(57)【要約】【課題】電池の電気二重層容量の特性を考慮した高精度の電池状態の検出。【解決手段】二次電池４０に所定周波数の正弦波を重畳し、そのときの電池の応答電流に基づいてコンダクタンスＧ及びサセプタンスＢを算出し、算出結果に基づいて電池充電状態（放電可能容量）を求める。電気二重容量の特性を反映した電気化学的パラメータであるサセプタンス及びコンダクタンスは、実際の電池残存容量との相関が高く、また電池履歴に対する精度も高い。また、サセプタンス及びコンダクタンスは、二相発振回路などを利用して容易に測定することができる。よって、高精度かつ簡易に電池状態を検出できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定状態の電池に、所定周波数の正弦波を印加した際の応答電流を検出し、
前記応答電流に基づいて、電池のサセプタンス又はコンダクタンスの少なくとも一方を算出し、
算出した前記サセプタンス又はコンダクタンスと、電池の放電可能容量との対応関係から前記電池の放電可能容量を検出することを特徴とする電池特性の検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池特性の検出方法において、
前記電池のコンダクタンスは、前記電池に印加した前記正弦波と同一の周波数及び同位相の正弦波信号の正極性区間に対する応答電流の積分によって算出し、
前記電池のサセプタンスは、前記正弦波と同一の周波数及びπだけ位相の異なる余弦波信号の正極性区間に対する前記応答電流の積分によって算出することを特徴とする電池特性の検出方法。
【請求項３】
電池の温度及び開回路電圧を測定し、前記電池の直前の利用状態が充電か放電かを特定する第１ステップと、
電池に所定の信号を印加した際の応答電流から当該電池のサセプタンス及びコンダクタンスを算出する第２ステップと、
前記算出した電池のサセプタンス及びコンダクタンスと、特定された前記電池の直前利用状態に応じた電池固有のサセプタンス及びコンダクタンスの各しきい値とを比較し、比較結果に応じて、該当電池の劣化状態を判定する第３ステップと、
判定された前記電池の劣化状態を考慮し、かつ、前記算出した当該電池のサセプタンス又はコンダクタンスに基づいて前記電池の放電可能容量を算出する第４ステップと、
を備えることを特徴とする電池特性の検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電池特性の検出方法において、
前記第２ステップにおいて算出する電池のサセプタンス又はコンダクタンスは、
前記電池に対して該電池の開回路電圧に所定周波数の微小交流電位を重畳した際の応答電流の解析によって求めることを特徴とする電池特性の検出方法。
【請求項５】
電池特性の検出装置であって、
所定状態の電池に印加するための所定の検出用交流波形を発生する検出用交流波形発生手段と、
前記検出用交流波形を前記電池に印加した際の電池の応答電流を検知する応答電流検知手段と、
前記応答電流に基づいて前記電池の特性を判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、
前記応答電流から前記電池のサセプタンス又はコンダクタンスの少なくとも一方を算出する算出手段と、
標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスに応じた所定しきい値と、前記算出したサセプタンス又はコンダクタンスとを比較する比較手段と、
前記算出したサセプタンス又はコンダクタンスが前記所定しきい値未満になった場合に前記電池に特性変化が発生したと判定する特性変化判定手段と、
を備えることを特徴とする電池特性の検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検出装置において、
さらに、温度測定手段と、
所定温度毎の標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスのしきい値と、所定温度毎の標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスと前記電池の放電可能容量との対応マップとをそれぞれ格納する記憶手段と、を備え、
前記判定手段は、
前記算出した電池のサセプタンス又はコンダクタンスの一方と、前記温度測定手段で得た温度における対応する前記しきい値と比較し、前記電池の特性を判定し、
前記算出した電池のサセプタンス又はコンダクタンスの一方から、前記対応マップに基づいて電池の放電可能容量を求めることを特徴とする電池特性の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池特性の一時的変化や特性劣化の検出および放電可能容量の算出に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力源としての電池に、メモリ効果等の一時的な特性変化や、特性劣化などによる特性変化が発生するとその電池の能力等に制限が生ずるため、電池の状態を検出することは重要である。
【０００３】
そこで、従来より、電池の状態を検出する方法として、電池にメモリ効果又は劣化が生じているかどうかを検出するための方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された電気自動車用二次電池のＳＯＣ（State of Charge）演算方法では、電池開放電圧と電池の充電状態を表すＳＯＣとの相関を示す開放電圧とＳＯＣとの相関を利用して、電池開放電圧から電池の充電状態を算出している。具体的には、電池開放電圧Ｅを電池の内部抵抗ｒと、充電時の電池の電流Ｉ及び電圧Ｖとから下記式（１）
Ｅ＝Ｖ＋Ｉ・ｒ    ・・・（１）
により求める。ここで、電池の内部抵抗ｒは、電池に関して予め与えられる所定抵抗値ｒ０と、電池温度Ｔに基づく第１の抵抗比Ａ１と、所与の基準充電状態に基づく第２の抵抗比Ａ２とから、下記式（２）
ｒ＝ｒ０・Ａ２／Ａ１    ・・・（２）
により算出される。基準充電状態としては、充電状態算出時より過去に算出された充電状態や計測された開放電圧などが用いられる。
【０００５】
典型的には、内部抵抗ｒとして、一定の設定値ｒ０（例えばＳＯＣ＝１００％、電池温度２０℃の時の内部抵抗）を用いることが非常に一般的である。しかし上記特許文献１では、内部抵抗ｒが電池温度やそのときのＳＯＣに依存するため、一定の設定値ｒ０を用いて算出された配向電圧Ｅと実際の開放電圧Ｅｏとの間に誤差が生じ、開放電圧Ｅの誤差の分だけＳＯＣの算出精度が低下してしまうことを防止するために、上記のように内部抵抗ｒを式（２）に応じて算出している。
【０００６】
また、特許文献２では、蓄電デバイスの充放電状態とこの蓄電デバイスに接続される電気負荷の状態との双方の状態を考慮して、蓄電デバイスの残存容量を求める旨が記載されている。具体的には、蓄電デバイスの電流積算（充放電電流の積算値）に基づいて第１残存量を求め、また、蓄電デバイスの開放電圧の推定値（内部インピーダンスから推測した開放電圧）に基づく第２残存容量を求め、上記蓄電デバイスの電流積算状態と、蓄電デバイスに接続される電気負荷の状態とに応じて重み付けした第１及び第２残存容量を合成する。得られた合成値を蓄電デバイスの最終的な残存容量とすることが提案されている。
【０００７】
図１６は、特許文献１に開示された電池内部抵抗ｒの特性を示す図であり、縦軸は内部抵抗ｒを、横軸はＤＯＤ（depth of discharge）をそれぞれ表している。なお、ＤＯＤ＝０％はＳＯＣ＝１００％に対応し、ＤＯＤ＝１００％はＳＯＣ＝０％に対応している。また、図１６において、Ｌ（０）は電池温度Ｔ＝０℃のときの内部抵抗特性を示しており、Ｌ（２０），Ｌ（４０）はＴ＝２０℃およびＴ＝４０℃のときの内部抵抗特性を示している。放電末期のＤＯＤが大きい領域を除けば、特性Ｌ（０），Ｌ（２０），Ｌ（４０）は互いに平行な直線と見なすことができる。
【０００８】
この図１６からも明らかなように、電池の残存容量と内部抵抗には相関がある。しかし、特許文献１などでは、電池の残存量と内部抵抗との相関性が低い理由を例示しており、内部抵抗値から残存容量を求めるのではなく、閉回路電圧から内部抵抗値、負荷電流等の演算を経て、開回路電圧を推定し、開回路電圧と残存容量の相関から残存容量値を推定している。
【０００９】
また、特許文献２においても、電池の残存容量の算出に際し、充電・放電の履歴を考慮した補正・重み付けを行っているものの、電池の内部抵抗についての特別な考慮はなされていない。
【００１０】
本願発明者らの研究の結果、電池の抵抗は一般的に大きく以下の３要因に分類できることが判明した。
（ｉ）オーム損抵抗（集電構造、電解液比抵抗、電極面積等に由来）
（ｉｉ）反応抵抗（電池反応の起こり易さを反映。電気化学的な交換電流密度でも同義）
（ｉｉｉ）物質移動抵抗 （電極内反応物質が反応部位まで移動する動き易さを反映）
【００１１】
従来、内部抵抗について、上記オーム損抵抗と、それ以外の抵抗とを分離して考慮する試みはあったが、（ｉｉ）反応抵抗と（ｉｉｉ）物質移動抵抗とを区別することは行われておらず、メモリ効果に代表される電池の一時的な特性変化を高精度に検知することが困難であった。そこで、本願発明者らは引用文献３において、内部抵抗の一種である電池内の物質移動抵抗を考慮して簡易かつ迅速に電池の特性変化を検出する方法を提案している。
【００１２】
【特許文献１】特許第３５４３６６２号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０６２１号公報
【特許文献３】特開２００５−６９８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上のような従来技術における算出対象は、電池の一般的な残存容量である。しかし、本願発明者らの研究の結果、電池に厳密に蓄えられている残存容量と、例えば、ハイブリット（ＨＶ）自動車のように、大出力が短時間繰り返される場合の残存容量とは異質であることが判明した。
【００１４】
例えば、電池利用者が、緩やかな放電を継続した結果、取り出し得る残存容量を知りたい場合や、大電力の短時間入出力を繰返し実行している状態における利用可能な残存容量を知りたい場合のように、同じ残存容量と表現されても、厳密には異なるパラメータである。さらに、入力、出力変動の大きな電池利用形態を考えた場合、真の意味での残存容量よりも、利用電力の大きさを考慮した残存容量、つまり、実際に利用可能な容量が検出できることが有用であるとの結論に至った。しかし、上述のように定義される内部抵抗（ｉ）〜（ｉｉ）は、実際に利用可能な電池容量に対して相関が低い。
【００１５】
本発明では、実際に利用可能な電池の残存容量を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、電池特性の検出方法であって、所定状態の電池に、所定周波数の正弦波を印加した際の応答電流を検出し、前記応答電流に基づいて、電池のサセプタンス又はコンダクタンスの少なくとも一方を算出し、算出した前記サセプタンス又はコンダクタンスと、電池の放電可能容量との対応関係から前記電池の放電可能容量を検出する。
【００１７】
本発明の他の態様では、上記電池特性の検出方法において、前記電池のサセプタンスは、前記電池に印加した前記正弦波と同一の周波数及び同位相の正弦波信号の正極性区間に対する応答電流の積分によって算出し、前記電池のサセプタンスは、前記正弦波と同一の周波数及びπだけ位相の異なる余弦波信号の正極性区間に対する前記応答電流の積分によって算出する。
【００１８】
本発明の他の態様では、電池特性の検出方法であって、電池の温度及び開回路電圧を測定し、前記電池の直前の利用状態が充電か放電かを特定する第１ステップと、電池に所定の信号を印加した際の応答電流から当該電池のサセプタンス及びコンダクタンスを算出する第２ステップと、前記算出した電池のサセプタンス及びコンダクタンスと、特定された前記電池の直前利用状態に応じた電池固有のサセプタンス及びコンダクタンスの各しきい値とを比較し、比較結果に応じて、該当電池の劣化状態を判定する第３ステップと、判定された前記電池の劣化状態を考慮し、かつ、前記算出した当該電池のサセプタンス又はコンダクタンスに基づいて前記電池の放電可能容量を算出する第４ステップと、を備える。
【００１９】
本発明の他の態様では、上記電池特性の検出方法において、前記第２ステップにおいて算出する電池のサセプタンス又はコンダクタンスは、前記電池に対して該電池の開回路電圧に所定周波数の微小交流電位を重畳した際の応答電流の解析によって求める。
【００２０】
本発明の他の態様では、電池特性の検出装置であって、所定状態の電池に印加する交流波形を発生する検出用交流波形発生手段と、前記検出用交流波形を前記電池に印加した際の電池の応答電流を検知する応答電流検知手段と、前記応答電流に基づいて前記電池の特性を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記応答電流から前記電池のサセプタンス又はコンダクタンスの少なくとも一方を算出する算出手段と、標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスに応じた所定しきい値と、前記算出したサセプタンス又はコンダクタンスとを比較する比較手段と、前記算出したサセプタンス又はコンダクタンスが前記所定しきい値未満になった場合に前記電池に特性変化が発生したと判定する特性変化判定手段と、を備える。
【００２１】
本発明の他の態様では、上記検出装置において、さらに、温度測定手段と、所定温度毎の標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスのしきい値と、所定温度毎の標準状態における前記サセプタンス又はコンダクタンスと前記電池の放電可能容量との対応マップとをそれぞれ格納する記憶手段と、を備え、前記判定手段は、前記算出した電池のサセプタンス又はコンダクタンスの一方と、前記温度測定手段で得た温度における対応する前記しきい値と比較し、前記電池の特性を判定し、前記算出した電池のサセプタンス又はコンダクタンスの一方から、前記対応マップに基づいて電池の放電可能容量を求める。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、電池の電気二重層容量を反映した電気化学パラメータとして電池のサセプタンスを測定し、電池のオーム損抵抗、反応抵抗、物質移動抵抗を反映した電気化学パラメータとして電池のコンダクタンスを測定する。
【００２３】
本願の発明者らの研究の結果、電池の電気化学的パラメータの中で、電気二重層容量は、電池の実用残存容量とが所定の関係を持つことが明らかになっており、電気二重層容量、または、電気二重層容量を反映するパラメータを求めることで、該当電池の実用残存容量を検知することが可能である。
【００２４】
また、電池の電気二重層容量は、電池の一時的劣化等に対しても良い相関関係を備えており、電気二重層容量を利用することで、即時的な電池の劣化を、検出する残存容量算出に反映すること可能となる。このため、大電力が入出力可能な電源として真に使用できる電池の実用残存容量を検知することができる。
【００２５】
また、電池使用中のその場における劣化を交流電圧重畳の応答波形解析から導き、電池実用残容量算出に反映させることにより、劣化を生じていても正確な実用残容量算出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２７】
［電池特性検出装置の概要］
図１は、本発明の実施形態に係る電池の特性検出装置１０と、その検出対象である電池４０を含む構成の一例を示している。電池４０は、電気自動車やハイブリット自動車などの走行用のモータ５２に、インバータ５０を介して駆動電力を供給する電源として用いられ、ニッケル水素電池等のアルカリ二次電池、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池等が用いられる。車両の始動時や加速時には、この二次電池４０からの電力がインバータ５０を介して走行用モータ５２に供給され、車両の減速時には、モータ５２が発電機として機能し、得られた電力が二次電池４０に回生される。このようにして、二次電池４０は充放電を繰り返すこととなる。
【００２８】
電池特性検出装置１０は、電池４０の端子間電圧を検出する電圧検出部１４、交流波形を発生するための発振回路（ここでは二相発振回路）３０、電池４０の端子間に流れる応答電流を検出する応答電流検出部１６、電池４０の充電放電を切り替えるためのスイッチ３４等を備える。また、電池特性判定部２０を備え、この判定部２０は、応答電流検出部１６の測定結果と、二相発振回路３０からの正弦波出力［ｓｉｎ］、余弦波出力［ｃｏｓ］を利用し、後述するような方法により電池の電気二重層容量に応じたコンダクタンスＧ及びサセプタンスＢを算出し、電池特性（劣化状態や放電可能容量）を判定する。
【００２９】
なお、電池４０に対しては、電極間に例えば電池起電力に相当する所定のバイアス電圧と、上記二相発振回路３０からの正弦波電流信号が印加され、応答電流検出部１６は、そのときの電池の応答電流を検出する。
【００３０】
図１の例では、特性検出装置１０は、さらに記憶部１２を備え、この記憶部１２には、標準状態（メモリ効果などの一時的特性変化も劣化も生じていない状態）における二次電池４０の電気化学的パラメータ（本実施形態においては例えば電池のコンダクタンスＧ・サセプタンスＢなど）が記憶されている。上記特性判定部２０は、記憶部１２から読み出した標準状態での電気化学的パラメータと、応答電流に基づいて演算して求めた電気化学的パラメータとを比較することで、電池劣化度などを判定することができる。
【００３１】
また、特性が温度毎に異なることを考慮する場合には、さらに装置１０には、図１に示すように二次電池４０を測定する温度測定部１８を設ける。この場合、記憶部１２に予め標準状態で温度毎に測定した電池固有の各パラメータを記憶しておき、温度測定結果に応じた標準状態のパラメータを、特性判定の比較データ（しきい値）として用いることが好適である。
【００３２】
［電池特性検出の概要］
次に、本実施形態に係る電気二重層容量を利用した電池特性の検出の概要について説明する。
【００３３】
（１）本実施形態に係る電池特性検出では、内部抵抗と残存容量の相関からは、直接残存容量を求めない。上述の通り、電池の一般的な残存容量と内部抵抗には相関がある。しかし、この内部抵抗と、実際に利用可能な電池容量との相関性は常に高いわけではなく、本実施形態において、残存容量の算出には内部抵抗を用いない。
【００３４】
（２）本実施形態では、内部抵抗と相関がある残存容量ではなく、実用上利用可能な残存容量を検出する。入力、出力変動の大きな電池利用形態を考えた場合、真の意味での残存容量よりも、利用電力の大きさを考慮した残存容量、実際に利用可能な容量を検出できることが有用である。そして、この検出容量を瞬間値として電池制御側へ伝えることが、電池制御の観点で好適である。
【００３５】
本発明者は、上記利用電力の大きさを考慮して、実際に利用可能な容量を実用残存容量と定義し、実用残存容量と相関が強い電気化学的パラメータについて検討を行った。その結果、実用残存容量と電気二重層容量とが強い相関を持つことが判明した。特に、アルカリ二次電池においては、上記のように（ｉ）オーム損抵抗、（ｉｉ）反応抵抗、（ｉｉｉ）物質移動抵抗、と分類、定義した各抵抗よりも、電池電極の界面情報を強く反映する電気二重層容量が、実用残存容量と強い相関を備え、前述の３つの抵抗測定よりも測定時間が短いことが明らかになった。このため、電気二重層容量を測定することによって、実用残存容量を高速かつ高精度に算出することが可能となる。
【００３６】
さらに、検討の結果、電気二重層容量は、電池の履歴にも鋭敏に反応することが明らかになった。すなわち、電池電圧のヒステリシスと呼ばれるような充電・放電電圧の不一致がよく知られているが、本発明者の研究の結果、電気二重層容量についても充電と放電で異なるプロフィールを持つことが明らかになった。上述の特許文献２等では、充電・放電の履歴を考慮した補正・重み付けを行っているが、電気二重層容量を測定すれば、用いる特性そのものが充電と放電で異なる為、そのような補正処理等をすることなく、正確な容量推定を行うことが可能となる。
【００３７】
（３）本実施形態では、実用残存容量の算出に際し、電池の劣化度を正確に反映することができる。本発明者の研究により、電池特性が変化（劣化）した場合、電気二重層容量や、オーム損抵抗が変化することが見出された。特に、電気二重層容量は、一時的な劣化に対しても良い相関を持つことが明らかになった。
【００３８】
そこで、実用残存容量の算出に際しては、電気二重層容量を測定し、求めた値を電池固有の電気二重層容量と実用残存容量との相関マップで参照することで、実用残存容量を導く。
【００３９】
さらに、電池特性の劣化や変化に起因した電気二重層容量やオーム損抵抗の変化を、例えば、所定しきい値と比較し、しきい値を下回る度合いに応じて劣化度を決定し、実用残存容量の算出において、この劣化度（α）を反映する。このように劣化度を反映すればより信頼性の高い実用残存容量を求めることが可能となる。
【００４０】
（４）本実施形態において、二相発振器を利用することで、電池のコンダクタンス成分とサセプタンス成分とを容易に計測することができる。
【００４１】
微小交流信号を電池へ周波数を変えながら印加し、その応答を解析し電池特性を評価する手法は交流インピーダンス法として広く知られている。ここで、交流インピーダンス法には、ＦＲＡやＦＦＴアナライザーを用いる方法が広く使われているが、それらを使用して電池特性を測定するのは学術的計測であり、このような測定装置を電池利用機器に実装して計測することは事実上不可能である。しかし、９０度位相の異なる信号を出力する交流信号発振器である二相発振器を用い、その一方の信号を重畳信号兼基準信号、もう他方を位相が９０度異なる基準信号とし、電池に交流信号を印加し、その応答電流信号を電圧変換した信号を、上記位相が異なる基準信号別に解析することで、対象電池のコンダクタンス成分とサセプタンス成分を計測することができる。
【００４２】
［電池特性検出原理］
次に、本願発明の実施形態に係る電気二重層容量を利用した電池特性の検出の原理について説明する。
【００４３】
（１）微小正弦波重畳法による電気二重層容量と内部抵抗の算出
一般的に電池系の電気等価回路は、図２（ａ）に示すような抵抗とキャパシタを並列に配した等価回路によって表すことができる。この回路のアドミッタンスＹ(＝Ｇ＋jＢ)は複素量であり、このアドミッタンスを持つ等価回路に、振幅Ｅ、角周波数ωの正弦波電圧Ｅｓｉｎωｔを重畳させた場合、流れる電流は、正弦波電圧に対して位相差θを持つ。アドミッタンスＹ(＝Ｇ＋jＢ)と重畳正弦波電圧Ｅsinωtにより、流れる電流ｉは、下記式（３）で表すことができる。
【００４４】
ｉ＝Ａｓｉｎ（ωｔ＋θ）    ・・・（３）
ただし、式（３）において、Ａは下式（４）、θは下式（５）で表され、また、Ｇはコンダクタンス、Ｂはサセプタンスである。
【数１】
2008107168.tif 000003
【数２】
2008107168.tif 000004
式（３）の電流ｉに関して複素平面に基づく位相弁別法で解析を行うと、図２（ａ）の抵抗とキャパシタには等しい正弦電圧がかかり、抵抗に流れる電流は正弦波電圧と同位相である。よって、重畳させる正弦波電圧基準で０〜π区間を積分し、その値を０〜π区間の時間(＝周波数の逆数×１／２)で除すると、図２（ａ）の等価回路のコンダクタンス成分に比例した値が得られる。同様に、キャパシタに流れる電流は、正弦波電圧に対してπ／２位相が進んでいるので、重畳させる正弦波電圧基準で（１／２）π〜（３／２）π区間を積分し、その値を（１／２）π〜（３／２）π区間の時間(＝周波数の逆数×１／２)で除すると等価回路のサセプタンス成分に比例した値が得られる。
【００４５】
以下、正弦波形を示しながら、具体的に説明する。
【００４６】
（ａ）抵抗のみの回路へ正弦波を重畳させる場合
重畳振幅［Ｅ］、正弦波電圧［Ｅｓｉｎωｔ］、抵抗［Ｒ］とすると、抵抗のインピーダンスＺRは、ＺR＝Ｒ、抵抗に流れる電流ＩRは、下式（６）ように表すことができる。
【数３】
2008107168.tif 000005
【００４７】
正弦波電圧［Ｅｓｉｎωｔ］と抵抗に流れる電流ＩRは、図３のような関係にある。
【００４８】
先に述べた位相弁別法に従い、コンダクタンス成分、サセプタンス成分は、電流ＩRの、０〜π、及び、０．５π〜１．５πのそれぞれの区間における積分値を求め、重畳正弦波周波数の逆数の１／２で除することで求めることが可能である。図３から明らかな通り、０〜πの区間の積分値はある有限の数値を得ることが可能であるが、０．５π〜１．５πは正・負の領域が等しく積分値はゼロである。したがって、得られたコンダクタンス成分より、抵抗［Ｒ］の算出が可能である。
【００４９】
（ｂ）キャパシタのみの回路へ正弦波を重畳させる場合
重畳振幅〔Ｅ〕、正弦波電圧〔Ｅｓｉｎωｔ〕、キャパシタ静電容量［Ｃ］とすると、キャパシタのインピーダンスＺCは、下式（７）
【数４】
2008107168.tif 000006
のように定義される。また、キャパシタに流れる電流ＩCは、下式（８）
【数５】
2008107168.tif 000007
で表すことができ、キャパシタのみの回路に正弦波電圧を重畳させると、キャパシタに流れる電流ＩCは、位相がπ／２ずれた正弦波で表すことができることが解る。
【００５０】
このような関係を図に表すと図４のように描くことができる。
【００５１】
上記（ａ）と同様、位相弁別法を用い、コンダクタンス成分、サセプタンス成分は、電流ＩCの０〜π、及び、０．５π〜１．５πのそれぞれの区間における積分値を求め、重畳正弦波周波数の逆数の１／２で除することで求めることが可能である。図４から明らかな通り、０〜πの区間は正・負の領域が等しく積分値はゼロである。一方、０．５π〜１．５πの区間の積分値はある有限の数値を得ることが可能である。したがって、得られたサセプタンス成分より、キャパシタ静電容量［Ｃ］の算出が可能である。
【００５２】
（ｃ）抵抗・キャパシタ並列回路へ正弦波を重畳させる場合
重畳振幅［Ｅ］、正弦波電圧［Ｅｓｉｎωｔ］、抵抗［Ｒ］、キャパシタ静電容量［Ｃ］とすると、（ａ）、（ｂ）より、抵抗に流れる電流ＩRは、式（９）、キャパシタに流れる電流ＩCは式（１０）のように定義でき、回路全体に流れる電流Ｉ0は、式（１１）の通りに表すことができる。
【数６】
2008107168.tif 000008
【数７】
2008107168.tif 000009
【数８】
2008107168.tif 000010
【００５３】
式（１１）より、図２（ｂ）に示されるような抵抗・キャパシタ並列回路に正弦波電圧を重畳させた場合に流れる電流は、（ａ）、（ｂ）で示した抵抗・キャパシタ個々に流れる電流ＩR・ＩCの合成電流であることが解る。このような関係は、図５のように描くことができる。
【００５４】
（ａ）、（ｂ）と同様、位相弁別法を用い、コンダクタンス成分は電流ＩCの０〜πの区間、サセプタンス成分は電流ＩCの０．５π〜１．５πのそれぞれの区間における積分値を求め、重畳正弦波周波数の逆数の１／２で除することで求めることが可能である。
【００５５】
一方、（ａ）、（ｂ）とは異なり、０〜πの区間、０．５π〜１．５πの区間ともに積分値はゼロでないため、それぞれで得られた値に基づいて、コンダクタンス成分より抵抗［Ｒ］を算出し、サセプタンス成分よりキャパシタ静電容量［Ｃ］を算出することが可能である。
【００５６】
（ｄ）重畳正弦波の周波数
電池反応は一般的に図２（ｂ）に示すようなRandles型等価回路で近似することができる。ここで、図２（ｂ）における電解液・電子伝導性由来の抵抗［ｒ］、電池反応・物質移動速度由来の抵抗［Ｒ］、電極−電解液界面状態を反映する電気二重層の静電容量［Ｃ］と定義すると、それぞれのインピーダンスＺr、ＺR、ＺCは下記式（１２）〜（１４）以下のように定義できる。
Ｚr＝ｒ    ・・・（１２）
ＺR＝Ｒ    ・・・（１３）
【数９】
2008107168.tif 000011
【００５７】
したがって、回路全体の合成インピーダンスＺは以下の式（１５）のように表すことができる。
【数１０】
2008107168.tif 000012
【００５８】
ここで、ω→∞では、Ｚ≒ｒとなり、ω→０では、Ｚ≒ｒ＋Ｒであり、周波数によって合成インピーダンスが変化することが容易に解る。
【００５９】
さらに、電池反応・物質移動速度由来の抵抗［Ｒ］をより厳密に、電池反応由来の抵抗［ＲCt］、物質移動由来の抵抗［Ｗ］と細分化し、それぞれのインピーダンスＺRct、ＺWは下記式（１６）、（１７）のように表すことができる（ＺWは、ワールブルグインピーダンスとよばれ、以下のような理論式が導かれている）。
ＺRct＝Ｒct    ・・・（１６）
【数１１】
2008107168.tif 000013
【００６０】
また、式（１７）中のσは、下記式（１８）
【数１２】
2008107168.tif 000014
で表される。なお、上記式において、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、Ｓ：反応面積、ＤO：酸化体の拡散定数、ＤR：還元体の拡散定数、ｃO：酸化体の表面濃度、ｃR：還元体の表面濃度である。
【００６１】
式（１７）より、物質移動由来のワールブルグインピーダンスはω→０では発散傾向で、ω→∞ではゼロに収束することが解る。したがって、角周波数を任意に変化させて計測を実施することで、より解析に適した応答波形を得ることでき、特にコンダクタンス成分について周波数を変えることで、ＩＲ損、反応抵抗、物質移動抵抗等を個々に特定することが可能である。
【００６２】
（２）二相発振回路の利用
上記（１）に示したような、正弦波の重畳、及び、その後の位相弁別法による波形解析には、二相発振回路を利用することができる。図６は、この二相発振回路の一例であり、この回路は、周波数は等しく、かつ互いに位相がπ／２だけ異なる正弦波信号［ｓｉｎ］と、余弦波信号［ｃｏｓ］を発生する。
【００６３】
図６の例では、増幅回路Ａ１の出力が、増幅回路Ａ２に供給され、増幅回路Ａ２の出力が増幅回路Ａ３に供給され、この増幅回路Ａ３の出力が、増幅回路Ａ１の入力側に供給されている。
【００６４】
増幅回路Ａ１及びＡ２において、その出力は帰還抵抗を経て自己の一方の入力に帰還され、各増幅回路Ａ１、Ａ２の非帰還側の入力には、可変抵抗（図中、破線で示す）及びキャパシタが設けられている。
【００６５】
また、増幅回路Ａ３の出力は、帰還抵抗及びキャパシタの並列回路を介して自己の一方の入力側に接続されており（帰還されている）、上記のように増幅回路Ａ１の帰還側及び非帰還側の入力側に供給されている。また、この増幅回路Ａ３の帰還側の入力には可変抵抗が設けられ、一方、増幅回路Ａ３の非帰還側の入力には、グランドとの間に設けられた抵抗が接続され、基準電圧が供給されている。
【００６６】
各増幅回路Ａ１，Ａ２，Ａ３の入力側に設けられた可変抵抗は、受光量に応じて抵抗の変化する受光素子によって構成され、この受光素子と、制御信号に応じた電流を流して発光する発光素子とでフォトカプラＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成している。よって、可変抵抗の抵抗値は、いずれも発光素子の発光輝度、即ち、制御信号に応じて制御され、各可変抵抗値を変化させることで、この発振回路の角周波数ωを変化させることが可能となっている。
【００６７】
また、図６の発振回路では、増幅回路Ａ１，Ａ２，Ａ３の入力側の可変抵抗の抵抗値を互いに等しくすることで、増幅回路Ａ２の出力側からの正弦波信号［ｓｉｎ］と、増幅回路Ａ１の出力側からの余弦波信号［ｃｏｓ］とが、等しい周波数に制御されている。
【００６８】
以上のような二相発振回路からの正弦波信号［ｓｉｎ］は、対象電池の電極間に重畳する正弦波として、また、図１の電池特性判定部２０での位相弁別における０〜πの区間の特定用に用いる。さらに、余弦波信号［ｃｏｓ］は、図１の電池特性判定部２０での位相弁別における０．５π〜１．５πの区間の特定に用いる。
【００６９】
なお、実際に電池へ正弦波を出力する場合は、電池の起電力に相当する電圧ＥBに出力［ｓｉｎ］を重畳させるように、バイアス電圧をポテンショスタットにより設定した上で正弦波を重畳させる。
【００７０】
（３）実電池における状態推定
先に述べた通り、電池は一般的に、図２（ｂ）に示すようなRandles型等価回路で近似することができる。本発明者はこれまでの検討を通じて、電池に状態変化が生じる場合、電池電極における内部物質移動速度の変化によることが多いという知見を得ている(特許文献３参照)。
【００７１】
また、電池が長期保管等により電極表面の活性度が落ちる場合、電池電極−電解液界面の電気二重層容量が一時的に変化することが多いという知見も得ている。
【００７２】
さらに本発明者の研究の結果、電池特性が著しく低下する場合、電解液・電子伝導性由来の抵抗が大きく上昇することが多いことや、特定の電池系においては、電池残存容量(ＳＯＣ)と電気二重層容量とが強い相関を持つことが明らかになった。
【００７３】
以上のように、電池特性は、電池を等価回路化した場合、その電気素子の物理値と強い相関をもつため、等価回路的な電気素子の物理値を特定することで、電池特性を推定することが可能になる。
【００７４】
本検討法を用いると、比較的単純かつ安価な二相発振回路を利用し、特定周波数、または、ある範囲の周波数の正弦波を対象電池に重畳することにより、対象電池におけるコンダクタンス成分やサセプタンス成分を求めることが可能になり、電池特性を推定することが可能である。
【００７５】
［コンダクタンスＧと周波数、電池状態（ＳＯＣ）との関係］
物質移動速度由来の抵抗と電池ＳＯＣとの間には、図７のような関係がある。図７から理解できるように、高ＳＯＣ域と低ＳＯＣ域における物質移動速度由来の抵抗は非常に近接しているため、物質移動速度由来の抵抗のみでＳＯＣを判断することは正確性に欠ける。
【００７６】
一方で、物質移動速度由来の抵抗とＯＣＶ（開回路電圧）との間にも、図８に示すような関係があり、物質移動速度由来の抵抗値が近い低ＳＯＣと高ＳＯＣの区別に関しては、その抵抗値に対応する電池のＯＣＶを参照することで判別が可能である。
【００７７】
ここで、上述の通り、電池反応は図２（ｂ）のRandles型等価回路で近似することができる。この等価回路において、電解液・電子伝導性由来の抵抗［ｒ］、電池反応・物質移動速度由来の抵抗［Ｒ］、電極−電解液界面電気二重層容量由来の静電容量［Ｃ］の各インピーダンスＺr、ＺR、Ｚcは、上述の式（１２）、式（１３）、式（１４）で示される。
【００７８】
また、この等価回路全体の合成インピーダンスＺは、上述の通り式（１５）で表すことができ、周波数ωの大きさに応じて合成インピーダンスＺに占める電解液・電子伝導性由来の抵抗ｒ、電池反応・物質移動速度由来の抵抗Ｒが変化することが理解できる。即ち、高い周波数域では、電解液・電子伝導性由来の抵抗［ｒ］によってコンダクタンスＧが決定され、周波数が下がるに従い、電池反応・物質移動速度由来のコンダクタンス成分の寄与が増していくことが予想される。
【００７９】
実際に、上述の検出原理を利用して周波数・電池ＳＯＣ別にコンダクタンスＧを求めたところ、図９の結果を得ることができた。先の電池ＳＯＣと相関を持つ物質移動速度由来の抵抗Ｒとは、この周波数とコンダクタンスＧの関係図における比較的低い周波数域のコンダクタンスＧに相当する。図９から、比較的低い周波数域では電池ＳＯＣ別にコンダクタンスＧに明確な差異が生じていることが解り、この低周波数域にコンダクタンスＧが物質移動速度由来の抵抗を反映していることが推定できる。
【００８０】
なお、測定条件が比較的高い周波数域などであってコンダクタンスＧが多少近接し、ＳＯＣ推定精度の低下が懸念させる場合は、図８に示すようなＯＣＶ特性を併用することで、ＳＯＣ推定精度の低下を防止することが可能である。また、上記のように、コンダクタンスＧは、低周波数で優位差を発揮するため、高速でのＳＯＣ演算にはあまり適していない。よって、例えば、ＳＯＣ推定精度が低いと予測される高速ＳＯＣ算出を強いられる場合には、後述するようにサセプタンスＢとＳＯＣとの関係を併用してＳＯＣを推定することも可能である。
【００８１】
以上のように電池のコンダクタンス成分を算出することにより、電池のＳＯＣを推定することができる。
【００８２】
［サセプタンスＢと周波数、電池状態（ＳＯＣ）との関係］
アルカリ二次電池において、ＯＣＶとＳＯＣは図１０のようなヒステリシスを持つ関係にあることがよく知られている。このため、単純にＯＣＶのみからＳＯＣを読み解くことは困難である。
【００８３】
一方、本発明者らの研究により、電池の電気二重層容量とＳＯＣとの間にも図１１のようなヒステリシスを持つ関係があることが明らかになった。ここで、電池の電気二重層容量と電池のサセプタンスとは比例・相関関係を有する。したがって、上記ＯＣＶとＳＯＣ、電気二重層容量を反映するサセプタンスとＳＯＣとの二つの関係を併用することで、電池のＳＯＣを正確に推定することが可能である。
【００８４】
実際に、上述の検出原理を利用して電池ＳＯＣを放電設定にて変化させ、複数の周波数点にて計測したサセプタンスＢを図１２に示す。
【００８５】
ここで、実際にＳＯＣを求める場合は、まず、上述のような正弦波重畳及び位相弁別による波形解析によってコンダクタンスＧ・サセプタンスＢを求める。得られたコンダクタンスＧ・サセプタンスＢの中から所定周波数の正弦波を重畳したときに得られたコンダクタンスＧ・サセプタンスＢと、標準状態の電池のコンダクタンスＧ・サセプタンスＢとを用いて電池の劣化度αを決定する。
【００８６】
その後、以下の関係式（１９）を用いて仮ＳＯＣを決定する。この式（１９）は前述の図１０、図１１に示すようなヒステリシスを持つ関係を利用するため、２つの解を導くことがある。なお、式（１９）中、右辺は、それぞれ、ＯＣＶ（Ｂマップで表現）との関係から求まるＳＯＣ（図１０の場合）、サセプタンス（Ｂマップで表現）との関係から求まるＳＯＣ（図１１の場合）を意味している。
仮ＳＯＣ＝  ＳＯＣ  −  Ｂマップ      ・・・（１９）
【００８７】
式（１９）を用いて、まず、ＯＣＶに対して２つのＳＯＣ値を求め、このＳＯＣ値を一時記憶する。次に、サセプタンスＢを測定し、上記式（１９）基づき、測定したサセプタンスＢに基づいて、同様に２つのＳＯＣ値を求める（１つの場合もある）。このサセプタンスに応じて得られたＳＯＣ値と、先に求めて一時記憶しておいたＯＣＶに応じて得られた２つのＳＯＣ値とを比較することで、最終的なＳＯＣを決定する。
【００８８】
概念的に説明すると、図１０においてＯＣＶが「Ａ」の値の場合、対応するＳＯＣは２０％（充電設定）、９０％（放電設定）のいずれかという、状況としては極めて異なる判断結果となる。しかし、図１１の例では、サセプタンスＢとして値「Ｃ」を得た場合（電気二重層容量値では「Ｃ’」）、その測定条件が「充電」か「放電」か明確であれば、ＳＯＣは、上記ＯＣＶが「Ａ」値の時のＳＯＣ２０％（充電設定）、９０％（放電設定）のうち、２０％（充電設定）であると特定できる。また、測定条件が「充電」か「放電」か不明であっても、サセプタンス値「Ｃ」に相当する電気二重層容量値「Ｃ’」について、図１１の関係からは、ＳＯＣ２５％と６０％とが読み取れ、先に一時記憶したＳＯＣ２０％と、９０％のうち、２０％に値の近い、ＳＯＣ２５％を選択し、これをＳＯＣと決定することができる。ＳＯＣとＯＣＶとは関係式の傾きが小さいため、ＯＣＶのわずかの差からＳＯＣの読み取り値の誤差は大きいが、ＳＯＣとサセプタンスと関係式の傾きはＯＣＶの場合と比較して大きく、ＳＯＣの読み取り誤差は、小さくてすむ。よって、測定条件が不明の場合には、ＯＣＶとＳＯＣとの関係から概ねのＳＯＣ値を求め、サセプタンス値に基づいてＳＯＣを決定する。
【００８９】
以上のような手法により、比較的高周波数域においてサセプタンスＢを求めることで、その値から電池ＳＯＣを精度良くかつ高速に推定することが可能になる。さらに劣化度αより、対象電池の劣化進行度が導き出せ、初期電池特性からのかい離が把握できる。
【００９０】
［電池特性検出手順］
次に、図１に示す装置を用い、以上において概説した電池特性検出を実行する手順の一例を図１３〜図１５を参照してより詳しく説明する。
【００９１】
まず、図１に示す記憶部１２には、予め標準状態における測定対象電池の所定周波数、所定温度における判定しきい値として利用可能なサセプタンスＢ値などを格納しておく。
【００９２】
制御部などの命令により、図１３に示すように、状態検知が開始すると（Ｓ１）、判定部２０は、まず、特性判定部２０内などに設けた劣化履歴カウンタのカウント値を確認する（Ｓ２）。この劣化履歴カウンタには、以前に該当電池に対して一時的特性変化が判定されていたかどうかが記憶されており、カウンタ値が１未満（＜１）の場合、メモリ効果等の一時的特性変化の発生履歴なし（劣化履歴なし）と判断し（Ｓ３）、履歴なしの状態検知に移行する（Ｓ４）。一方、カウンタ値が１以上（１≦）の場合には、一時的特性変化の発生履歴あり（劣化履歴あり）と判断し（Ｓ５）、履歴ありの状態検知に移行する（Ｓ６）。
【００９３】
履歴なしと判断された場合、図１４に示す履歴なし状態での検知を開始する（Ｓ１０）。まず、温度測定部１８によって電池温度を計測し、また電圧検出部１４によって開放回路電圧ＯＣＶ（ＥO）を計測し、直前の電池の利用状態が充電（ＣＳ）か放電（ＤＳ）かを特定する（Ｓ１１）。なお、記憶部１２に予め記憶され、以後の処理において用いられる比較用データ（各種しきい値）及び所定電気パラメータとＳＯＣとの対応マップは、充電か放電かの特定結果に応じて決定される。
【００９４】
次に、予め設定された高周波数ｆH、低周波数ｆLの正弦波をそれぞれ電池の起電力ＥOに相当するバイアス電圧に重畳し、電池の電極間に印加する（Ｓ１２）。特性判定部２０は、この際、応答電流検出部１６から得られる応答電流ｉを記憶する。
【００９５】
所定の周波数（ｆH、ｆL）について、それぞれ所定期間の正弦波重畳が終了すると（Ｓ１３）、特性判定部２０は、各重畳期間に得られた応答電流ｉから各周波数ｆH、ｆL重畳時のコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）及びサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を算出する（Ｓ１４）。
【００９６】
コンダクタンスＧ及びサセプタンスＢの算出に際しては、二相発振回路３０からの正弦波信号と、余弦波信号を用いた位相弁別法を用いる。具体的には、コンダクタンスＧは応答電流ＩCの０〜πの区間（正弦波の正の区間）における積分値を求め、サセプタンスＢは、電流ＩCの０．５π〜１．５πの区間（余弦波の正の区間）における積分値から求め、各積分値を重畳正弦波周波数ωの逆数の１／２で除することで求める。
【００９７】
次に、求めたコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）及びサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）のいずれかと対応するしきい値とを比較する（Ｓ１５）。図１４の例では、上述のように高周波数側でＳＯＣ検出精度の高い高周波数側のサセプタンスＢHを採用し、記憶部１２に格納してあった対応する温度における電池の標準状態、同じ周波数のサセプタンスＢH（標準値）を読み出し、この標準値をしきい値として、算出された高周波数側のサセプタンスＢHと比較する。
【００９８】
特性判定部２０による高周波数側のサセプタンスＢHとしきい値とを比較した結果、サセプタンスＢHが、しきい値未満でない、つまりしきい値以上と判断した場合（Ｎｏ）、該特性判定部２０は、さらにメモリ効果等の一時的劣化の発生なしと判定し、履歴カウンタ値は変更しない（＋０とする）。また、ステップ１４で求めたコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）又はサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を利用し、予め記憶部１２に記憶しておいた図９，図１２のようなＧ−ＳＯＣマップ又はＢ−ＳＯＣマップに基づいてＳＯＣを決定し（Ｓ１６）、一連の状態検知処理を終了する。ここで、ＳＯＣ決定には、コンダクタンスＧ及びサセプタンスＢのいずれも利用することができるが、コンダクタンスＧの場合には、低周波数側のコンダクタンスＧL、サセプタンスＢの場合には高周波数側のサセプタンスＢHを用い、対応するマップを参照することで精度良くＳＯＣを検出することができる。
【００９９】
一方、ステップ１５において、高周波数側のサセプタンスＢHが、しきい値未満と判断された場合（Ｙｅｓ）、特性判定部２０は、一時的劣化の発生と判定し、履歴カウンタ値を１増やし（＋１）（Ｓ１７）、状態検知処理を終了する。なお、一時的特性変化の発生の有無については、必要に応じて使用者に対して表示しても良い。一時的特性変化が発生していない場合には、例えば、そのまま電池の通常動作に移行することを許可することができ、一時的特性変化が発生していると判定された場合には、例えば、自動的にメモリ効果解消のために深放電等のリフレッシュステップに移行し、一時的特性変化を解消しても良い。
【０１００】
次に、図１３の劣化履歴カウンタ確認（Ｓ２）において、カウンタ値が１以上と判定され、劣化履歴有りの場合の状態検知について、図１５を参照して説明する。履歴有りの状態検知を開始した場合（Ｓ２０）、電池温度及び開放回路電圧（ＯＣＶ）を計測し、直前の電池の利用状態が充電（ＣＳ）か放電（ＤＳ）かを特定する（Ｓ２１）。なお、記憶部以後の処理において用いられる比較用データ（各種しきい値）及び所定電気パラメータとＳＯＣとの対応マップは、この充電か放電かの特定結果に応じて決定される。
【０１０１】
次に、所定の高周波数ｆH及び低周波数ｆLの正弦波の電池への重畳を開始し（Ｓ２２）、特性判定部２０は、この正弦波重畳時の電池応答電ｉを記録し、この正弦波の重畳が終了すると（Ｓ２３）、次に、位相弁別法によって対応する周波数についてのコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）及びサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を算出する（Ｓ２４）。
【０１０２】
さらに、測定温度に応じた標準値（ここでは高周波数側の標準サセプタンスＢH）を記憶部１２から読み出し、この標準値をしきい値として、対応する算出値（ここでは算出した高周波数側のサセプタンスＢH）と比較する（Ｓ２５）。なお、状態検知開始からしきい値との比較までは、上記図１４の劣化履歴なしの場合と同様である。
【０１０３】
ステップ２５において、しきい値と算出値の比較の結果、算出値がしきい値未満でない、つまり、しきい値以上であれば（Ｎｏ）、一時的特性変化の発生なしと判定し、履歴カウンタ値を１減らし（−１）、さらに、ステップ２４で求めたコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）又はサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を利用して記憶部１２に記憶しておいた図９，図１２のようなＧ−ＳＯＣマップ又はＢ−ＳＯＣマップに基づいてＳＯＣを決定し（Ｓ２６）、一連の状態検知処理を終了する。
【０１０４】
ステップ２５において、しきい値（ここでは高周波数側サセプタンスＢH）と、算出値（ここでは高周波数側サセプタンスＢH）とを比較した結果、算出値がしきい値未満の場合（Ｙｅｓ）、さらに、ステップ２４で算出したコンダクタンスＧとサセプタンスＢの内、ステップ２５の判定対象でない値（ここではコンダクタンスＧ）を、記憶部１２に記憶してある対応する標準値と比較する（Ｓ２７）。図１５の例では、この比較に用いる算出用及びしきい値のコンダクタンスＧは、それぞれ対応する温度における高周波数側のコンダクタンスＧＨである。なお、コンダクタンスＧについては、よりＳＯＣ検出精度の高い低周波数側のコンダクタンスＧLを算出及びしきい値の対象として比較してもよい。
【０１０５】
ステップ２７におけるしきい値（コンダクタンスＧ）と算出値（コンダクタンスＧ）の比較の結果、算出値がしきい値未満でない、つまり、しきい値以上であれば（Ｎｏ）、一時的特性変化の発生との判定は変わらず、履歴カウンタ値を１増やす（＋１）。さらに、ステップ２４で求めたコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）又はサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を利用して記憶部１２に記憶しておいた図９，図１２のようなＧ−ＳＯＣマップ又はＢ−ＳＯＣマップに基づいてＳＯＣを決定し（Ｓ２９）、状態検知を終了する。なお、この場合、一時的特性変化を解消するためのリフレッシュステップに移行し、一時的特性変化を解消してもよい。
【０１０６】
ステップ２７において、しきい値（コンダクタンスＧ）と算出値（コンダクタンスＧ）の比較の結果、算出値がしきい値未満の場合（Ｙｅｓ）、一時的ではない電池の特性劣化の進行と判断し、履歴カウンタ値を２増やす（＋２）。また、ステップ２４で求めたコンダクタンスＧ（ＧH、ＧL）又はサセプタンスＢ（ＢH、ＢL）を利用して記憶部１２に記憶しておいた図９，図１２のようなＧ−ＳＯＣマップ又はＢ−ＳＯＣマップに基づいてＳＯＣを決定し（Ｓ２８）、状態検知を終了する。
【０１０７】
以上のように、本実施形態の手法によれば、精度良くＳＯＣ（実用残存容量）を検出することができると共に、劣化カウンタによって随時劣化度をカウントすることで、電池の初期特性（標準状態）などからの乖離を常時把握することができ、電池の状態に応じた適切な対応を実行することができる。なお、カウント値が所定値を超えた場合（例えば＋３）の場合には、電池利用者に対して電池の劣化発生を警告表示などを実行してもよい。
【０１０８】
なお、図１４、図１５においてＳＯＣ決定に用いるマップとしては、上述の通りＧ−ＳＯＣマップ又はＢ−ＳＯＣマップのいずれかを採用可能であるが、両方のマップを採用しても良いし、ＯＣＶとＳＯＣの対応マップを併用することも可能である。
【０１０９】
また、図１４，図１５においてコンダクタンスＧ及びサセプタンスＢの両方を算出する例について説明しているが、少なくとも電池の特性変化の際に、高周波数の交流波形を印加した場合に、変化程度の大きいサセプタンスＢHのみを算出しても良い。しかし、図１４，図１５のようにサセプタンスだけでなくコンダクタンスも算出し、コンダクタンスについても所定しきい値との比較を実行することで、特性の劣化をより正確に判定することが可能となる。
【０１１０】
また、図１４，図１５においては、サセプタンスＢ及びコンダクタンスＧの両方を算出するので、サセプタンスＢについては、少なくとも所定の高周波数側ｆHの正弦波、コンダクタンスＧについては、少なくとも所定の低周波数側ｆLの正弦波を電池に印加することが好適である。このため、図１４，図１５の例では、ステップ１２，２２において、複数の周波数（電池の特性に応じて適切な高周波数、低周波数）の正弦波を電池に印加し、コンダクタンスＧ及びサセプタンスＢの算出に利用している。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電池及び電池特性検出装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電池の等価回路を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る正弦波電圧を抵抗に印加した場合の正弦波電圧と抵抗に流れる電流ＩR特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る正弦波電圧をキャパシタに印加した場合の正弦波電圧とキャパシタに流れる電流ＩC特性を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る正弦波電圧を抵抗及びキャパシタの並列に印加した場合の正弦波電圧と抵抗及びキャパシタの並列に流れる電流ＩO特性を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る二相発振回路の回路構成例を示す図である。
【図７】電池のＳＯＣと物質移動速度由来の抵抗との関係を示す図である。
【図８】電池のＯＣＶと物質移動速度由来の抵抗との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る周波数とコンダクタンスＧとの電池ＳＯＣ別の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るアルカリ二次電池におけるＯＣＶとＳＯＣの関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るアルカリ二次電池における電気二重層容量とＳＯＣとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る周波数とサセプタンスＢとの電池ＳＯＣ別の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る電池状態の検知手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る電池状態の図１３に続く検知手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係る電池状態の図１３に続く他の検知手順を示すフローチャートである。
【図１６】従来知られていた電池の内部抵抗ｒと放電深さ（ＤＯＤ）との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  特性検出装置、１２  記憶部、１６  応答電流検出部、１８  温度測定部、２０  電池特性判定部、３４  スイッチ、４０  二次電池、５０  インバータ、５２  モータ。
【図１】
2008107168.tif 000015
【図２】
2008107168.tif 000016
【図３】
2008107168.tif 000017
【図４】
2008107168.tif 000018
【図５】
2008107168.tif 000019
【図６】
2008107168.tif 000020
【図７】
2008107168.tif 000021
【図８】
2008107168.tif 000022
【図９】
2008107168.tif 000023
【図１０】
2008107168.tif 000024
【図１１】
2008107168.tif 000025
【図１２】
2008107168.tif 000026
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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