(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、
二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
該電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、
該切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
充放電の切り替え有無にかかわらず、前記電圧取得部で取得した電圧、前記電流取得部で取得した電流及び前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、
前記第１抵抗算出部で算出した第１内部抵抗及び前記第２抵抗算出部で算出した第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部と、
前記第２内部抵抗に対する前記第１内部抵抗の比率を算出する比率算出部と
を備え、
前記劣化判定部は、
前記比率算出部で算出した比率の大小に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定装置。
【請求項２】
二次電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、
二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
該電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、
該切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
充放電の切り替え有無にかかわらず、前記電圧取得部で取得した電圧、前記電流取得部で取得した電流及び前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、
前記第１抵抗算出部で算出した第１内部抵抗及び前記第２抵抗算出部で算出した第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部と、
前記等価回路モデルのパラメータ及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の過電圧を算出する過電圧算出部と
を備え、
前記第２抵抗算出部は、
前記過電圧算出部で算出した過電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する劣化判定装置。
【請求項３】
前記劣化判定部は、
前記比率算出部で算出した比率が複数の異なる閾値のいずれかの閾値以上であるか否かに応じて、前記二次電池の劣化状態を複数段階で判定する請求項１に記載の劣化判定装置。
【請求項４】
前記比率算出部は、繰り返し前記比率を算出し、
前記劣化判定部は、
前記比率算出部で算出した比率が前記いずれかの閾値以上となった回数が所定回数以上である場合、前記二次電池が前記閾値に対応する劣化状態であると判定する請求項３に記載の劣化判定装置。
【請求項５】
前記等価回路モデルのパラメータ及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の過電圧を算出する過電圧算出部を備え、
前記第２抵抗算出部は、
前記過電圧算出部で算出した過電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項６】
前記二次電池の温度及び充電率それぞれと前記パラメータとを関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、
前記二次電池の温度を取得する温度取得部と、
前記二次電池の充電率を算出する充電率算出部と、
前記温度取得部で取得した温度、前記充電率算出部で算出した充電率及び前記記憶部に記憶した関連情報に基づいて前記パラメータを補正する補正部と
を備え、
前記過電圧算出部は、
前記補正部で補正したパラメータに基づいて前記二次電池の過電圧を算出する請求項５に記載の劣化判定装置。
【請求項７】
前記切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記過電圧を算出する際に生じる前記等価回路モデル内の演算状態を初期化する初期化部を備える請求項５又は請求項６に記載の劣化判定装置。
【請求項８】
前記二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する特定部を備え、
前記第１抵抗算出部は、
前記切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記特定部で特定した待機時間後に前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する請求項１、請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の劣化判定装置。
【請求項９】
コンピュータに、二次電池の劣化を判定させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、
充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
充放電の切り替え有無にかかわらず、取得した電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、
算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部と、
前記第２内部抵抗に対する前記第１内部抵抗の比率を算出する比率算出部と
して機能させ、
前記劣化判定部は、
算出した比率の大小に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定するコンピュータプログラム。
【請求項１０】
コンピュータに、二次電池の劣化を判定させるためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、
前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、
取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、
充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、
充放電の切り替え有無にかかわらず、取得した電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、
算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部と、
前記等価回路モデルのパラメータ及び取得した電流に基づいて前記二次電池の過電圧を算出する過電圧算出部と
して機能させ、
前記第２抵抗算出部は、
算出した過電圧及び取得した電流に基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出するコンピュータプログラム。
【請求項１１】
二次電池の劣化を判定する劣化判定方法であって、
二次電池の電圧を電圧取得部が取得し、
前記二次電池の電流を電流取得部が取得し、
取得された電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を切替判定部が判定し、
充放電の切り替え有りと判定された場合、取得された電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を第１抵抗算出部が算出し、
充放電の切り替え有無にかかわらず、取得された電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を第２抵抗算出部が算出し、
算出された第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を劣化判定部が判定し、
前記第２内部抵抗に対する前記第１内部抵抗の比率を比率算出部が算出し、
前記劣化判定部は、
算出された比率の大小に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定方法。
【請求項１２】
二次電池の劣化を判定する劣化判定方法であって、
二次電池の電圧を電圧取得部が取得し、
前記二次電池の電流を電流取得部が取得し、
取得された電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を切替判定部が判定し、
充放電の切り替え有りと判定された場合、取得された電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を第１抵抗算出部が算出し、
充放電の切り替え有無にかかわらず、取得された電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を第２抵抗算出部が算出し、
算出された第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を劣化判定部が判定し、
前記等価回路モデルのパラメータ及び取得された電流に基づいて前記二次電池の過電圧を過電圧算出部が算出し、
前記第２抵抗算出部は、
算出された過電圧及び取得された電流に基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の劣化を判定する劣化判定装置、該劣化判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び劣化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド自動車）及びＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）等の車両が普及しつつある。ＨＥＶ及びＥＶは二次電池を搭載している。ＨＥＶは、二次電池に蓄えられた電力を用いてモータを駆動することにより車両を駆動し、あるいはエンジンアシストを行う。このため、ＨＥＶでは、走行に伴って、二次電池の充電と放電の切り替えが頻度に繰り返される。過放電又は過充電を行うと二次電池を劣化させることになるため、二次電池の充電量を把握しながら充放電を制御する必要がある。また、二次電池の劣化を判定するためには、二次電池の内部抵抗を正確に把握する必要がある。
【０００３】
例えば、二次電池の充放電電流の大きさが所定範囲内の状態で所定時間以上継続したと判定すると、二次電池の充電から放電又は放電から充電への切り替わりが検出されてから経過した時間に基づいて二次電池の内部抵抗を推定する内部抵抗推定装置が開示されている（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２００８−８９４４７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、特許文献１に開示された内部抵抗推定装置による内部抵抗値は、二次電池の温度、ＳＯＣ（充電率）及び経年変化により変動するため、二次電池の内部抵抗を求めるだけでは、二次電池の劣化を判定することができない。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、二次電池の劣化を判定することができる劣化判定装置、該劣化判定装置を実現するためのコンピュータプログラム及び劣化判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、二次電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、該電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、該切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、前記電圧取得部で取得した電圧、前記電流取得部で取得した電流及び前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、前記第１抵抗算出部で算出した第１内部抵抗及び前記第２抵抗算出部で算出した第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備える。
【０００８】
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の劣化を判定させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、取得した電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部として機能させる。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る劣化判定方法は、二次電池の劣化を判定する劣化判定方法であって、二次電池の電圧を電圧取得部が取得し、前記二次電池の電流を電流取得部が取得し、取得された電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を切替判定部が判定し、充放電の切り替え有りと判定された場合、取得された電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を第１抵抗算出部が算出し、取得された電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を第２抵抗算出部が算出し、算出された第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を劣化判定部が判定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、二次電池の劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態の劣化判定装置としての電池監視装置を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の劣化判定装置としての電池監視装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の二次電池ユニットのインピーダンススペクトルの一例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態の二次電池ユニットの等価回路モデルの一例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態の二次電池ユニットの等価回路モデルのパラメータに関する関連情報の一例を示す模式図である。
【図６】本実施の形態の二次電池ユニットの新品時の内部抵抗の一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の二次電池ユニットの劣化時の内部抵抗の一例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の二次電池ユニットの新品時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態の二次電池ユニットの劣化時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の第１例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態の二次電池ユニットの劣化時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の第２例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態の電池監視装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本実施の形態の電池監視装置の内部抵抗Ｒｅｃ算出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本実施の形態の電池監視装置の内部抵抗Ｒｚｘ算出処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、二次電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、該電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、該切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、前記電圧取得部で取得した電圧、前記電流取得部で取得した電流及び前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、前記第１抵抗算出部で算出した第１内部抵抗及び前記第２抵抗算出部で算出した第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部とを備える。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、二次電池の劣化を判定させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータを、二次電池の電圧を取得する電圧取得部と、前記二次電池の電流を取得する電流取得部と、取得した電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する切替判定部と、充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する第１抵抗算出部と、取得した電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する第２抵抗算出部と、算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する劣化判定部として機能させる。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る劣化判定方法は、二次電池の劣化を判定する劣化判定方法であって、二次電池の電圧を電圧取得部が取得し、前記二次電池の電流を電流取得部が取得し、取得された電流に基づいて前記二次電池の充放電の切り替えの有無を切替判定部が判定し、充放電の切り替え有りと判定された場合、取得された電圧及び電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を第１抵抗算出部が算出し、取得された電圧及び電流並びに前記二次電池の等価回路モデルに基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を第２抵抗算出部が算出し、算出された第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて前記二次電池の劣化の有無を劣化判定部が判定する。
【００１５】
電圧取得部は二次電池の電圧を取得し、電流取得部は二次電池の電流（充電電流又は放電電流）を取得する。切替判定部は、電流取得部で取得した電流に基づいて二次電池の充放電の切り替えの有無を判定する。例えば、充電又は放電の一方を正と定めておき、電流が正から負又は０になった場合、電流が０から正又は負になった場合、あるいは電流が負から正又は０になった場合、充放電の切り替えが有ったと判定することができる。
【００１６】
第１抵抗算出部は、切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて二次電池の第１内部抵抗を算出する。充電から放電、あるいは放電から充電に切り替わると、二次電池の内部抵抗（例えば、電解液バルクの抵抗、電荷移動抵抗、拡散抵抗などを含む）のうち、例えば、拡散抵抗及び電荷移動抵抗は一旦リセットされる。そこで、充放電の切り替えありと判定した場合、電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得することにより、二次電池の第１内部抵抗を算出することができる。第１内部抵抗をＲｚｘとも表す。
【００１７】
第２抵抗算出部は、取得した電圧及び電流並びに二次電池の等価回路モデルに基づいて二次電池の第２内部抵抗を算出する。等価回路モデルは、二次電池のインピーダンスを表す等価回路であり、例えば、開放電圧ＯＣＶを有する電圧源、抵抗、抵抗とキャパシタとの並列回路などの組み合わせで構成されるインピーダンスで表すことができる。第２内部抵抗の算出は、例えば、二次電池の等価回路モデル及び二次電池の電流に基づいて等価回路モデルでの電圧（過電圧とも称する）を求め、過電圧のリアクタンス成分を除いた損失成分と電流とに基づいて算出することができる。第２内部抵抗をＲｅｃとも表す。
【００１８】
劣化判定部は、算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて二次電池の劣化の有無を判定する。第２内部抵抗は、二次電池の温度及びＳＯＣ（State Of Charge：充電率）に応じて変化する。一方、第１内部抵抗は、二次電池の劣化、温度及びＳＯＣに応じて変化する。そこで、算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて、二次電池の温度変化及びＳＯＣ変化を相殺するようにすれば、二次電池の劣化を判定することができる。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記第２内部抵抗に対する前記第１内部抵抗の比率を算出する比率算出部を備え、前記劣化判定部は、前記比率算出部で算出した比率の大小に基づいて前記二次電池の劣化の有無を判定する。
【００２０】
比率算出部は、第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率を算出する。例えば、第１内部抵抗をＲｚｘとし、第２内部抵抗をＲｅｃとすると、比率は、Ｒｚｘ／Ｒｅｃで表すことができる。
【００２１】
劣化判定部は、比率算出部で算出した比率の大小に基づいて二次電池の劣化の有無を判定する。二次電池が新品である場合、第１内部抵抗Ｒｚｘと、第２内部抵抗Ｒｅｃとは、同程度の値となり、比率は１又は１近傍の値となる。一方、二次電池が劣化すると、第２内部抵抗Ｒｅｃは変化がほとんどない傾向を示すのに対し、第１内部抵抗Ｒｚｘは徐々に増加する傾向を示す。そこで、比率が大きくなるのに応じて、二次電池の劣化が進行していることが分かる。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記劣化判定部は、前記比率算出部で算出した比率が複数の異なる閾値のいずれかの閾値以上であるか否かに応じて、前記二次電池の劣化状態を複数段階で判定する。
【００２３】
劣化判定部は、比率算出部で算出した比率が複数の異なる閾値のいずれかの閾値以上であるか否かに応じて、二次電池の劣化状態を複数段階で判定する。例えば、閾値Ｔｈ１、閾値Ｔｈ２（＞Ｔｈ１）を設ける。算出した比率が閾値Ｔｈ２以上の場合には、二次電池が異常状態であると判定する。また、比率が閾値Ｔｈ１以上であって閾値Ｔｈ２未満である場合には、異常状態には至らないものの、将来異常状態となるような警告状態であると判定する。上述の構成により、二次電池が単に正常であるか否かというレベルよりもさらに詳細に劣化状態を区分して判定することができる。
【００２４】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記比率算出部は、繰り返し比率を算出し、前記劣化判定部は、前記比率算出部で算出した比率が前記いずれかの閾値以上となった回数が所定回数以上である場合、前記二次電池が前記閾値に対応する劣化状態であると判定する。
【００２５】
比率算出部は、繰り返し比率を算出する。劣化判定部は、比率算出部で算出した比率がいずれかの閾値以上となった回数が所定回数以上である場合、二次電池が当該閾値に対応する劣化状態であると判定する。所定回数は、例えば、１０などとすることができるが、これに限定されない。
【００２６】
二次電池の劣化状態が進行する場合、比率の変化は比較的緩やかである。つまり、比率が閾値以上となる回数が少ない場合には、二次電池の劣化を正確に見極めることができない。そこで、比率が閾値以上となる回数が所定回数以上の場合に、当該閾値に対応する劣化状態にあると判定することにより、二次電池の劣化状態を精度よく判定することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記等価回路モデルのパラメータ及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の過電圧を算出する過電圧算出部を備え、前記第２抵抗算出部は、前記過電圧算出部で算出した過電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第２内部抵抗を算出する。
【００２８】
過電圧算出部は、等価回路モデルのパラメータ（抵抗、キャパシタ及びＯＣＶ）及び取得した電流に基づいて二次電池の過電圧を算出する。過電圧は、端子電圧とＯＣＶとの差であり、ＯＣＶが二次電池の端子電圧の静的な状態を表すのに対し、過電圧は二次電池の端子電圧の動的な状態を表す。過電圧は、等価回路モデルで表される二次電池のインピーダンス及び電流に基づいて算出することができる。
【００２９】
第２抵抗算出部は、過電圧算出部で算出した過電圧及び取得した電流に基づいて二次電池の第２内部抵抗を算出する。第２内部抵抗は、二次電池のインピーダンスの抵抗成分である。例えば、過電圧をＶｅ、電流をＩｃとすると、第２内部抵抗Ｒｅｃは、Ｒｅｃ＝Ｖｅ／Ｉｃという式で算出することができる。これにより、二次電池の劣化に影響されない内部抵抗を算出することができる。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記二次電池の温度及び充電率それぞれと前記パラメータとを関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、前記二次電池の温度を取得する温度取得部と、前記二次電池の充電率を算出する充電率算出部と、前記温度取得部で取得した温度、前記充電率算出部で算出した充電率及び前記記憶部に記憶した関連情報に基づいて前記パラメータを補正する補正部とを備え、前記過電圧算出部は、前記補正部で補正したパラメータに基づいて前記二次電池の過電圧を算出する。
【００３１】
記憶部は、二次電池の温度及び充電率それぞれと等価回路モデルのパラメータとを関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、例えば、ある温度における各パラメータとＳＯＣとの関係を示す情報を、複数の異なる温度に対応させたものとすることができる。
【００３２】
温度取得部は、二次電池の温度を取得する。充電率算出部は、二次電池の充電率を算出する。充電率は、例えば、電流取得部で取得した電流を積算して算出することができる。すなわち、直近に求めた充電率をＳＯＣｉｎとすると、充電率ＳＯＣは、ＳＯＣ＝ＳＯＣｉｎ±｛ΣＩｂｉ×Δｔ（ｉ＝１、２、…）／満充電容量ＦＣＣ｝という式で算出することができる。ここで、Ｉｂｉはサンプリングの都度、取得した電流値であり、Δｔはサンプリング間隔である。符号±は、充放電の別を示す。
【００３３】
補正部は、取得した温度、充電率算出部で算出した充電率及び記憶部に記憶した関連情報に基づいてパラメータを補正する。過電圧算出部は、補正部で補正したパラメータに基づいて二次電池の過電圧を算出する。これにより、温度及び充電率に起因する一時的な劣化の影響を除外することができ、劣化状態に影響されない内部抵抗の基準値として使用することができ、恒久的な劣化状態の判定を行うことができる。
【００３４】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記過電圧を算出する際に生じる前記等価回路モデル内の演算状態を初期化する初期化部を備える。
【００３５】
初期化部は、切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、過電圧を算出する際に生じる等価回路モデル内の演算状態を初期化する。過電圧を算出する過程において、等価回路モデル内の各パラメータには、電流によって電圧が生じる。例えば、等価回路モデル内のキャパシタには、電流によって電荷が蓄積される。そして、過電圧を算出する都度、電流による電荷がキャパシタに蓄積され、充放電履歴として残る。演算状態を初期化するとは、キャパシタの電荷を０にすることを意味する。
【００３６】
第１内部抵抗Ｒｚｘを算出する場合も、充放電の切り替えが有ることを条件として、例えば、拡散抵抗及び電荷移動抵抗が一旦リセットされるようにしている。第２内部抵抗Ｒｅｃを算出する場合も、充放電の切り替えが有ることを条件として、等価回路モデル内の演算状態を初期化することにより、第１内部抵抗Ｒｚｘの算出条件に合わせる（又は近づける）ことができ、比率を精度よく求めることができるので、劣化状態を精度よく判定することができる。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る劣化判定装置は、前記二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが前記二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する特定部を備え、前記第１抵抗算出部は、前記切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、前記特定部で特定した待機時間後に前記電圧取得部で取得した電圧及び前記電流取得部で取得した電流に基づいて前記二次電池の第１内部抵抗を算出する。
【００３８】
特定部は、二次電池のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する。インピーダンススペクトルは、コールコール（Cole-Cole）プロット又はナイキストプロットとも称し、交流インピーダンス法を用いて二次電池のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたものである。
【００３９】
二次電池の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。一方、交流インピーダンス法での周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、ある周波数域（境界周波数域と称する）で、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池の内部抵抗も増加する（二次電池のインピーダンスに寄与する）。そこで、拡散インピーダンスＺｗが増加する前のタイミングで二次電池の内部抵抗（後述の第１内部抵抗）を求める。交流インピーダンス法での周波数ｆと、直流を通電してから測定するまでの待機時間Ｔとの間には、Ｔ＝１／（２×ｆ）という関係、すなわち待機時間Ｔは、例えば、周波数ｆの２倍の逆数という関係から特定することができる。例えば、周波数ｆが５Ｈｚの場合、待機時間Ｔは０．１秒となる。なお、待機時間Ｔを周波数ｆの２倍の逆数とするのは一例であって、例えば、待機時間Ｔを周波数ｆの４倍の逆数としてもよい。
【００４０】
第１抵抗算出部は、切替判定部で充放電の切り替え有りと判定した場合、特定部で特定した待機時間後に電圧取得部で取得した電圧及び電流取得部で取得した電流に基づいて二次電池の第１内部抵抗を算出する。充電から放電、あるいは放電から充電に切り替わると、二次電池の内部抵抗のうち、例えば、拡散抵抗（拡散インピーダンス）及び電荷移動抵抗は一旦リセットされ、通電時間に応じて内部抵抗が増加し始める。そこで、充放電の切り替えありと判定した場合、待機時間Ｔ後の電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得することにより、二次電池の第１内部抵抗を算出することができる。これにより、充放電の切り替え後、短時間（例えば、０．１秒程度）で第１内部抵抗を求めることができるので、充放電が頻繁に繰り返される場合でも充電又は放電の切り替わり後比較的短時間で二次電池の第１内部抵抗を精度よく算出することができる。
【００４１】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る劣化判定装置の実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の劣化判定装置としての電池監視装置１００を搭載した車両の要部の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、車両は、電池監視装置１００の他に、二次電池ユニット５０、リレー６１、６３、発電機（ＡＬＴ）６２、スタータモータ（ＳＴ）６４、電池６５、電気負荷６６などを備える。
【００４２】
二次電池ユニット５０は、例えば、リチウムイオン電池であり、複数のセル５１が直列又は直並列に接続されている。二次電池ユニット５０は、電圧センサ５２、電流センサ５３、温度センサ５４を備える。電圧センサ５２は、各セル５１の電圧及び二次電池ユニット５０の端子電圧を検出し、電圧検出線５０ａを介して検出した電圧を電池監視装置１００へ出力する。電流センサ５３は、例えば、シャント抵抗又はホールセンサ等で構成され、二次電池の充電電流及び放電電流を検出する。電流センサ５３は、電流検出線５０ｂを介して検出した電流を電池監視装置１００へ出力する。温度センサ５４は、例えば、サーミスタで構成され、セル５１の温度を検出する。温度センサ５４は、温度検出線５０ｃを介して検出した温度を電池監視装置１００へ出力する。
【００４３】
電池６５は、例えば、鉛電池であり、車両の電気負荷６６への電力供給を行うとともに、リレー６３がオンした場合には、スタータモータ６４を駆動するための電力供給を行う。発電機６２は、車両のエンジンの回転により発電し、内部に設けられた整流回路により直流を出力して電池６５を充電する。また、発電機６２は、リレー６１がオンしている場合、電池６５及び二次電池ユニット５０を充電する。なお、リレー６１、６３のオン・オフは不図示のリレー制御部が行う。
【００４４】
図２は本実施の形態の劣化判定装置としての電池監視装置１００の構成の一例を示すブロック図である。電池監視装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、電圧取得部１１、電流取得部１２、温度取得部１３、切替判定部１４、待機時間特定部１５、第１抵抗算出部１６、第２抵抗算出部１７、劣化判定部１８、比率算出部１９、過電圧算出部２０、充電率算出部２１、補正部２２、記憶部２３、及び計時のためのタイマ２４などを備える。
【００４５】
電圧取得部１１は、二次電池ユニット５０の電圧（各セル５１の電圧及び二次電池ユニット５０の端子電圧）を取得する。また、電流取得部１２は、二次電池ユニット５０の電流（充電電流及び放電電流）を取得する。なお、電圧、電流の取得頻度、取得するサンプリング周期は、制御部１０が制御することができる。
【００４６】
切替判定部１４は、電流取得部１２で取得した電流に基づいて二次電池ユニット５０の充放電の切り替えの有無を判定する。例えば、充電の場合の電流取得部１２で取得した電流を正と定めると、充電と放電とでは、電流の方向が反対であるので、電流取得部１２で取得した電流が負の場合には、放電であると判定することができる。すなわち、充電又は放電の一方を正と定めておき、電流が正から負又は０になった場合、電流が０から正又は負になった場合、あるいは電流が負から正又は０になった場合、充放電の切り替えが有ったと判定することができる。
【００４７】
待機時間特定部１５は、特定部としての機能を有し、二次電池ユニット５０のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池ユニット５０のインピーダンスに寄与する境界周波数域に基づいて待機時間を特定する。インピーダンススペクトルは、コールコール（Cole-Cole）プロット又はナイキストプロットとも称し、交流インピーダンス法を用いて二次電池ユニット５０のインピーダンスを複数の周波数で測定した値をプロットしたものである。また、所定のイオンは、リチウム（Ｌｉ）イオンである。境界周波数域とは、周波数に所要の幅を持たせることを意味するものであり、一点の周波数に限定されないことを意味する。
【００４８】
図３は本実施の形態の二次電池ユニット５０のインピーダンススペクトルの一例を示す説明図である。図３において、横軸はインピーダンスＺの実数成分Ｚｒを示し、縦軸はインピーダンスＺの虚数成分Ｚｉを示す。二次電池ユニット５０の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。一方、交流インピーダンス法での周波数を高周波数から低周波数へ（例えば、１００ｋＨｚから０．０１ｍＨｚ、あるいは１ＭＨｚから１０μＨｚなど）変化させた場合、図３に示すように、ある周波数域（境界周波数域と称する：図３の符号Ａで示す付近）で、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池ユニット５０のインピーダンスが増加する（二次電池のインピーダンスに寄与する）。
【００４９】
すなわち、二次電池ユニット５０のインピーダンススペクトルにて、所定のイオンの拡散過程に起因する拡散インピーダンスが二次電池ユニット５０のインピーダンスに寄与するとは、周波数（又は角周波数）が高周波数から低周波数に向かって小さくなる場合に、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池ユニット５０のインピーダンスが増加することを意味する。つまり、境界周波数域は、二次電池ユニット５０のインピーダンスが、電解液バルクの抵抗Ｒｓと界面電荷移動抵抗Ｒｃとの合計値で表すことができ、拡散インピーダンスＺｗによる影響（寄与）が少ない又は無視することができる程度となる周波数域を意味する。なお、交流インピーダンス法は、周波数を変化させた交流電圧を二次電池ユニット５０に印加し、二次電池ユニット５０から得られる電流信号及び電圧信号を離散フーリエ変換で周波数領域に変換することにより、インピーダンスを求めるものである。
【００５０】
図３において、ｗ＝∞の場合に、軌跡が横軸と交差する点でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓとなる。また、半円状の軌跡の中心（横軸と交差する点）でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓ＋Ｒｃ／２となる。また、図３中、符号Ａで示す境界周波数域よりもｗが小さくなると、インピーダンスＺの軌跡は直線状に増加していくことが分かる。かかる直線を延長した延長線が横軸と交差する点でのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｒ＝Ｒｓ＋Ｒ−２σ2 Ｃとなる。符号Ａで示す境界周波数域よりも小さい周波数領域は、リチウムイオンの拡散過程に起因する領域となり、周波数が小さくなるに応じて拡散インピーダンスＺｗが増加する。
【００５１】
二次電池ユニット５０の内部抵抗は、電解液バルクの抵抗Ｒｓ及び界面電荷移動抵抗Ｒｃが主要部分を占める。一方、交流インピーダンス法での周波数を高周波数から低周波数へ変化させた場合、ある周波数域（境界周波数域と称する）で、拡散インピーダンスＺｗが増加し、二次電池ユニット５０の内部抵抗も増加する（二次電池ユニット５０のインピーダンスに寄与する）。そこで、拡散インピーダンスＺｗが増加する前のタイミングで二次電池ユニット５０の内部抵抗（後述の第１内部抵抗Ｒｚｘ）を求める。
【００５２】
交流インピーダンス法での周波数ｆと、直流を通電してから測定するまでの待機時間Ｔとの間には、Ｔ＝１／（２×ｆ）という関係、すなわち待機時間Ｔは、例えば、周波数ｆの２倍の逆数という関係から特定することができる。例えば、周波数ｆが５Ｈｚの場合、待機時間Ｔは０．１秒となる。なお、待機時間Ｔを周波数ｆの２倍の逆数とするのは一例であって、例えば、待機時間Ｔを周波数ｆの４倍の逆数としてもよい。
【００５３】
第１抵抗算出部１６は、切替判定部１４で充放電の切り替え有りと判定した場合、取得した電圧及び電流に基づいて二次電池ユニット５０の第１内部抵抗を算出する。充電から放電、あるいは放電から充電に切り替わると、二次電池ユニット５０の内部抵抗（例えば、電解液バルクの抵抗、電荷移動抵抗、拡散抵抗などを含む）のうち、例えば、拡散抵抗及び電荷移動抵抗は一旦リセットされる。そこで、充放電の切り替えありと判定した場合、電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得することにより、二次電池ユニット５０の第１内部抵抗を算出することができる。第１内部抵抗をＲｚｘとも表す。
【００５４】
また、第１抵抗算出部１６は、切替判定部１４で充放電の切り替え有りと判定した場合、待機時間特定部１５で特定した待機時間Ｔ後に電圧取得部１１で取得した電圧及び電流取得部１２で取得した電流に基づいて二次電池ユニット５０の第１内部抵抗Ｒｚｘを算出する。
【００５５】
充電から放電、あるいは放電から充電に切り替わると、通電時間に応じて二次電池ユニット５０の内部抵抗が増加し始める。そこで、充放電の切り替えありと判定した場合、待機時間Ｔ後の電圧Ｖｃ、電流Ｉｃを取得することにより、二次電池ユニット５０の第１内部抵抗を算出することができる。これにより、充放電の切り替え後、短時間（例えば、０．１秒程度）で第１内部抵抗を求めることができるので、充放電が頻繁に繰り返される場合でも充電又は放電の切り替わり後比較的短時間で二次電池の第１内部抵抗Ｒｚｘを精度よく算出することができる。
【００５６】
より具体的には、第１抵抗算出部１６は、切替判定部１４で充放電の切り替えありと判定する前に電圧取得部１１で取得した電圧Ｖｂ及び電流取得部１２で取得した電流Ｉｂ、並びに待機時間特定部１５で特定した待機時間Ｔ後に電圧取得部１１で取得した電圧Ｖｃ及び電流取得部１２で取得した電流Ｉｃに基づいて二次電池ユニット５０の第１内部抵抗Ｒｚｘを算出する。
【００５７】
２点間の電圧、電流から求められる直線の傾きの絶対値が、二次電池ユニット５０の第１内部抵抗Ｒｚｘを示す。そこで、第１内部抵抗Ｒｚｘは、Ｒｚｘ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）で算出することができる。
【００５８】
また、第１抵抗算出部１６は、待機時間特定部１５で特定した待機時間Ｔ後に電流取得部１２で取得した電流が所定の閾値より大きい場合、二次電池ユニット５０の第１内部抵抗Ｒｚｘを算出することもできる。
【００５９】
待機時間Ｔが経過した後に取得した電流が小さい場合には、第１内部抵抗Ｒｚｘを精度よく算出することができないので、電流が所定の閾値より大きい場合という条件を加えることで、第１内部抵抗Ｒｚｘの算出精度を上げることができる。
【００６０】
第２抵抗算出部１７は、取得した電圧及び電流並びに二次電池ユニット５０の等価回路モデルに基づいて二次電池ユニット５０の第２内部抵抗を算出する。第２内部抵抗をＲｅｃとも表す。
【００６１】
図４は本実施の形態の二次電池ユニット５０の等価回路モデルの一例を示す説明図である。等価回路モデル（電池等価回路モデルとも称する）は、二次電池ユニット５０のインピーダンスを表す等価回路であり、例えば、図４に示すように、開放電圧ＯＣＶを有する電圧源、抵抗Ｒ１、抵抗とキャパシタとの並列回路（図４では、抵抗Ｒ２〜Ｒ５それぞれとキャパシタＣ２〜Ｃ５それぞれとの並列回路が４個直列に接続された構成を示す）などの組み合わせで構成されるインピーダンスで表すことができる。二次電池ユニット５０は、開放電圧ＯＣＶを有する電圧源、内部インピーダンスの直列抵抗などで決定される。開放電圧ＯＣＶは、正極、負極及び電解質の静的なつり合いで決まり、内部インピーダンスは動的なメカニズムで決まる。
【００６２】
より具体的には、抵抗Ｒ１は、例えば、電解液バルクの抵抗を表し、抵抗Ｒ２〜Ｒ５は、例えば、界面電荷移動抵抗及び拡散インピーダンスを表し、キャパシタＣ２〜Ｃ５は、例えば、電気二重層キャパシタンスを表す。電解液バルクの抵抗は、電解液中でのリチウム（Ｌｉ）イオンの伝導抵抗、正極及び負極での電子抵抗などを含む。界面電荷移動抵抗は、活物質表面における電荷移動抵抗及び被膜抵抗などを含む。拡散インピーダンスは、活物質粒子内部へのリチウム（Ｌｉ）イオンの拡散過程に起因するインピーダンスである。なお、二次電池ユニット５０の等価回路モデルは一例であって、図４の例に限定されない。
【００６３】
第２内部抵抗Ｒｅｃの算出は、例えば、二次電池ユニット５０の等価回路モデル及び二次電池ユニット５０の電流Ｉｂに基づいて等価回路モデルでの電圧（過電圧とも称する）を求め、過電圧のリアクタンス成分を除いた損失成分と電流とに基づいて算出することができる。
【００６４】
すなわち、過電圧算出部２０は、等価回路モデルのパラメータ（抵抗、キャパシタ及びＯＣＶ）及び取得した電流に基づいて二次電池ユニット５０の過電圧を算出する。図４に示すように、過電圧は、電圧Ｖｂ（端子電圧）とＯＣＶとの差であり、ＯＣＶが二次電池ユニット５０の端子電圧の静的な状態を表すのに対し、過電圧は二次電池ユニット５０の端子電圧の動的な状態を表す。過電圧は、等価回路モデルで表される二次電池ユニット５０のインピーダンス及び電流Ｉｂに基づいて算出することができる。
【００６５】
第２抵抗算出部１７は、過電圧算出部２０で算出した過電圧及び取得した電流に基づいて二次電池ユニット５０の第２内部抵抗Ｒｅｃを算出する。第２内部抵抗Ｒｅｃは、二次電池ユニット５０のインピーダンスの抵抗成分である。例えば、過電圧をＶｅ、電流をＩｃとすると、第２内部抵抗Ｒｅｃは、Ｒｅｃ＝Ｖｅ／Ｉｃという式で算出することができる。これにより、二次電池ユニット５０の劣化に影響されない内部抵抗を算出することができる。
【００６６】
劣化判定部１８は、算出された第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて二次電池ユニット５０の劣化の有無を判定する。第２内部抵抗は、二次電池ユニット５０の温度及びＳＯＣ（State Of Charge：充電率）に応じて変化する。一方、第１内部抵抗は、二次電池ユニット５０の劣化、温度及びＳＯＣに応じて変化する。そこで、算出した第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて、二次電池ユニット５０の温度変化及びＳＯＣ変化を相殺するようにすれば、二次電池ユニット５０の劣化を判定することができる。
【００６７】
記憶部２３は、二次電池ユニット５０の温度及び充電率それぞれと等価回路モデルのパラメータとを関連付けた関連情報を記憶する。関連情報は、例えば、ある温度における各パラメータとＳＯＣとの関係を示す情報を、複数の異なる温度毎に定めたものとすることができる。
【００６８】
図５は本実施の形態の二次電池ユニット５０の等価回路モデルのパラメータに関する関連情報の一例を示す模式図である。関連情報は、例えば、図４で例示した等価回路モデルの各パラメータ（例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｃ２、Ｒ３、Ｃ３、Ｒ４、Ｃ４、Ｒ５、Ｃ５）が、ＳＯＣ（State Of Charge：充電率）の変化に応じて、どのような値となるかを示す補正テーブルを、温度毎（…、２５℃、…、４０℃、…）に定めたものである。
【００６９】
温度取得部１３は、二次電池ユニット５０の温度を取得する。
【００７０】
充電率算出部２１は、二次電池ユニット５０の充電率を算出する。充電率は、例えば、電流取得部１２で取得した電流を積算して算出することができる。すなわち、直近に求めた充電率をＳＯＣｉｎとすると、充電率ＳＯＣは、ＳＯＣ＝ＳＯＣｉｎ±｛ΣＩｂｉ×Δｔ（ｉ＝１、２、…）／満充電容量ＦＣＣ｝という式で算出することができる。ここで、Ｉｂｉはサンプリングの都度、取得した電流値であり、Δｔはサンプリング間隔である。符号±は、充放電の別を示す。
【００７１】
補正部２２は、取得した温度、充電率算出部２１で算出した充電率及び記憶部２３に記憶した関連情報（補正テーブル）に基づいて二次電池ユニット５０の等価回路モデルのパラメータを補正する。
【００７２】
過電圧算出部２０は、補正部２２で補正したパラメータに基づいて二次電池ユニット５０の過電圧を算出する。これにより、温度及び充電率に起因する一時的な劣化の影響を除外することができ、劣化状態に影響されない基準値として第２内部抵抗Ｒｅｃを使用することができ、恒久的な劣化状態の判定を行うことができる。
【００７３】
制御部１０は、初期化部としての機能を有し、切替判定部１４で充放電の切り替え有りと判定した場合、過電圧を算出する際に生じる等価回路モデル内の演算状態を初期化する。過電圧を算出する過程において、等価回路モデル内の各パラメータには、電流によって電圧が生じる。例えば、等価回路モデル内のキャパシタには、電流によって電荷が蓄積される。そして、過電圧を算出する都度、電流による電荷がキャパシタに蓄積され、充放電履歴として残る。演算状態を初期化するとは、キャパシタの電荷を０にすることを意味する。
【００７４】
第１内部抵抗Ｒｚｘを算出する場合も、充放電の切り替えが有ることを条件として、例えば、拡散抵抗及び電荷移動抵抗が一旦リセットされるようにしている。第２内部抵抗Ｒｅｃを算出する場合も、充放電の切り替えが有ることを条件として、等価回路モデル内の演算状態を初期化することにより、第１内部抵抗Ｒｚｘの算出条件に合わせる（又は近づける）ことができ、第１内部抵抗及び第２内部抵抗に基づいて、二次電池ユニット５０の劣化を判定する場合に、劣化状態を精度よく判定することができる。
【００７５】
次に、二次電池ユニット５０の劣化判定について詳細に説明する。図６は本実施の形態の二次電池ユニット５０の新品時の内部抵抗の一例を示す説明図である。図６において、算出点番号は、充放電の切り替わり時点を起点として、第１抵抗算出部１６で算出した第１内部抵抗Ｒｚｘ（単に内部抵抗Ｒｚｘとも称する）及び第２抵抗算出部１７で算出した第２内部抵抗Ｒｅｃ（単に内部抵抗Ｒｅｃとも称する）をプロットしたものである。図６に示すように、二次電池ユニット５０が新品であって劣化がない状態では、第１内部抵抗Ｒｚｘと第２内部抵抗Ｒｅｃとの差は小さい。
【００７６】
図７は本実施の形態の二次電池ユニット５０の劣化時の内部抵抗の一例を示す説明図である。図７において、算出点番号は、図６と同様に算出した値をプロットしたものである。図７に示すように、二次電池ユニット５０が劣化している状態では、第２内部抵抗Ｒｅｃは、新品時の場合と比べて余り変化がないのに対し、第１内部抵抗Ｒｚｘは、新品時の場合と比べて抵抗値が大きくなることが分かる。
【００７７】
比率算出部１９は、第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率を算出する。例えば、第１内部抵抗をＲｚｘとし、第２内部抵抗をＲｅｃとすると、比率は、Ｒｚｘ／Ｒｅｃで表すことができる。
【００７８】
劣化判定部１８は、比率算出部１９で算出した比率の大小に基づいて二次電池ユニット５０の劣化の有無を判定する。
【００７９】
図８は本実施の形態の二次電池ユニット５０の新品時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の一例を示す説明図である。図８に示すように、二次電池ユニット５０が新品である場合、第１内部抵抗Ｒｚｘと、第２内部抵抗Ｒｅｃとは、同程度の値となり、比率は１又は１近傍の値となる。図８において、第１閾値Ｔｈ１は、二次電池ユニット５０の劣化が警告状態であるか否かを判定するための閾値であり、第２閾値Ｔｈ２は、二次電池ユニット５０の劣化が警告状態より厳しい異常状態であるか否かを判定するための閾値である。
【００８０】
一方、二次電池ユニット５０が劣化すると、図７で示したように、第２内部抵抗Ｒｅｃは変化がほとんどない傾向を示すのに対し、第１内部抵抗Ｒｚｘは徐々に増加する傾向を示す。そこで、比率算出部１９で算出した比率が大きくなるのに応じて、二次電池ユニット５０の劣化が進行していることが分かる。
【００８１】
また、劣化判定部１８は、比率算出部１９で算出した比率が複数の異なる閾値のいずれかの閾値以上であるか否かに応じて、二次電池ユニット５０の劣化状態を複数段階で判定することができる。
【００８２】
例えば、比率に対する第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２（＞Ｔｈ１）を設ける。第１閾値Ｔｈ１は、例えば、２とすることができ、第２閾値Ｔｈ２は、例えば、３とすることができる。なお、数値は、これらに限定されない。算出した比率が第２閾値Ｔｈ２以上の場合には、二次電池ユニット５０が異常状態であると判定する。また、比率が第１閾値Ｔｈ１以上であって第２閾値Ｔｈ２未満である場合には、異常状態には至らないものの、将来異常状態となるような警告状態であると判定する。上述の構成により、二次電池ユニット５０が単に正常であるか否かというレベルよりもさらに詳細に劣化状態を区分して判定することができる。
【００８３】
また、比率算出部１９は、繰り返し比率を算出する。
【００８４】
劣化判定部１８は、カウンタを備え、比率算出部１９で算出した比率がいずれかの閾値以上となった回数が所定回数以上である場合、二次電池ユニット５０が当該閾値に対応する劣化状態であると判定する。所定回数は、例えば、１０などとすることができるが、これに限定されない。
【００８５】
図９は本実施の形態の二次電池ユニット５０の劣化時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の第１例を示す説明図である。図９に示すように、算出点番号２において、比率が第１閾値Ｔｈ１以上となり、その後、算出点番号３…１３で連続して比率が第１閾値Ｔｈ１以上となっている。なお、算出点番号１０では、比率が第２閾値Ｔｈ２以上となっている。所定回数を、例えば、１０とすると、図９に示すように、算出点番号１１において、比率が連続して第１閾値Ｔｈ１以上となる回数が所定回数以上となる。そこで、算出点番号１１において、警告状態であると判定する。
【００８６】
図１０は本実施の形態の二次電池ユニット５０の劣化時の第２内部抵抗に対する第１内部抵抗の比率の第２例を示す説明図である。図１０に示すように、算出点番号３において、比率が第２閾値Ｔｈ２以上となり、その後、算出点番号４…１３で連続して比率が第２閾値Ｔｈ２以上となっている。所定回数を、例えば、１０とすると、図１０に示すように、算出点番号１２において、比率が連続して第２閾値Ｔｈ２以上となる回数が所定回数以上となる。そこで、算出点番号１２において、警告状態よりも厳しい異常状態であると判定する。
【００８７】
二次電池ユニット５０の劣化状態が進行する場合、比率の変化は比較的緩やかである。つまり、比率が閾値以上となる回数が少ない場合には、二次電池ユニット５０の劣化を正確に見極めることができない。そこで、比率が閾値以上となる回数が所定回数以上の場合に、当該閾値に対応する劣化状態にあると判定することにより、二次電池ユニット５０の劣化状態を精度よく判定することができる。なお、上述の例では、閾値を２つ設け、劣化状態を２段階で判定する構成について説明したが、閾値の数は２つに限定されるものではない。例えば、閾値を３つ以上設けることにより、二次電池ユニット５０の劣化状態をもっと多くの段階で判定することもできる。
【００８８】
次に、本実施の形態の電池監視装置１００の動作について説明する。図１１及び図１２は本実施の形態の電池監視装置１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では便宜上、処理の主体を制御部１０として説明する。制御部１０は、カウンタＣ１、Ｃ２を０にセットする（Ｓ１１）。なお、カウンタＣ１は、警告状態を判定するためのカウンタであり、カウンタＣ２は、異常状態を判定するためのものである。
【００８９】
制御部１０は、内部抵抗Ｒｅｃの算出処理を行い（Ｓ１２）、内部抵抗Ｒｚｘの算出処理を行う（Ｓ１３）。なお、内部抵抗Ｒｅｃの算出処理及び内部抵抗Ｒｚｘの算出処理の詳細は後述する。制御部１０は、比較タイミングであるか否かを判定する（Ｓ１４）。比較タイミングは、例えば、充放電の切り替え後、待機時間Ｔが経過したタイミングとすることができる。
【００９０】
比較タイミングでない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１２以降の処理を続ける。比較タイミングである場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、制御部１０は、内部抵抗Ｒｅｃに対する内部抵抗Ｒｚｘの比率を算出し、算出した比率が第２閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（Ｓ１５）。
【００９１】
比率が第２閾値Ｔｈ２以上である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部１０は、カウンタＣ２に１を加算してカウントアップする（Ｓ１６）。比率が第２閾値Ｔｈ２以上でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、制御部１０は、カウンタＣ２を０にしてクリアする（Ｓ１７）。
【００９２】
制御部１０は、算出した比率が第１閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１８）。比率が第１閾値Ｔｈ１以上である場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、制御部１０は、カウンタＣ１に１を加算してカウントアップする（Ｓ１９）。比率が第１閾値Ｔｈ１以上でない場合（Ｓ１８でＮＯ）、制御部１０は、カウンタＣ１を０にしてクリアする（Ｓ２０）。
【００９３】
制御部１０は、カウンタＣ２が所定回数Ｎ２（例えば、１０）以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）。カウンタＣ２が所定回数Ｎ２以上である場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、制御部１０は、二次電池ユニット５０の劣化が異常状態であると判定し（Ｓ２２）、後述のステップＳ２５の処理を行う。
【００９４】
カウンタＣ２が所定回数Ｎ２以上でない場合（Ｓ２１でＮＯ）、制御部１０は、カウンタＣ１が所定回数Ｎ１（例えば、１０）以上であるか否かを判定する（Ｓ２３）。カウンタＣ１が所定回数Ｎ１以上である場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、制御部１０は、二次電池ユニット５０の劣化が警告状態であると判定し（Ｓ２４）、後述のステップＳ２５の処理を行う。
【００９５】
カウンタＣ１が所定回数Ｎ１以上でない場合（Ｓ２３でＮＯ）、制御部１０は、処理を終了するか否かを判定し（Ｓ２５）、処理を終了しない場合（Ｓ２５でＮＯ）、ステップＳ１２以降の処理を続ける。処理を終了する場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、制御部１０は、処理を終了する。
【００９６】
図１３は本実施の形態の電池監視装置１００の内部抵抗Ｒｅｃ算出処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部１０は、二次電池ユニット５０の電圧を取得し（Ｓ１０１）、二次電池ユニット５０の電流を取得する（Ｓ１０２）。制御部１０は、取得した電流に基づいて、充放電の切替があるか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００９７】
充放電の切替があると判定した場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、制御部１０は、二次電池ユニット５０の等価回路モデル内の演算状態をリセットし（Ｓ１０４）、二次電池ユニット５０の温度及び充電率に基づいて等価回路モデルのパラメータを補正する（Ｓ１０５）。充放電の切替がないと判定した場合（Ｓ１０３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１０４の処理を行うことなく、ステップＳ１０５の処理を行う。
【００９８】
制御部１０は、等価回路モデル及び電流に基づいて二次電池ユニット５０の過電圧を算出し（Ｓ１０６）、算出した過電圧に基づいて内部抵抗Ｒｅｃを算出し（Ｓ１０７）、処理を終了する。
【００９９】
図１４は本実施の形態の電池監視装置１００の内部抵抗Ｒｚｘ算出処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部１０は、二次電池ユニット５０の電圧を取得し（Ｓ１２１）、二次電池ユニット５０の電流を取得する（Ｓ１２２）。制御部１０は、取得した電流に基づいて、充放電の切り替えがあるか否かを判定する（Ｓ１２３）。
【０１００】
充放電の切り替えがない場合（Ｓ１２３でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１２１以降の処理を続ける。充放電の切り替えがあった場合（Ｓ１２３でＹＥＳ）、制御部１０は、充放電切り替えの直前に取得した電圧Ｖｂ、電流Ｉｂを記憶部２２に保管する（Ｓ１２４）。
【０１０１】
制御部１０は、待機時間を経過したか否かを判定し（Ｓ１２５）、待機時間を経過していない場合（Ｓ１２５でＮＯ）、ステップＳ１２５以降の処理を続ける。
【０１０２】
待機時間を経過した場合（Ｓ１２５でＹＥＳ）、制御部１０は、二次電池ユニット５０の電圧Ｖｃを取得し（Ｓ１２６）、二次電池ユニット５０の電流Ｉｃを取得する（Ｓ１２７）。制御部１０は、取得した電流Ｉｃが所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１２８）。閾値は、内部抵抗Ｒｚｘを精度よく算出するのに必要な程度の値とすることができる。
【０１０３】
制御部１０は、取得した電流Ｉｃが所定の閾値以上である場合（Ｓ１２８でＹＥＳ）、内部抵抗Ｒｚｘを算出し（Ｓ１２９）、処理を終了する。内部抵抗Ｒｚｘは、例えば、Ｒｚｘ＝（Ｖｃ−Ｖｂ）／（Ｉｃ−Ｉｂ）で算出することができる。取得した電流Ｉｃが所定の閾値以上でない場合（Ｓ１２８でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１２９の処理を行うことなく処理を終了する。
【０１０４】
本実施の形態の劣化判定装置（電池監視装置１００）は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＡＭ（メモリ）などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１１から図１４に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で劣化判定装置（電池監視装置１００）を実現することができる。
【０１０５】
上述の実施の形態では、二次電池ユニット５０をリチウムイオン電池として説明したが、二次電池ユニット５０はリチウムイオン電池に限定されるものではなく、例えば、ニッケル水素電池、ニッカド電池などにも提供することができる。
【０１０６】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  制御部
１１  電圧取得部
１２  電流取得部
１３  温度取得部
１４  切替判定部
１５  待機時間特定部
１６  第１抵抗算出部
１７  第２抵抗算出部
１８  劣化判定部
１９  比率算出部
２０  過電圧算出部
２１  充電率算出部
２２  補正部
２３  記憶部
２４  タイマ
５０  二次電池ユニット
５１  セル
５２  電圧センサ
５３  電流センサ
５４  温度センサ
１００  電池監視装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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