(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に任意の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧を印加した際における、交流電圧、および前記交流電圧に対する応答電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記二次電池の交流抵抗値を算出する交流抵抗算出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記交流電圧に対する前記応答電流の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、前記交流抵抗値の虚数値を算出する虚数値算出手段と、
前記交流抵抗値と、予め取得した前記交流抵抗値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の交流抵抗に基づく可逆容量値を算出する第１算出手段と、
前記虚数値と、予め取得した前記虚数値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の虚数値に基づく可逆容量値を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段で算出された交流抵抗に基づく可逆容量値と、前記第２算出手段で算出された虚数値に基づく可逆容量値とに基づいて、前記二次電池の現在の可逆容量値を算出する第３算出手段と、を備え、
前記第３算出手段は、
前記交流抵抗に基づく可逆容量値から、前記二次電池の現在の可逆容量値が存在する範囲を推定し、
前記虚数値に基づく可逆容量値のうち、前記範囲内となる可逆容量値を、前記二次電池の現在の可逆容量値として算出することを特徴とする電池制御装置。
【請求項２】
二次電池に任意の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧を印加した際における、交流電圧、および前記交流電圧に対する応答電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記二次電池の交流抵抗値を算出する交流抵抗算出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記交流電圧に対する前記応答電流の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、前記交流抵抗値の虚数値を算出する虚数値算出手段と、
前記交流抵抗値と、予め取得した前記交流抵抗値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の交流抵抗に基づく可逆容量値を算出する第１算出手段と、
前記虚数値と、予め取得した前記虚数値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の虚数値に基づく可逆容量値を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段で算出された交流抵抗に基づく可逆容量値と、前記第２算出手段で算出された虚数値に基づく可逆容量値とに基づいて、前記二次電池の現在の可逆容量値を算出する第３算出手段と、を備え、
前記交流電圧印加手段により印加する交流電圧の周波数を、経時変化前の二次電池に定電圧を印加した際における応答電流の挙動から決定される周波数に設定することを特徴とする電池制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電池制御装置において、
前記交流電圧印加手段により印加する交流電圧の周波数を、経時変化前の二次電池に定電圧を印加した際における応答電流の挙動から求められる、前記二次電池の非拡散領域からの応答電流が得られるような周波数に設定することを特徴とする電池制御装置。
【請求項４】
二次電池に任意の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧を印加した際における、交流電圧、および前記交流電圧に対する応答電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記二次電池の交流抵抗値を算出する交流抵抗算出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記交流電圧に対する前記応答電流の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、前記交流抵抗値の虚数値を算出する虚数値算出手段と、
前記交流抵抗値と、予め取得した前記交流抵抗値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の交流抵抗に基づく可逆容量値を算出する第１算出手段と、
前記虚数値と、予め取得した前記虚数値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の虚数値に基づく可逆容量値を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段で算出された交流抵抗に基づく可逆容量値と、前記第２算出手段で算出された虚数値に基づく可逆容量値とに基づいて、前記二次電池の現在の可逆容量値を算出する第３算出手段と、を備え、
前記交流電圧印加手段により印加する交流電圧の周波数を、経時変化前の二次電池に周波数を変化させながら交流電圧を印加した際における前記二次電池の挙動から決定される周波数に設定することを特徴とする電池制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電池制御装置において、
前記交流電圧印加手段により印加する交流電圧の周波数を、経時変化前の二次電池に周波数を変化させながら交流電圧を印加することにより求められる、前記二次電池の非拡散領域からの応答電流が得られるような周波数に設定することを特徴とする電池制御装置。
【請求項６】
二次電池に任意の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧を印加した際における、交流電圧、および前記交流電圧に対する応答電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記二次電池の交流抵抗値を算出する交流抵抗算出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記交流電圧に対する前記応答電流の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、前記交流抵抗値の虚数値を算出する虚数値算出手段と、
前記交流抵抗値と、予め取得した前記交流抵抗値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の交流抵抗に基づく可逆容量値を算出する第１算出手段と、
前記虚数値と、予め取得した前記虚数値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の虚数値に基づく可逆容量値を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段で算出された交流抵抗に基づく可逆容量値と、前記第２算出手段で算出された虚数値に基づく可逆容量値とに基づいて、前記二次電池の現在の可逆容量値を算出する第３算出手段と、を備え、
前記交流電圧印加手段により印加する交流電圧の周波数を、経時変化後の前記二次電池に交流電圧を印加した際における前記二次電池の挙動から決定される周波数に設定することを特徴とする電池制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の電池制御装置において、
前記交流電圧印加手段は、インバータ回路により変換された交流電圧を、前記二次電池に印加することを特徴とする電池制御装置。
【請求項８】
二次電池に任意の周波数の交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記交流電圧を印加した際における、交流電圧、および前記交流電圧に対する応答電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記二次電池の交流抵抗値を算出する交流抵抗算出手段と、
前記検出手段により検出された前記交流電圧および前記応答電流に基づいて、前記交流電圧に対する前記応答電流の位相差を算出し、算出した位相差に基づいて、前記交流抵抗値の虚数値を算出する虚数値算出手段と、
前記交流抵抗値と、予め取得した前記交流抵抗値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の交流抵抗に基づく可逆容量値を算出する第１算出手段と、
前記虚数値と、予め取得した前記虚数値の経時変化と前記二次電池の可逆容量の経時変化との関係を示す情報とに基づいて、前記二次電池の虚数値に基づく可逆容量値を算出する第２算出手段と、
前記第１算出手段で算出された交流抵抗に基づく可逆容量値と、前記第２算出手段で算出された虚数値に基づく可逆容量値とに基づいて、前記二次電池の現在の可逆容量値を算出する第３算出手段と、
前記第３算出手段により算出された前記二次電池の現在の可逆容量値に応じて、前記二次電池の充放電電流を制御する充放電電流制御手段と、を備えることを特徴とする電池制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素電池や、鉛蓄電、リチウムイオン電池などの二次電池に、所定周波数の交流電圧を印加し、交流電圧を印加した際における応答電流の積分値を算出することで、サセプタンスおよびコンダクタンスを算出し、算出したサセプタンスおよびコンダクタンスに基づいて、二次電池の放電可能容量を検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、所定周波数の交流電圧を印加した際における応答電流を積分し、得られた積分値に基づいて、二次電池の放電可能容量を算出するものである。一方で、交流電圧を印加した際に得られる応答電流は、一般的に、二次電池の抵抗成分の影響を受けるものであるため、二次電池内部で抵抗劣化が進行することに起因して二次電池の抵抗が高くなると、応答電流は、抵抗成分の影響により、その値が小さくなってしまうという性質がある。そのため、上記従来技術のように、応答電流の積分値を算出し、算出した積分値に基づいて、放電可能容量を算出する技術においては、抵抗劣化が進行し、応答電流の値が小さくなると、得られる積分値の算出精度が低下してしまい、結果として、放電可能容量の算出精度が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、二次電池の現在の可逆容量値を適切に検出可能な電池制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、二次電池に交流電圧を印加した際における、交流抵抗値および交流抵抗値の虚数値を算出し、交流抵抗値および交流抵抗値の虚数値に基づいて、交流抵抗値に基づく可逆容量値および虚数値に基づく可逆容量値を算出し、算出された交流抵抗値に基づく可逆容量値および虚数値に基づく可逆容量値に基づいて、二次電池の現在の可逆容量値を算出し、その際、交流抵抗に基づく可逆容量値から、二次電池の現在の可逆容量値が存在する範囲を推定し、虚数値に基づく可逆容量値のうち、前記範囲内となる可逆容量値を、二次電池の現在の可逆容量値として算出することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二次電池の抵抗が高くなることに起因する二次電池内部の抵抗劣化の影響を受けずに、二次電池の可逆容量値を適切に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る電池制御システムを示す構成図である。
【図２】図２は、交流電源３０により印加される交流電流、および該交流電流に対する応答電流の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本実施形態に係る二次電池４０の等価回路モデルを示す図である。
【図４】図４は、電気二重層容量Ｃ１を変化させた場合における、交流抵抗｜Ｚ｜の変化を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図５は、電気二重層容量Ｃ１を変化させた場合における、リアクタンス−Ｚ''の変化を示すシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態における二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶの算出方法を示すフローチャートである。
【図７】図７（Ａ）は、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった際における、可逆容量値ＱＲＥＶの変化と、交流抵抗｜Ｚ｜との関係を示す図、図７（Ｂ）は、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった際における、可逆容量値ＱＲＥＶの変化と、リアクタンス−Ｚ''との関係を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態における交流電圧の周波数ｆｃの設定方法を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態における交流電圧の周波数ｆｃの別の設定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る電池制御システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る電池制御システムは、二次電池４０を制御するためのシステムであり、バッテリコントローラ１０と、充放電装置２０と、交流電源３０とを備えている。
【００１１】
二次電池４０としては、特に限定されず、リチウムイオン二次電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などの各種二次電池が挙げられる。なお、本実施形態では、二次電池４０が、リチウムイオン二次電池である場合を例示して説明を行なうが、リチウムイオン二次電池に特に限定されるものではない。
【００１２】
充放電装置２０は、二次電池４０の充放電を行なうための装置であり、バッテリコントローラ１０からの指令に基づき、二次電池４０の充電および放電を行なう。
【００１３】
交流電源３０は、二次電池４０に交流電圧を印加するための装置であり、バッテリコントローラ１０からの指令に基づいて、二次電池４０に、所定の周波数ｆＣの交流電圧を印加する。また、交流電源３０は、二次電池４０に印加した交流電圧および交流電圧に対する応答電流を検出し、検出した交流電圧および応答電流を、バッテリコントローラ１０に送信する。図２に、交流電源３０により印加される交流電流、および該交流電流に対する応答電流の一例を示す。
【００１４】
バッテリコントローラ１０は、充放電装置２０および交流電源３０を制御して、二次電池４０を制御するための装置である。また、本実施形態においては、バッテリコントローラ１０は、交流電源３０により二次電池４０に印加された交流電圧、および該交流電流に対する応答電流に基づいて、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶの算出を行なう。以下、バッテリコントローラ１０により、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出する方法について詳細に説明する。
【００１５】
まず、バッテリコントローラ１０は、交流電源３０により二次電池４０に印加された交流電圧、および該交流電流に対する応答電流に基づいて、下記式（１）にしたがい、二次電池４０の交流抵抗｜Ｚ｜を算出する。
｜Ｚ｜＝Ｖ０／Ｉ０    ・・・（１）
なお、上記式（１）中、Ｖ０は、図２に示すように、二次電池４０に印加された交流電圧の振幅であり、また、Ｉ０は、該交流電流に対する応答電流の振幅である。
【００１６】
次いで、バッテリコントローラ１０は、交流電源３０により二次電池４０に印加された交流電圧、さらには、上記式（１）にしたがって算出された交流抵抗｜Ｚ｜に基づいて、下記式（２）〜（４）にしたがい、交流電圧と応答電流の位相差θ、交流抵抗｜Ｚ｜のコンダクタンスＺ'、交流抵抗｜Ｚ｜のリアクタンス−Ｚ''を算出する。
θ＝２π・ｆｃ・ｔ  ・・・（２）
Ｚ'＝｜Ｚ｜ｃｏｓθ  ・・・（３）
−Ｚ''＝｜Ｚ｜ｓｉｎθ  ・・・（４）
なお、上記式（２）中、ｆｃは二次電池４０に印加された交流電圧の周波数であり、ｔは交流電圧のピーク（図２中、Ｖ０）から、応答電流のピーク（図２中、Ｉ０）が得られるまでの時間である。
【００１７】
ここで、図３に示す等価回路に周波数の異なる交流電圧を印加した場合における、交流抵抗｜Ｚ｜、リアクタンス−Ｚ''の変化を示すシミュレーション結果を、図４、図５に示す。なお、図３に示す等価回路は、二次電池４０を示す等価回路モデルであり、図３中において、Ｒ１は正負極間における電解液に由来する抵抗（たとえば、Ｌｉイオンが正負極間を移動する際の抵抗）であり、Ｒ２は反応抵抗（主に、正負極の反応抵抗）であり、Ｃ１は電気二重層容量（主に、正極活物質表面および負極活物質表面の電気二重層容量）であり、Ｚｗは正負極内における電解液に由来する抵抗（たとえば、Ｌｉイオンが電極内を移動する際の抵抗）である。また、図４、図５においては、図３に示す等価回路において、電気二重層容量Ｃ１を変化させた場合における、交流抵抗｜Ｚ｜、リアクタンス−Ｚ''の変化を示すシミュレーション結果を示している。
【００１８】
図４は、電気二重層容量Ｃ１を変化させた場合における、交流抵抗｜Ｚ｜のシミュレーション結果を示しており、図４に示すように、交流電圧の周波数を１Ｈｚとした場合には、電気二重層容量Ｃ１が低下していくと、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１０−１Ｆで交流抵抗｜Ｚ｜が上がり始め、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１０−４Ｆまで交流抵抗｜Ｚ｜が上昇し、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１０−４Ｆ以下では、交流抵抗｜Ｚ｜が変化しないという傾向を示すこととなる。なお、このような傾向は、交流電圧の周波数を１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚ、１００００ｋＨｚとした場合でも同様となる。ただし、交流電圧の周波数の増大に伴い、交流抵抗｜Ｚ｜が上昇を開始する点が、より低容量側となる傾向となる。
【００１９】
また、図５は、電気二重層容量Ｃ１を変化させた場合における、リアクタンス−Ｚ''のシミュレーション結果を示しており、図５に示すように、交流電圧の周波数を１Ｈｚとした場合には、電気二重層容量Ｃ１が低下していくと、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１００Ｆからリアクタンス−Ｚ''が上がり始め、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１０−２Ｆでリアクタンス−Ｚ''が最大値となり、その後、電気二重層容量Ｃ１＝１．０×１０−６Ｆで、リアクタンス−Ｚ''が基の値となる。なお、このような傾向は、交流電圧の周波数を１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚ、１００００ｋＨｚとした場合でも同様となる。ただし、交流電圧の周波数の増大に伴い、リアクタンス−Ｚ''の最大値が、より低容量側となる傾向となる。
【００２０】
ここで、電気二重層容量Ｃ１は、二次電池４０の可逆容量値ＱＲＥＶと等しく、主として、二次電池４０を構成する正極活物質表面および負極活物質表面の電気二重層容量であり、正極活物質および負極活物質の表面付近に、電解液が十分に存在し、これにより正極活物質および負極活物質の表面付近に、Ｌｉイオンが十分存在している場合には、電気二重層容量Ｃ１は、比較的高くなる傾向となる。すなわち、この場合には、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶも比較的高くなる傾向となる。
【００２１】
その一方で、正極活物質および負極活物質の表面付近において、電解液が枯渇しており、これにより正極活物質および負極活物質の表面付近に存在するＬｉイオンの量が十分でない場合には、電気二重層容量Ｃ１は、比較的低くなる傾向となる。すなわち、この場合には、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶも比較的低くなる傾向となる。
【００２２】
そのため、本実施形態では、バッテリコントローラ１０に、このような交流抵抗｜Ｚ｜およびリアクタンス−Ｚ''と、可逆容量値ＱＲＥＶ（電気二重層容量Ｃ１）との関係を予め記憶させておき、交流抵抗｜Ｚ｜およびリアクタンス−Ｚ''と、可逆容量値ＱＲＥＶ（電気二重層容量Ｃ１）との関係に基づいて、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出するものである。
【００２３】
以下、バッテリコントローラ１０により、交流抵抗｜Ｚ｜およびリアクタンス−Ｚ''と、電気二重層容量Ｃ１との関係を用いて、二次電池４０の可逆容量値ＱＲＥＶを算出する具体的な方法について、図６に示すフローチャートにしたがって、説明する。
【００２４】
まず、ステップＳ１では、バッテリコントローラ１０により、交流電源３０に、二次電池４０に交流電圧を印加させるための信号を送出する処理が行なわれる。そして、交流電源３０は、バッテリコントローラ１０からの信号に基づいて、二次電池４０に所定の周波数ｆＣの交流電圧を印加する。
【００２５】
次いで、ステップＳ２では、交流電源３０により、二次電池４０に印加した交流電圧および交流電圧に対する応答電流を検出する処理が行われ、検出された交流電圧および応答電流は、バッテリコントローラ１０に送信される。
【００２６】
ステップＳ３では、バッテリコントローラ１０により、ステップＳ２で検出された交流電圧および応答電流に基づき、上記式（１）にしたがって、二次電池４０の交流抵抗｜Ｚ｜の算出が行なわれる。
【００２７】
次いで、ステップＳ４では、バッテリコントローラ１０により、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶの算出が行なわれる。具体的には、まず、バッテリコントローラ１０は、ステップＳ３で算出した二次電池４０の交流抵抗｜Ｚ｜、二次電池４０に印加した交流電圧の周波数ｆｃ、および、図４に示すバッテリコントローラ１０に予め記憶された交流抵抗｜Ｚ｜と可逆容量値ＱＲＥＶ（電気二重層容量Ｃ１）との関係に基づいて、交流抵抗｜Ｚ｜に基づく可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐを算出する。そして、バッテリコントローラ１０は、算出した交流抵抗｜Ｚ｜に基づく可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐに基づいて、可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐを含む所定の範囲を、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶとして算出する。
【００２８】
ここで、図７（Ａ）に、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった際における、可逆容量値ＱＲＥＶの変化と、交流抵抗｜Ｚ｜との関係を示す。図７（Ａ）に示すように、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった場合に、二次電池４０の劣化に伴って、可逆容量値ＱＲＥＶが減少していくと、それに伴い交流抵抗｜Ｚ｜も変化することとなる。なお、図７（Ａ）中において、横軸は、たとえば、サイクル数とすることができる。そして、図７（Ａ）に示すように、たとえば、上述したステップＳ３において算出された交流抵抗｜Ｚ｜の値がＸであった場合には、バッテリコントローラ１０により、交流抵抗｜Ｚ｜＝Ｘに相当する可逆容量値として、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘが算出される。そして、バッテリコントローラ１０は、図７（Ａ）に示すように、算出された可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘに基づいて、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを設定する。具体的には、可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘを含む所定の値の範囲を、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶに設定する。
【００２９】
次いで、ステップＳ５では、バッテリコントローラ１０により、ステップＳ２で検出された交流電圧および応答電流に基づき、上記式（２）〜（４）にしたがって、二次電池４０のリアクタンス−Ｚ''の算出が行なわれる。
【００３０】
そして、ステップＳ６では、バッテリコントローラ１０により、ステップＳ５で算出されたリアクタンス−Ｚ''、およびステップＳ４で算出された可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶに基づいて、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出する処理が行なわれる。ここで、図７（Ｂ）に、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった際における、可逆容量値ＱＲＥＶの変化と、リアクタンス−Ｚ''との関係を示す。なお、この図７（Ｂ）は、上述した図７（Ａ）に対応するグラフであり、図７（Ａ）と同様に、二次電池４０について繰り返し充放電を行なった場合に、二次電池４０の劣化に伴って、可逆容量値ＱＲＥＶが減少していくと、それに伴いリアクタンス−Ｚ''も変化することとなる。なお、図７（Ｂ）中において、横軸は、上述した図７（Ａ）と同様に、たとえば、サイクル数とすることができる。
【００３１】
そして、図７（Ｂ）に示すように、たとえば、上述したステップＳ５において算出されたリアクタンス−Ｚ''の値がＹであった場合には、バッテリコントローラ１０により、交流抵抗｜Ｚ｜＝Ｙに相当する可逆容量値として、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ１およびＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ２の２つの値が算出される。これに対し、バッテリコントローラ１０は、ステップＳ４で算出された可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを参照し、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ１およびＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ２の２つの値のうち、いずれが可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶ内の値であるかの判断を行ない、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶ内の値、すなわち、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ２を選択し、これを二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶとして算出する。
【００３２】
そして、ステップＳ７に進み、バッテリコントローラ１０は、ステップＳ６で算出された可逆容量値ＱＲＥＶに基づいて、二次電池４０を充放電する際における最大充放電電流を設定する処理を行なう。具体的には、バッテリコントローラ１０は、可逆容量値ＱＲＥＶが低いほど、二次電池４０の経時劣化が進んでいると判断できるため、最大充放電電流の値を小さく設定する。
【００３３】
以上のようにして、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶの算出が行なわれる。
【００３４】
本実施形態では、上述したように、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出する際には、まず、図７（Ａ）に示すように、交流抵抗｜Ｚ｜（図７（Ａ）に示す例では、交流抵抗｜Ｚ｜＝Ｘ）を算出し、交流抵抗｜Ｚ｜に相当する可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘから、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを設定する。ここで、交流抵抗｜Ｚ｜は、公知のようにコンダクタンスＺ'とリアクタンス−Ｚ''の合成ベクトルの絶対値であり、交流抵抗｜Ｚ｜は、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶとの相関はあるものの、交流抵抗｜Ｚ｜から算出される可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘは、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶと厳密には一致しない場合がある。すなわち、交流抵抗｜Ｚ｜から、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを精度良く算出することはできない。そのため、本実施形態では、交流抵抗｜Ｚ｜に相当する可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘから、ある程度幅を持った範囲として、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを設定するに留めておく。
【００３５】
一方、上述したように、リアクタンス−Ｚ''も、交流抵抗｜Ｚ｜と同様に、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶとの間に相関を有するものであり、そのため、リアクタンス−Ｚ''から算出される可逆容量値ＱＲＥＶ＿ＲＥＡは、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶと高い精度で一致するという性質を有する。しかしその一方で、図７（Ｂ）に示すように、リアクタンス−Ｚ''から算出される可逆容量値としては、その性質上、通常、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ１およびＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ２の２つの値が算出されてしまう。
【００３６】
そのため、本実施形態では、まず、交流抵抗｜Ｚ｜に相当する可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｘから、ある程度幅を持った範囲として、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを設定し、リアクタンス−Ｚ''から算出される可逆容量値である、ＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ１およびＱＲＥＶ＿ｉｍｐ＿Ｙ２の２つの値のうち、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶの範囲内となる値を選択し、これにより、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出するものである。そして、本実施形態によれば、このような方法により、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを高い精度で算出することが可能となる。
【００３７】
次いで、交流電源３０により二次電池４０に印加する交流電圧の周波数ｆｃの設定方法について、説明する。特に、本実施形態においては、二次電池４０の可逆容量値ＱＲＥＶの経時変化を検出し、これにより、二次電池４０の劣化状態を適切に把握するためには、二次電池４０に印加する交流電圧の周波数ｆｃとして、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶ、すなわち、電気二重層容量Ｃ１を適切に検出可能な周波数を選択し、選択した周波数ｆｃを用いて、上述した測定を行なうことが望ましい。特に、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶ、すなわち、電気二重層容量Ｃ１を適切に検出するためには、電気二重層容量の充電が終了してしまい、反応物の拡散に律速されるような拡散領域に対応する周波数の交流電圧を印加することは望ましくない。そのため、以下においては、二次電池４０に印加する交流電圧の周波数ｆｃの設定方法について、説明する。
【００３８】
図８は、本実施形態における交流電圧の周波数ｆｃの設定方法を説明するための図であり、この図８は、使用前などの経時劣化してない二次電池４０について、定電圧を印加した場合の電流値の時間変化を示している。
【００３９】
この図８に示すように、使用前などの経時劣化してない二次電池４０について、定電圧を印加すると、まず、時間ｔ０において、定電圧の印加を開始すると、時間ｔ１までは、所定の傾きＬ１で電流が減衰していく（第１の段階）。次いで、時間ｔ１から時間ｔ２までは、第１の段階の傾きＬ１よりも緩い傾きＬ２で電流が減衰していき（第２の段階）、次いで、時間ｔ２から時間ｔ３までは、第２の段階の傾きＬ２よりもさらに緩い傾きＬ３で電流が減衰していくこととなる（第３の段階）。ここで、第１の段階は、電気二重層による反応が起こる電気二重層領域、第２の段階は、正極および負極による反応が起こる電極反応領域、また、第３の段階は、拡散による反応が起こる拡散領域として定義することができる。すなわち、第１の段階および第２の段階は、非拡散領域として、第３の段階は、拡散領域として定義することができる。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、交流電圧の周波数ｆｃを、ｔα≦ｔ２、ｔβ≦ｔ１、とした場合に、ｆｃ＝１／ｔαとし、好ましくはｆｃ＝１／ｔβとする。すなわち、本実施形態では、図８に示すように使用前などの経時劣化してない二次電池４０について、定電圧を印加した場合において、非拡散領域である、時間ｔ０〜ｔ２、特に時間ｔ０〜ｔ１において起こっている反応を適切に検知するために、交流電圧の周波数ｆｃを上記範囲に設定する。本実施形態によれば、交流電圧の周波数ｆｃを上記範囲に設定することにより、二次電池４０の電気二重層容量Ｃ１を適切に検出することができ、結果として、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを高い精度で算出することが可能となる。
【００４１】
あるいは、交流電圧の周波数ｆｃを設定する方法としては、上記方法に代えて、以下に説明する方法を採用してもよい。ここで、図９は、本実施形態における交流電圧の周波数ｆｃの別の設定方法を説明するための図であり、この図９は、使用前などの経時劣化してない二次電池４０について、周波数を変化させながら交流電圧を印加し、コンダクタンスＺ'およびリアクタンス−Ｚ''をプロットしたグラフを示している。
【００４２】
この図９に示すように、使用前などの経時劣化してない二次電池４０について、周波数を変化させながら、周波数を変化させながら交流電圧を印加した場合に、コンダクタンスＺ'およびリアクタンス−Ｚ''をプロットすると、Ｎｙｑｕｉｓｔ  ｐｌｏｔを描くこととなる。このようなＮｙｑｕｉｓｔ  ｐｌｏｔにおいては、図９に示す周波数ｆαよりも低周波側は、拡散領域に基づくものと判断することができ、一方、周波数ｆαよりも高周波側は、非拡散領域に基づくものと判断することができる。そのため、本実施形態では、交流電圧の周波数ｆｃを、図９に示す周波数ｆα以上の周波数に設定する。そして、これにより、本実施形態によれば、二次電池４０の電気二重層容量Ｃ１を適切に検出することができ、結果として、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを高い精度で算出することが可能となる。
【００４３】
あるいは、交流電圧の周波数ｆｃを設定する方法としては、上記した各方法に代えて、実際に経時劣化させた二次電池４０を準備し、実際に経時劣化させた二次電池４０について、周波数を変化させながら、交流電圧を印加し、経時劣化させた二次電池４０について、図９と同様に、コンダクタンスＺ'およびリアクタンス−Ｚ''をプロットし、得られたプロットに基づいて、交流電圧の周波数ｆｃを設定する方法を採用してもよい。このような方法によれば、実際に経時劣化させた二次電池４０を用いて、交流電圧の周波数ｆｃを設定するため、二次電池４０の電気二重層容量Ｃ１を適切に検出することができ、結果として、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを高い精度で算出することが可能となる。
【００４４】
本実施形態においては、二次電池４０に交流電圧を印加し、交流電圧を印加した際における、交流抵抗｜Ｚ｜およびリアクタンス−Ｚ''を算出し、交流抵抗｜Ｚ｜に相当する可逆容量値ＱＲＥＶ＿ｉｍｐから、ある程度幅を持った範囲として、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶを設定し、リアクタンス−Ｚ''から算出される２つの可逆容量値のうち、可逆容量の推定範囲ＰＣ＿ＲＥＶの範囲内となる値を選択し、これにより、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを算出するものである。そのため、本実施形態によれば、二次電池４０の抵抗が高くなることに起因する二次電池４０内部の抵抗劣化の影響を受けずに、電気二重層容量Ｃ１に基づく、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを適切に算出することができる。特に、本実施形態によれば、電気二重層容量Ｃ１に基づく、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶを適切に算出することができることにより、純粋かつ安定的に利用可能な充放電容量を適切に把握することができる。加えて、本実施形態によれば、二次電池４０の現在の可逆容量値ＱＲＥＶに応じて、二次電池４０の最大充放電電流を設定するため、二次電池４０の最大充放電電流を、二次電池４０の劣化度に応じた適切なものに設定することが可能となる。
【００４５】
ここで、二次電池においては、劣化の態様として、主として、抵抗劣化（抵抗成分の増大による劣化）および容量劣化（可逆容量値が低下することによる劣化）が挙げられるが、これらのうち、容量劣化が発生した場合には、位相成分が変化するという特性がある。そのため、上述した特許文献１（特開２００８−１０７１６８号公報）に記載の技術などの従来技術のように、特定の位相範囲における応答電流のみを積分し、得られた積分値に基づいて、二次電池の放電可能容量を算出する技術においては、抵抗劣化と容量劣化とを区別することができないという問題がある。これに対し、本実施形態によれば、上記構成を採用することにより、このような問題を有効に解決できるものである。
【００４６】
なお、上述の実施形態において、交流電圧印加装置３０は本発明の交流電圧印加手段に、バッテリコントローラ１０は本発明の検出手段、交流抵抗算出手段、虚数値算出手段、第１算出手段、第２算出手段、第３算出手段および充放電電流制御手段に、それぞれ相当する。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４８】
たとえば、上述した実施形態では、交流電圧印加装置３０により、二次電池２０に交流電圧を印加するような構成を例示したが、たとえば、本実施形態に係る電池制御システムが車両に用いられる場合には、交流電圧印加装置３０を使用する代わりに、二次電池４０をインバータ回路に接続し、インバータ回路を介して、交流電圧を印加するような構成を採用してもよい。このような構成とすることにより、交流電圧印加装置３０を省略することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態では、一つの二次電池４０のみからなる電池制御システムを例示して説明したが、本発明の電池制御装置は、複数の二次電池４０からなる電池モジュールについてももちろん適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…バッテリコントローラ
２０…充放電装置
３０…交流電圧印加装置
４０…二次電池
【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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