００７（ｔｍｐ1−ｔｍｐ2）]      （２）
ここで、Ｎは鉛蓄電池のセル数である。開放電圧補正部１４は、取得した温度ｔｍｐをｔｍｐ1、及び推定部１１が推定した開放電圧ＯＣＶをＯＣＶ1にそれぞれ定めて、式（２）により所定の温度ｔｍｐ2における開放電圧ＯＣＶ2を演算する。所定の温度ｔｍｐ2は、実施する試験の規格に応じて定められる。例えば、所定の温度ｔｍｐ2は、ＣＣＡ試験を実施する場合、ＪＩＳで規定された−１８℃に定められる。また、所定の温度ｔｍｐ2は、ＲＣ試験又は５時間率容量試験を実施する場合、ＪＩＳで規定された２５℃に定められる。開放電圧補正部１４は、演算したＯＣＶ2を、補正した開放電圧ＯＣＶに定める。
【００４２】
記憶部１５は、鉛蓄電池に関する情報を予め記憶する。鉛蓄電池に関する情報は、例えば電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣ、及び鉛蓄電池の５時間率電流Ｉ5hの値を含む。ＤＣは、鉛蓄電池の設計容量（Design Capacity）である。電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣ及び５時間率電流Ｉ5hは、実験又はシミュレーションにより予め決定した値を用いてもよく、或いは公称値を用いてもよい。
【００４３】
好適には、記憶部１５は、複数の所定の温度にそれぞれ対応付けて、対応する温度における電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣを予め記憶する。所定の温度は、実施する試験毎の規格で定められた温度である。例えば、記憶部１５は、−１８℃及び２５℃にそれぞれ対応する電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣを予め記憶する。
【００４４】
電池性能演算部１６は、内部抵抗演算部１３から内部抵抗Ｒを、開放電圧補正部１４から開放電圧ＯＣＶを、及び記憶部１５から電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣをそれぞれ取得する。好適には、電池性能演算部１６が取得する電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣは、実施する試験の規格で定められた鉛蓄電池の温度に対応する値である。電池性能演算部１６は、取得した情報を用いて、鉛蓄電池を放電終止電圧Ｖeまで電流Ｉで時間Ｔ放電する場合の電流Ｉ又は時間Ｔを演算する。以下、詳細に説明する。
【００４５】
鉛蓄電池の端子電圧は、放電が進むにつれて減少する。図５に示す実線は、鉛蓄電池を放電終止電圧Ｖeまで電流Ｉで時間Ｔ放電する場合における鉛蓄電池の端子電圧の時間変化を示す。図５に示す一点鎖線は、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒをゼロと定めた場合における端子電圧の時間変化を示す。放電開始から時間Ｔが経過するまでに生じる端子電圧の減少分は、容量Ｃ0に蓄えられた電荷の放電により生じる開放電圧ＯＣＶの減少分ΔＶ1と、電流Ｉが内部抵抗Ｒを流れることにより生じる電圧降下分ΔＶ2との和と考えられる。
【００４６】
開放電圧減少分ΔＶ1は、式（３）で表される。
【数１】
2015210182.tif 000003
【００４７】
また、内部抵抗Ｒで発生する電圧降下分ΔＶ2は、式（４）で表される。
ΔＶ2＝ＲＩ                                                    （４）
【００４８】
ここで、充放電電流がゼロであるときの端子電圧は、鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶに等しい。このため、放電開始直前の端子電圧の値を、開放電圧補正部１４が補正した開放電圧ＯＣＶに定める。かかる場合、開放電圧減少分ΔＶ1と電圧降下分ΔＶ2との和は、開放電圧ＯＣＶと放電終止電圧Ｖeとの差に等しい。即ち、式（５）が成り立つ。
ＯＣＶ−Ｖe＝ΔＶ1＋ΔＶ2                                    （５）
【００４９】
式（３）−式（５）において、内部抵抗Ｒと、開放電圧ＯＣＶと、電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣとは、電池性能演算部１６がそれぞれ取得した値である。また、放電終止電圧Ｖeと、電流Ｉ又は時間Ｔとには、実施する試験の規格で定められた値が用いられる。以下、電池性能演算部１６が行う電流Ｉ又は時間Ｔの演算処理について、実施する試験毎に具体的に説明する。
【００５０】
（ＣＣＡ試験）
電池性能演算部１６は、ＣＣＡ試験を実施する場合、ＪＩＳの規定に従って時間Ｔ＝３０秒、及び放電終止電圧Ｖe＝７．２Ｖに定めて、式（３）−式（５）に基づく式（６）及び式（７）により電流Ｉを演算する。
【数２】
2015210182.tif 000004
Ｉ＝（ＯＣＶ−７．２）／（Ｒ＋Ａ）                              （７）
ここで、Ａ＝３０・Ｖdiff／ＤＣとおいた。
【００５１】
（ＲＣ試験）
電池性能演算部１６は、ＲＣ試験を実施する場合、ＪＩＳの規定に従って電流Ｉ＝２５Ａ、及び放電終止電圧Ｖe＝１０．５Ｖに定めて、式（３）−式（５）に基づく式（８）及び式（９）により時間Ｔを演算する。
【数３】
2015210182.tif 000005
Ｔ＝（ＯＣＶ−１０．５−２５Ｒ）／Ｂ                            （９）
ここで、Ｂ＝２５・Ｖdiff／ＤＣとおいた。
【００５２】
（５時間率容量試験）
電池性能演算部１６は、５時間率容量試験を実施する場合、鉛蓄電池の５時間率電流Ｉ5hの値を記憶部１５から取得する。電池性能演算部１６は、ＪＩＳの規定に従って電流Ｉ＝Ｉ5h、及び放電終止電圧Ｖe＝１０．５Ｖに定めて、式（３）−式（５）に基づく式（１０）及び式（１１）により時間Ｔを演算する。
【数４】
2015210182.tif 000006
Ｔ＝（ＯＣＶ−１０．５−ＲＩ5h）／Ｃ                          （１１）
ここで、Ｃ＝Ｉ5h・Ｖdiff／ＤＣとおいた。好適には、電池性能演算部１６は、演算した時間Ｔに５時間率電流Ｉ5hを乗じて５時間率容量を更に演算する。
【００５３】
次に、鉛蓄電池の性能推定装置１０が行う鉛蓄電池の性能評価試験の処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。本処理は、例えば鉛蓄電池及び性能推定装置１０を備えた車両の走行時に実行される。図６は、ＣＣＡ試験を実施する処理を例示している。
【００５４】
はじめに、推定部１１は、鉛蓄電池の充放電電流ｉ及び端子電圧ｖを取得して、鉛蓄電池のパラメータ及び開放電圧ＯＣＶを推定する（ステップＳ１００）。パラメータは、例えば一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路に含まれる抵抗Ｒ0、抵抗Ｒ1、及び容量Ｃ1である。
【００５５】
次に、抵抗補正部１２は、鉛蓄電池の温度ｔｍｐを取得して、ステップＳ１０１で推定したパラメータのうち、抵抗Ｒ1を温度で補正する（ステップＳ１０１）。具体的には、抵抗補正部１２は、推定した抵抗Ｒ1を、−１８℃における抵抗の値に補正する。
【００５６】
次に、内部抵抗演算部１３は、ステップＳ１００において推定した抵抗Ｒ0及び容量Ｃ1と、ステップＳ１０１において補正した抵抗Ｒ1とに基づいて、内部抵抗Ｒを演算する（ステップＳ１０２）。好適には、内部抵抗演算部１３は、時間Ｔ＝３０秒に定めて、式（１）により鉛蓄電池の放電開始から３０秒が経過するときの内部抵抗Ｒを演算する。
【００５７】
次に、開放電圧補正部１４は、鉛蓄電池の温度ｔｍｐを取得して、ステップＳ１００において推定した開放電圧ＯＣＶを温度で補正する（ステップＳ１０３）。具体的には、開放電圧補正部１４は、推定した開放電圧ＯＣＶを、−１８℃における電圧の値に補正する。
【００５８】
そして、電池性能演算部１６は、鉛蓄電池の電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣを記憶部１５から取得する。電池性能演算部１６は、取得した電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣと、ステップＳ１０２において演算した内部抵抗Ｒと、ステップＳ１０３において補正した開放電圧ＯＣＶとを用いて、鉛蓄電池の定電流放電開始から３０秒目電圧が７．２Ｖとなる電流Ｉを式（７）により演算する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
上述した実施の形態１に係る鉛蓄電池の性能推定装置１０によれば、推定部１１は、車両に実際に備えられた鉛蓄電池の充放電電流ｉ及び端子電圧ｖに基づいてパラメータ及び開放電圧ＯＣＶを推定する。電池性能演算部１６は、推定したパラメータ及び開放電圧ＯＣＶに基づいて、鉛蓄電池を放電する場合の電流Ｉ又は時間Ｔを演算する。このように、鉛蓄電池の現在の状態に基づいて電流Ｉ又は時間Ｔを演算するため、電池性能の個体差又は経年劣化などの影響を低減し、鉛蓄電池の性能の推定精度を向上可能である。また、車両の走行中に電流Ｉ又は時間Ｔを演算可能であるため、例えば試験のために鉛蓄電池を車両から取り出すことなく、簡易な方法で鉛蓄電池の性能を評価可能である。
【００６０】
また、鉛蓄電池の性能推定装置１０によれば、例えばＪＩＳで定められたＣＣＡ試験、ＲＣ試験、及び５時間率容量試験を簡易な方法で実施し、鉛蓄電池の性能であるコールドクランキング電流、リザーブキャパシティ、及び５時間率容量を評価可能である。
【００６１】
また、鉛蓄電池の性能推定装置１０によれば、抵抗補正部１２は、推定部１１が推定したパラメータに含まれる抵抗を温度で補正する。一般的に、鉛蓄電池の電荷移動過程又は拡散過程における抵抗は、温度依存性を有する。抵抗補正部１２により、当該温度依存性が補正されるため、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒの推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００６２】
また、内部抵抗演算部１３は、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒを所定の時定数を持つ関数に定めて内部抵抗Ｒを演算する。一般的に、鉛蓄電池の電荷移動過程及び拡散過程における抵抗は、放電を開始すると、過渡現象により時間経過とともに変化する。内部抵抗演算部１３により、内部抵抗Ｒの推定精度が向上するため、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００６３】
また、鉛蓄電池の性能推定装置１０によれば、開放電圧補正部１４は、推定部１１が推定した開放電圧ＯＣＶを温度で補正する。一般的に、鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶは、温度依存性を有する。抵抗補正部１２により、当該温度依存性が補正されるため、鉛蓄電池の開放電圧ＯＣＶの推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００６４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る鉛蓄電池の性能推定装置について説明する。実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態２に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、健全度推定部を更に備える点が実施の形態１と異なる。
【００６５】
図７に示すように、実施の形態２に係る鉛蓄電池の性能推定装置１００は、推定部１１と、抵抗補正部１２と、内部抵抗演算部１３と、開放電圧補正部１４と、記憶部１５と、電池性能演算部１６０と、健全度推定部１７０と、を備える。
【００６６】
健全度推定部１７０は、鉛蓄電池の内部抵抗Ｒと、鉛蓄電池の健全度ＳＯＨ（State Of Health）との対応関係を示す対応情報を予め記憶する。当該対応情報は、実験又はシミュレーションにより予め算出可能である。健全度ＳＯＨは、鉛蓄電池の劣化度合いの指標である。健全度ＳＯＨは、例えば鉛蓄電池の満充電容量ＦＣＣ（Full Charge Capacity）及び設計容量ＤＣを用いて式（１２）で表される。
ＳＯＨ＝ＦＣＣ／ＤＣ                                          （１２）
【００６７】
健全度推定部１７０は、鉛蓄電池のパラメータを取得する。パラメータは、例えば一次のフォスタ型ＲＣ梯子回路の抵抗Ｒ0、抵抗Ｒ1、及び容量Ｃ1である。取得する抵抗Ｒ1は、推定部１１が推定した値であってもよく、抵抗補正部１２が補正した値であってもよい。健全度推定部１７０は、取得したパラメータに基づいて鉛蓄電池の内部抵抗Ｒを演算する。健全度推定部１７０は、内部抵抗Ｒに対応する健全度ＳＯＨを対応情報から抽出することにより、鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを推定する。
【００６８】
電池性能演算部１６０は、内部抵抗演算部１３から内部抵抗Ｒを、開放電圧補正部１４から開放電圧ＯＣＶを、記憶部１５から電荷あたりの端子電圧変化量Ｖdiff／ＤＣを、及び健全度推定部１７０から健全度ＳＯＨをそれぞれ取得する。
【００６９】
電池性能演算部１６０は、式（３）により演算した開放電圧減少分ΔＶ1を、健全度ＳＯＨの逆数を乗じて補正する。換言すると、電池性能演算部１６０は、式（３）に替えて式（１３）により、補正された開放電圧減少分ΔＶ1を演算する。
【数５】
2015210182.tif 000007
【００７０】
電池性能演算部１６０は、式（１３）、式（４）、及び式（５）に基づいて、鉛蓄電池を放電終止電圧Ｖeまで電流Ｉで時間Ｔ放電する場合の電流Ｉ又は時間Ｔを演算する。実施する試験毎に電池性能演算部１６が行う電流Ｉ又は時間Ｔの演算処理については実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００７１】
上述した実施の形態２に係る鉛蓄電池の性能推定装置１００によれば、電池性能演算部１６０は、健全度推定部１７０が推定した健全度ＳＯＨを用いて、開放電圧減少分ΔＶ1を補正する。当該補正により、開放電圧減少分ΔＶ１は、式（１３）に示すように、設計容量ＤＣに替えて、鉛蓄電池の現在の状態に基づいて推定した満充電容量ＦＣＣを用いて演算される。このため、開放電圧減少分ΔＶ1の推定精度を向上し、鉛蓄電池の性能の推定精度を更に向上可能である。
【００７２】
（変形例）
次に、本発明の実施の形態の変形例に係る鉛蓄電池の性能推定装置について説明する。実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。変形例に係る鉛蓄電池の性能推定装置は、更に鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを演算する点が実施の形態１と異なる。
【００７３】
変形例に係る鉛蓄電池の性能推定装置１０は、実施の形態１と同様に、推定部１１と、抵抗補正部１２と、内部抵抗演算部１３と、開放電圧補正部１４と、記憶部１５と、電池性能演算部１６と、を備える。
【００７４】
電池性能演算部１６は、実施の形態１と同様に演算した電流Ｉ又は時間Ｔと、実施する試験に応じて定められた基準値との比較に基づいて、鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを演算する。基準値は、例えば、実施する試験毎にＪＩＳで定められた電流Ｉ又は時間Ｔの実力標準値に定められる。例えば、形式が３４Ｂ１７Ｌである鉛蓄電池の場合、ＣＣＡ試験における基準値ＩCCAは、コールドクランキング電流の実力標準値である２７９Ａに定められる。また、ＲＣ試験における基準値ＴRCは、リザーブキャパシティの実力標準値である４７分に定められる。また、５時間率容量試験における基準値Ｃ5hは、５時間率容量の実力標準値である２７Ａｈに定められる。基準値は、ＪＩＳで定められた実力標準値の他、例えば新品時の鉛蓄電池を用いて電池性能演算部１６が演算した電流Ｉ又は時間Ｔの値に定めてもよい。
【００７５】
具体的には、電池性能演算部１６は、ＣＣＡ試験を実施する場合、演算した電流Ｉ及び基準値ＩCCAを用いて、式（１４）により健全度ＳＯＨを演算する。
ＳＯＨ＝（Ｉ／ＩCCA）×１００                                （１４）
【００７６】
また、電池性能演算部１６は、ＲＣ試験を実施する場合、演算した時間Ｔ及び基準値ＴRCを用いて、式（１５）により健全度ＳＯＨを演算する。
ＳＯＨ＝（Ｔ／ＴRC）×１００                                  （１５）
【００７７】
また、電池性能演算部１６は、５時間率容量試験を実施する場合、５時間率電流Ｉ5h、演算した時間Ｔ、及び基準値Ｃ5hを用いて、式（１６）により健全度ＳＯＨを演算する。
ＳＯＨ＝（Ｉ5h×Ｔ／Ｃ5h）×１００                            （１６）
【００７８】
上述した実施の形態の変形例に係る鉛蓄電池の性能推定装置１０によれば、電池性能演算部１６が演算した電流Ｉ又は時間Ｔと、所定の基準値との比較に基づいて、鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを推定可能である。また、車両の走行中に電流Ｉ又は時間Ｔを演算可能であるため、例えば試験のために鉛蓄電池を車両から取り出すことなく、簡易な方法で鉛蓄電池の健全度ＳＯＨを評価可能である。
【００７９】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
【００８０】
また、鉛蓄電池の性能推定装置１０及び１００は、鉛蓄電池が完全充電状態であって車両が走行を開始したときに、鉛蓄電池の性能評価試験の処理を開始してもよい。このようにして、以下に説明するように、電流Ｉ又は時間Ｔの推定精度を更に向上可能である。ＣＣＡ試験、ＲＣ試験、及び５時間率容量試験の実施において、鉛蓄電池の状態は完全充電状態であることがＪＩＳで定められている。鉛蓄電池が完全充電状態において車両が走行を開始したときに鉛蓄電池の性能評価試験の処理を実行することにより、推定部１１が推定する開放電圧ＯＣＶの値が、完全充電状態である鉛蓄電池の開放電圧の値に近づく。このようにして、鉛蓄電池の性能推定装置１０は、ＪＩＳで定められた試験条件により近い条件で鉛蓄電池の性能を推定するので、電流Ｉ又は時間Ｔの推定精度を更に向上可能である。
【００８１】
また、上述した実施の形態２において、健全度推定部１７０は、鉛蓄電池のパラメータを取得して内部抵抗Ｒを演算するが、内部抵抗演算部１３が演算した内部抵抗Ｒを取得してもよい。
【００８２】
また、上述した変形例に係る鉛蓄電池の性能推定装置１０は、実施の形態１の性能推定装置１０と同様の構成であるものとして説明したが、実施の形態２と同様に、推定部１１と、抵抗補正部１２と、内部抵抗演算部１３と、開放電圧補正部１４と、記憶部１５と、電池性能演算部１６０と、健全度推定部１７０と、を備える構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０、１００    性能推定装置
１１    推定部
１２    抵抗補正部
１３    内部抵抗演算部
１４    開放電圧補正部
１５    記憶部
１６、１６０    電池性能演算部
１７０    健全度推定部
【図１】
2015210182.tif 000008
【図２】
2015210182.tif 000009
【図３】
2015210182.tif 000010
【図４】
2015210182.tif 000011
【図５】
2015210182.tif 000012
【図６】
2015210182.tif 000013
【図７】
2015210182.tif 000014