(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電中及び充放電停止中の放電能力を所定の周期毎に判定する蓄電デバイスの状態検知方法であって、
最後の充放電停止直後に測定された前記蓄電デバイスの電圧測定値が充放電停止時電圧Ｖ_endとして所定の記憶部に保存されており、
前記記憶部から前記充放電停止時電圧Ｖ_endを読み込み、
前記充放電停止時電圧Ｖ_endから現在（サイクル数ｎとする）の電圧測定値Ｖ_nowを減算して現在の電圧変化量ΔＶａ_nを算出し、
前記蓄電デバイスの劣化度ＳＯＨ及び前記電圧変化量ΔＶａ_nから事前に作成された放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ_n）を用いて前記蓄電デバイスの放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出し、
前記蓄電デバイスの現在の放電能力ＣＯＤ_nowを次式
ＣＯＤ_now＝Ｖ_now−ＣＯＤ_SOH_n
で算出し、
前記放電能力ＣＯＤ_nowが所定の閾値ＣＯＤ_Thより大きいときに前記蓄電デバイスの放電能力が維持されていると判定する
ことを特徴とする蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項２】
前記劣化度ＳＯＨは、現在に最も近い充放電停止中のサイクル数ｎ１（ｎ１≦ｎ）のときに算出された劣化度ＳＯＨ_n1であり、
前記放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nは、前記劣化度ＳＯＨ_n1に対応する前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n1、ｘ）（ｘは変数）を前記記憶部から読み込み、前記変数ｘに前記電圧変化量ΔＶａ_nを代入して算出される
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項３】
前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ）は、前記蓄電デバイス内部の過渡変化の速度に対応して事前に作成された２以上（ｍ個とする）の反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｉ＝１〜ｍ）の線形結合で表され、
前記蓄電デバイスの充放電停止中は前記電圧測定値を前記記憶部に保存し、
前記反応速度毎緩和関数ｆｉは、前記充放電停止からの経過時間に応じて前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項４】
前記蓄電デバイスが充放電停止中でかつ充放電停止からの経過時間が所定の時間（第１緩和時間とする）を超えているとき、
速い過渡変化に対応する前記反応速度毎緩和関数ｆｉを前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化し、
前記最適化された反応速度毎緩和関数ｆｉを用いて速い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_fast_nを算出し、
現在に最も近い充放電停止中のサイクル数ｎ２（ｎ２≦ｎ）のときに算出された遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_n2と前記劣化度ＳＯＨ_fast_nとから所定の関数Ｇを用いて現在の劣化度ＳＯＨ_nを次式
ＳＯＨ_n＝Ｇ（ＳＯＨ_fast_n，ＳＯＨ_slow_n2）
で算出し、
前記放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nは、前記劣化度ＳＯＨ_nに対応する前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n、ｘ）を前記記憶部から読み込み、前記変数ｘに前記電圧変化量ΔＶａ_nを代入して算出される
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項５】
前記蓄電デバイスが充放電停止中でかつ充放電停止からの経過時間が前記第１緩和時間より長い所定の第２緩和時間を超えているとき、
さらに、遅い過渡変化に依存する前記反応速度毎緩和関数ｆｉを前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化し、
前記最適化された反応速度毎緩和関数ｆｉを用いて遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_nを算出し、
算出された前記速い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_fast_nと前記遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_nとから前記関数Ｇを用いて現在の劣化度ＳＯＨ_nを次式
ＳＯＨ_n＝Ｇ（ＳＯＨ_fast_n，ＳＯＨ_slow_n）
より算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項６】
充放電停止直後に前記蓄電デバイスに所定容量の充電（状態検知前充電）を行い、前記状態検知前充電終了直後に測定した前記電圧測定値を前記充放電停止時電圧Ｖ_endとして前記記憶部に保存する
ことを特徴とする請求項１乃至５にいずれか１項に記載の蓄電デバイスの状態検知方法。
【請求項７】
充放電中及び充放電停止中の放電能力を所定の周期毎に判定する蓄電デバイスの状態検知装置であって、
前記蓄電デバイスの電圧測定値を保存する記憶部と、
前記記憶部に保存されているデータを読み込んで前記蓄電デバイスの放電能力を前記周期毎に判定する状態検知部と、
前記状態検知部から判定結果を入力して外部に出力する状態出力手段と、を備え、
前記記憶部は、最後の充放電停止直後に測定された前記蓄電デバイスの前記電圧測定値を充放電停止時電圧Ｖ_endとして保存し、
前記状態検知部は、
前記記憶部から前記充放電停止時電圧Ｖ_endを読み込み、
前記充放電停止時電圧Ｖ_endから現在（サイクル数ｎとする）の電圧測定値Ｖ_nowを減算して現在の電圧変化量ΔＶａ_nを算出し、
前記蓄電デバイスの劣化度ＳＯＨ及び前記電圧変化量ΔＶａ_nから事前に作成された放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ_n）を用いて前記蓄電デバイスの放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出し、
前記蓄電デバイスの現在の放電能力ＣＯＤ_nowを次式
ＣＯＤ_ow＝Ｖ_ow−ＣＯＤ_SOH_n
で算出し、
前記放電能力ＣＯＤ_owが所定の閾値ＣＯＤ_hより大きいときに前記蓄電デバイスの放電能力が維持されていると判定する
ことを特徴とする蓄電デバイスの状態検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置に関し、特に蓄電デバイスの放電能力に係る状態検知方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄電デバイスに対するニーズが高まっており、例えば自動車では蓄電デバイスである蓄電池から電源供給を受けて動作する電気機器が多く搭載されるようになり、蓄電池の重要度がますます高まっている。近年はバイワイヤー化が進み、電動ブレーキ（ＥＰＢ）に代表される安全系の部品を電気で制御するようになってきている。また、省エネや二酸化炭素の排出規制に伴って、交差点などでの短時間停止時のアイドリングストップ機能とその再始動能力の確保が求められている。
【０００３】
自動車以外の分野でも、例えば太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの利用を進める上で、発電電力量の平準化や余剰電力の蓄電のために蓄電デバイスが用いられる。さらに、停電時等に電気機器に電力供給を行うための安定化電源、補助電源等のバックアップ電源にも蓄電デバイスが用いられる。このような蓄電デバイスには、二次電池やキャパシタ等の電解液の移動を伴うものが用いられている。
【０００４】
一般に、蓄電デバイスが充放電停止後十分に安定した条件下では、その開放端電圧（ＯＣＶ）と残容量（ＳＯＣ：State of charge）との間に、図３５の符号８１に示すような１：１に対応する関係がある。しかしながら、このような１：１の関係は、実験室のような安定した条件下で得られるものである。充放電後の蓄電デバイスは、例えば電解液を含む蓄電池の場合、電気化学反応による極板表面でのイオンの生成・消滅反応、及び電解液の拡散や対流等によるイオンの移動、のそれぞれの影響を受けている。
【０００５】
このような影響は、Ｌｉイオン電池や鉛蓄電池のような電解液中をイオンが移動する蓄電デバイスでは必ず生じる。また、キャパシターの類であっても、蓄電の媒体として電解液を利用する場合には、その媒体の濃度変化が生じるため、やはりイオンの拡散などの影響を受ける。電解液の代わりに媒体として固体電解質を用いた場合であっても、その電解質中のイオンは、蓄電作用によって偏りが生じる。そのため、媒質または媒体に応じて安定した状態に到達するのに時間がかかり、安定したＯＣＶが得られるまでに、蓄電デバイスごとの特性に応じた収束時間が必要になる(例えば液式鉛蓄電池の場合は２０時間程度)。
【０００６】
上記のように、電解質又は電解液中のイオン濃度が過渡的に変化する場合には、イオン濃度が十分に均質な状態になるまでに長時間を必要とするため、限られた測定時間内で電池電圧を測定した結果では、ＯＣＶとＳＯＣとの間で１：１の関係が成立していない。図３６、３７は、蓄電池のＳＯＣ及び温度が一定のときのＯＣＶの過渡変化の一例を示す図である。図３６は、ＳＯＣが一定であってもＯＣＶ（符号８２）が一定値に安定するまでに時間がかかることを示している。また、図３７では、ＳＯＨ（劣化度、State of health）が異なるときの蓄電池におけるＯＣＶ（符号８３、８４、８５）の変化を示しているが、ＳＯＣや温度を同一条件に調整し直近の充放電条件も同一とした場合でも、ＳＯＨが異なると同じＯＣＶには収束しないことを示している。
【０００７】
このように、ＯＣＶからＳＯＣを高精度に求めるためには、蓄電デバイスのＳＯＨを適切に反映したＳＯＣを用いる必要がある。また、充放電停止後の過渡変化は、イオンの生成消滅反応のような反応時間が短く変化の速いものと、電解液の拡散や対流等のような反応時間が長く変化の遅いものが含まれている。このような反応時間の異なる過渡変化も、それぞれＳＯＣやＳＯＨによって異なってくる。
【０００８】
蓄電デバイスを安定して利用できるようにするには、その状態検知を高精度に行って放電能力の不足等が発生するおそれがある場合には、これを早期に検知して対応できるようにする必要がある。蓄電デバイスを用いたシステムでは、システム内の電気機器等を正常に動作させるために、充放電中も維持することが要求される蓄電デバイスの下限電圧（放電能力の限界点）が設定されている。そこで、蓄電デバイスの状態検知では、その放電能力(（ＣＯＤ：Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ)の判定として、蓄電デバイスの電圧が上記の下限電圧より高いかを精度よく判定することが重要となる。
【０００９】
蓄電デバイスのＣＯＤは、どのような負荷に対しても蓄電デバイスの電圧を常に下限電圧より高く維持できるか否かで判定される。放電時の蓄電デバイスの電圧変化の一例を図３８に示す。図３８は、蓄電池に負荷を接続して放電させたときの電池電圧３３の時間変化を模式的に示している。放電時の電池電圧３３は、時間とともに低下していくが、システム要求の下限電圧、すなわち放電能力の限界点に達すると、システムの電気機器等に適切な電力を供給できなくなってしまう。
【００１０】
初期電池電圧３１からの電圧降下量は、次式のように表すことができる。
電圧降下量＝反応抵抗（増大）ｘ電流＋内部電位（低下）
ここで、反応抵抗による電圧降下（矢印Ｄ）は、電気化学反応を起こさせるのに必要なエネルギーに伴うものであり、蓄電デバイスの劣化（ＳＯＨ）によって変化する。また、内部電位低下（矢印Ｃ）は、電気化学反応が行われたことによる活物質の変化等によるものであり、蓄電デバイスの残容量（ＳＯＣ）によって変化する。図３８より、内部電位３４が下限電圧３５より高くても放電反応抵抗による低下分が大きいと放電能力の限界点に達してしまう。このように、電気化学反応を伴う蓄電デバイスでは、蓄電池の内部電位Ｃ、放電反応抵抗Ｄ、及びシステム仕様で定められた下限電圧３５によって放電能力ＣＯＤが決まることから、放電能力を精度よく判定するためには、放電反応抵抗Ｄ（劣化）と内部電位Ｃ（残容量）を分けて判断する必要がある。
【００１１】
蓄電デバイスの放電能力を判定する方法として、システムを休止させて蓄電デバイスを完全に放電させ、その後再び満充電させることで、残容量を直接測定して判定する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、残容量測定のために蓄電デバイスが使用不可の状態となってしまい、特に蓄電デバイスがバックアップ用途で用いられるシステムでは本来の機能を実現できなくなるおそれがある。また、全容量を放電して実測するには、放電時間と充電時間の両方で相当の時間がかかるため、システムの稼動効率を大幅に低下させてしまう。
【００１２】
蓄電デバイスの劣化状態を判定する方法として、インピーダンス法により内部状態を推定し、その情報に基づいて放電能力を推定する方法が知られている。しかしながら、この方法は、蓄電デバイスが満充電あるいはそれに近い状態で用いられるときに適用できるが、蓄電デバイスが部分充電状態（ＰＳＯＣ：Ｐａｒｔｉａｌ  Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）で運用されるような場合には適用できない。近年、蓄電デバイスが自然エネルギーの平準化用途に利用されるようになっており、このような用途では、残容量が満充電から大きく異なる部分充電状態で蓄電デバイスが運用される。
【００１３】
蓄電デバイスを満充電で運用するときと、ＰＳＯＣで運用するときの運用方式の相違を、図３９を用いて説明する。同図（ａ）は従来の運用方法における状態検知を示し、同図（ｂ）はＰＳＯＣの運用方法における状態検知を示している。従来の運用方法では、劣化による劣化マージン４２の減少分４２ａを検知して残された劣化マージン４２ｂを判定することが要求される。これに対し、ＰＳＯＣの運用方法では、劣化による充電領域４４及び劣化マージン４５のそれぞれの減少分４４ａ、４５ａを検知し、必要な充電容量及び放電容量を確保するために、運用領域４３の範囲を変更して新たに充電領域４４ｂ及び劣化マージン４５ｂを設ける、といった制御が必要となる。
【００１４】
常にほぼ満充電の状態で用いられる従来の蓄電デバイスの運用方法では、蓄電デバイスのインピーダンスが劣化のみの影響を受けて変化していると考えられる。そこで、インピーダンスを測定することで蓄電デバイスの劣化度（ＳＯＨ）を知ることができる。これに対し、ＰＳＯＣによる運用では、インピーダンスが劣化と残容量の両方の影響を受けているため、インピーダンスから劣化度を求めることはできない。
【００１５】
蓄電デバイスでは、充放電後に反応時間の異なる過渡変化が生じることを上記で説明したが、このような反応時間の違いを反映するために、例えば特許文献１では、過渡変化を３つの時定数の成分に分けて評価する方法が記載されている。ここでは、充放電時間に応じて過渡応答が変わり、抵抗成分や電池の内部反応に応じた分極成分や電解液の拡散速度についての言及がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平２００５−１０６６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、システム運用中の充放電を行っているときの蓄電デバイスの状態検知を精度良く行う方法がこれまで知られていなかった。システム運用中の残容量を判定するための補足手段として、蓄電デバイスの充放電時の電流積算値をもとに現在の残容量を推定し、これを用いて放電能力を判定する方法がある。しかしながら、充電電流及び放電電流の積算値だけでは、蓄電デバイスの劣化等の内部の状態量の変化に伴う充放電効率の低下を反映させることはできず、電流積算値から算出される蓄電デバイスの残容量と実際に利用できる蓄電デバイスの残容量との間に差が生じ、放電能力が正確に算出できないことがある。また、残容量を監視するだけでは、蓄電デバイスの電圧がシステム要求の電圧より高くなるように維持できるかといった放電能力の判定を行うことはできない。
【００１８】
電流積算値が同じであっても蓄電デバイスの電圧が異なってしまう一例を、図４０を用いて以下に説明する。同図は、充電と放電とで電流積算値が同じになる充放電を繰り返したときの充電終了時の電圧を、横軸を繰返しサイクル数として表示したものである。１回のサイクルにおける充電積算量及び放電積算量はともに５％（ΔＳＯＣ＝５％）としており、各サイクルの充放電積算量が０となるようにしている。また、図４０では蓄電デバイスの充放電開始時の残容量（ＳＯＣ）が９０％（符号５１〜５３）、８０％（符号５４）、７０％（符号５５〜６０）、６０％（符号６１）の場合について示している。
【００１９】
図４０より、充放電サイクル数が増加するとともに充電終了時の電圧が上昇することがわかる。これは、充放電サイクルを繰り返すに伴って蓄電デバイス内部の状態量が変化することを示している。また、電流積算値の変化量が０であっても蓄電デバイスの状態量は変化していることを示している。なお、図４０に示すデータは、古河電池製液式鉛蓄電池（JIS規格55D23）を用いて行った実験データである。
【００２０】
一方、充放電停止後の状態検知においても、蓄電デバイスの内部で反応時間の異なる過渡変化が生じていることから、これらの過渡変化による影響を適切に推定して状態検知を行う方法がこれまで知られていない。特許文献１に記載の状態検知方法のように、充放電停止後の過渡変化を異なる時定数の成分に分けて状態検知を行う場合でも、蓄電デバイスのＳＯＣやＳＯＨが変化すると、各時定数もそれに合わせて調整する必要があるが、異なるＳＯＣやＳＯＨに対する時定数を高精度に求めることが難しく、蓄電池の状態検知を高精度に行うのが困難になるといった問題があった。
【００２１】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、充放電中か充放電を停止しているかによらず適切な放電能力が維持されているかを判定することが可能な蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置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】
【００２２】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の第１の態様は、充放電中及び充放電停止中の放電能力を所定の周期毎に判定する蓄電デバイスの状態検知方法であって、最後の充放電停止直後に測定された前記蓄電デバイスの電圧測定値が充放電停止時電圧Ｖ_endとして所定の記憶部に保存されており、前記記憶部から前記充放電停止時電圧Ｖ_endを読み込み、前記充放電停止時電圧Ｖ_endから現在（サイクル数ｎとする）の電圧測定値Ｖ_nowを減算して現在の電圧変化量ΔＶａ_nを算出し、前記蓄電デバイスの劣化度ＳＯＨ及び前記電圧変化量ΔＶａ_nから事前に作成された放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ_n）を用いて前記蓄電デバイスの放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出し、前記蓄電デバイスの現在の放電能力ＣＯＤ_nowを次式
ＣＯＤ_now＝Ｖ_now−ＣＯＤ_SOH_n
で算出し、前記放電能力ＣＯＤ_nowが所定の閾値ＣＯＤ_Thより大きいときに前記蓄電デバイスの放電能力が維持されていると判定することを特徴とする。
【００２３】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の他の態様は、前記劣化度ＳＯＨは、現在に最も近い充放電停止中のサイクル数ｎ１（ｎ１≦ｎ）のときに算出された劣化度ＳＯＨ_n1であり、前記放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nは、前記劣化度ＳＯＨ_n1に対応する前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n1、ｘ）（ｘは変数）を前記記憶部から読み込み、前記変数ｘに前記電圧変化量ΔＶａ_nを代入して算出されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の他の態様は、前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ）は、前記蓄電デバイス内部の過渡変化の速度に対応して事前に作成された２以上（ｍ個とする）の反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｉ＝１〜ｍ）の線形結合で表され、前記蓄電デバイスの充放電停止中は前記電圧測定値を前記記憶部に保存し、前記反応速度毎緩和関数ｆｉは、前記充放電停止からの経過時間に応じて前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化されることを特徴とする。
【００２５】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の他の態様は、前記蓄電デバイスが充放電停止中でかつ充放電停止からの経過時間が所定の時間（第１緩和時間とする）を超えているとき、
速い過渡変化に対応する前記反応速度毎緩和関数ｆｉを前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化し、前記最適化された反応速度毎緩和関数ｆｉを用いて速い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_fast_nを算出し、現在に最も近い充放電停止中のサイクル数ｎ２（ｎ２≦ｎ）のときに算出された遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_n2と前記劣化度ＳＯＨ_fast_nとから所定の関数Ｇを用いて現在の劣化度ＳＯＨ_nを次式
ＳＯＨ_n＝Ｇ（ＳＯＨ_fast_n，ＳＯＨ_slow_n2）
で算出し、前記放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nは、前記劣化度ＳＯＨ_nに対応する前記放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n、ｘ）を前記記憶部から読み込み、前記変数ｘに前記電圧変化量ΔＶａ_nを代入して算出されることを特徴とする。
【００２６】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の他の態様は、前記蓄電デバイスが充放電停止中でかつ充放電停止からの経過時間が前記第１緩和時間より長い所定の第２緩和時間を超えているとき、さらに、遅い過渡変化に依存する前記反応速度毎緩和関数ｆｉを前記記憶部に保存されている前記電圧測定値を用いて最適化し、前記最適化された反応速度毎緩和関数ｆｉを用いて遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_nを算出し、算出された前記速い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_fast_nと前記遅い過渡変化に依存する劣化度ＳＯＨ_slow_nとから前記関数Ｇを用いて現在の劣化度ＳＯＨ_nを次式
ＳＯＨ_n＝Ｇ（ＳＯＨ_fast_n，ＳＯＨ_slow_n）
より算出することを特徴とする。
【００２７】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法の他の態様は、充放電停止直後に前記蓄電デバイスに所定容量の充電（状態検知前充電）を行い、前記状態検知前充電終了直後に測定した前記電圧測定値を前記充放電停止時電圧Ｖ_endとして前記記憶部に保存することを特徴とする。
【００２８】
本発明の蓄電デバイスの状態検知装置の第１の態様は、充放電中及び充放電停止中の放電能力を所定の周期毎に判定する蓄電デバイスの状態検知装置であって、前記蓄電デバイスの電圧測定値を保存する記憶部と、前記記憶部に保存されているデータを読み込んで前記蓄電デバイスの放電能力を前記周期毎に判定する状態検知部と、前記状態検知部から判定結果を入力して外部に出力する状態出力手段と、を備え、前記記憶部は、最後の充放電停止直後に測定された前記蓄電デバイスの前記電圧測定値を充放電停止時電圧Ｖ_endとして保存し、前記状態検知部は、前記記憶部から前記充放電停止時電圧Ｖ_endを読み込み、前記充放電停止時電圧Ｖ_endから現在（サイクル数ｎとする）の電圧測定値Ｖ_nowを減算して現在の電圧変化量ΔＶａ_nを算出し、前記蓄電デバイスの劣化度ＳＯＨ及び前記電圧変化量ΔＶａ_nから事前に作成された放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ、ΔＶａ_n）を用いて前記蓄電デバイスの放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出し、前記蓄電デバイスの現在の放電能力ＣＯＤ_nowを次式
ＣＯＤ_now＝Ｖ_now−ＣＯＤ_SOH_n
で算出し、前記放電能力ＣＯＤ_nowが所定の閾値ＣＯＤ_Thより大きいときに前記蓄電デバイスの放電能力が維持されていると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、充放電中か充放電を停止しているかによらず適切な放電能力が維持されているかを判定することが可能な蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図２】第１実施形態の蓄電デバイスの状態検知装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】安定時の蓄電デバイスの放電時電圧とＳＯＨの関係を示すグラフである。
【図５】第１の放電を停止後のＯＣＶの過渡変化を示すグラフである。
【図６】第１の放電停止後の経過時間の異なる時点で第２の放電を行ったときの電圧降下量の経時変化を示すグラフである。
【図７】充電停止後のＯＣＶ及びＯＣＶ変化量の時間変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１０】第１参照例の状態検知方法を説明する流れ図である。
【図１１】第１参照例の状態検知方法を用いた状態検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】状態検知に必要なデータ測定を行うタイミングを判定する流れ図である。
【図１３】充放電停止を判定する方法を説明する流れ図である。
【図１４】ＯＣＶ20hrの選択方法を説明する流れ図である。
【図１５】Ｆ（ｔ）の最適化を行う方法を説明する流れ図である。
【図１６】Ｆ（ｔ）の最適化を行う方法を説明する流れ図である。
【図１７】状態量ＳＯＨ、ＳＯＣを算出する方法を説明する流れ図である。
【図１８】緩和関数および反応速度毎緩和関数の一例を示すグラフである。
【図１９】反応速度毎緩和関数およびその比の一例を示すグラフである。
【図２０】安定ＯＣＶ推定式の一例を示すグラフである。
【図２１】第２参照例の状態検知方法を説明する流れ図である。
【図２２】充電効率η１、η２の一例を示すグラフである。
【図２３】第３参照例の状態検知方法を説明する流れ図である。
【図２４】反応速度毎緩和関数の変化の一例を示すグラフである。
【図２５】速い反応速度に対するＳＯＨの変化の一例を示すグラフである。
【図２６】ＳＯＨに対する補正係数の一例を示すグラフである。
【図２７】第３参照例における状態量の判定方法を説明する流れ図である。
【図２８】蓄電デバイスの成層化を説明するための模式図である。
【図２９】第４参照例に係る蓄電デバイスの状態検知方法の概略を説明する流れ図である。
【図３０】第４参照例に係る蓄電デバイスの状態検知装置のブロック図である。
【図３１】運転中の充放電と状態検知前充電による電流、電圧の変化を示すグラフである。
【図３２】状態検知モードが要求されてから状態検知前充電が終了するまでの処理を説明する流れ図である。
【図３３】状態検知モードが成立しているときの処理を説明する流れ図である。
【図３４】本発明の他の実施形態に係る蓄電デバイスの状態検知方法の概略を説明する流れ図である。
【図３５】安定開放端電圧とＳＯＣとの関係を示すグラフである。
【図３６】ＳＯＣが一定のときのＯＣＶの変化を示すグラフである。
【図３７】ＳＯＨが異なるときのＯＣＶの変化を示すグラフである。
【図３８】蓄電池に負荷を接続して放電させたときの電池電圧の時間変化を模式的に示す図である。
【図３９】蓄電デバイスを満充電で運用するときとＰＳＯＣで運用するときの運用方式の相違を説明する説明図である。
【図４０】電流積算値が同じ充電と放電とを繰り返したときの充放電終了時の電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態における蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。以下では、蓄電デバイスとして車両に搭載される液式鉛蓄電池等の蓄電池を一例に、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法及び状態検知装置について説明する。但し、以下で説明する内容は、車載蓄電池に限らず、太陽光発電や風力発電などに用いられる蓄電デバイスや、安定化電源、補助電源等のバックアップ電源に用いられる蓄電デバイスにも同様に適用できるものである。
【００３２】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置は、蓄電デバイスが充放電中かあるいは充放電停止中かにかかわらず、蓄電デバイスの放電能力の判定を可能にするものである。初めに、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法に係る基本的な処理内容を、充放電停止後の過渡変化が緩和しているときの状態検知（以下では、緩和時状態検知という）の場合を対象に説明する。以下では、蓄電デバイスが充放電を停止して所定の安定条件を満たす状態に達したときの電圧を停止時安定電圧とし、蓄電デバイスが充放電を停止してから時間ｔ経過したときの電圧測定値の停止時安定電圧からの変化量を停止時電圧変化量とする。
【００３３】
上記の停止時電圧変化量を算出するための関数として、蓄電デバイスの所定の状態量に依存する緩和関数Ｆ（ｔ）を事前に作成して用いる。そして、電圧測定値から得られる停止時電圧変化量を用いて緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化し、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）から所定の状態量を推定して状態検知を行う。本発明の蓄電デバイスの状態検知方法では、上記の緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて放電能力（ＣＯＤ）を推定し、この推定したＣＯＤをあらかじめ設定された閾値と比較することにより、蓄電デバイスの放電能力が適切に維持されているかを判定する。
【００３４】
本発明では、放電能力の判定に用いるＣＯＤとして、蓄電デバイスの安定時の電池電圧を緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて推定する。また、閾値として、推定されたＣＯＤがこの閾値より大きいときには、その状態から充放電を行っても電池電圧がシステムで要求される下限電圧以下とならないように設定された電圧値を用いる。この閾値は、少なくとも通常の充放電による電圧変動量により、電池電圧がシステム要求の下限電圧以下となることがないように設定される。また、緩和関数Ｆ（ｔ）から推定可能な状態量として、例えば蓄電デバイスの劣化度の指標であるＳＯＨ（State of health）や残容量を示すＳＯＣなどがある。
【００３５】
充放電停止後の蓄電デバイスの過渡変化には、イオンの生成・消滅反応のように反応速度の速いものから、電解液の移動等の反応速度の遅いものまであり、これらが充放電停止後の上記の状態量の変化に影響している。そこで、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法では、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて反応速度毎の状態量の変化を推定し、これらを統合して状態量の判定を行う。
【００３６】
上記の停止時安定電圧として、充放電を停止してから十分な時間が経過したときの蓄電デバイスの開放端電圧（以下では安定時ＯＣＶとする）を用いることができる。開放端電圧ＯＣＶは、蓄電デバイスの端子が開放されて放電が停止されているときの端子間電圧である。本発明の蓄電デバイスの状態検知方法で用いる停止時安定電圧は、安定ＯＣＶに限らず、蓄電デバイスへの過渡的な影響が限定されている場合には、そのときの安定電圧を用いることができる。一例として、蓄電デバイスから負荷への電力供給を停止している間に、負荷の制御装置等に微小な電流（暗電流）が供給されている場合があるが、このような暗電流等が供給されている場合でも、負荷を停止してから十分な時間が経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。
【００３７】
また、蓄電デバイスからの充放電量が常に一定値の場合でも、蓄電デバイスに与える過渡的な影響が十分に小さいと考えられることから、負荷を停止してから十分な時間が経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。このように、充放電による電流が微小あるいは一定値で蓄電デバイス内部の過渡変化に与える影響が所定の範囲内に限定される場合には、負荷への電力供給を停止したときに蓄電デバイスからの放電を停止したと判定するとともに、微小電流あるいは一定電流を継続した状態で充放電停止後長時間経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。この場合、微小電流あるいは一定電流による電圧変化を補正する電圧補正量を事前に決定し、これを用いて電圧測定値を補正するようにするのが好ましい。
【００３８】
以下では、停止時安定電圧の一例として、安定時ＯＣＶを用いて説明する。安定時ＯＣＶを用いた場合には、図３５に示した関係を用いて状態量ＳＯＣを次式のように表すことができる。
ＳＯＣ＝ＦＳ（ＯＣＶｓ’（ＳＯＣ’，ＳＯＨ，Ｔ））                          (１)
ＯＣＶs（ＳＯＣ，ＳＯＨ，Ｔ）＝ｌｉｍ（Ｖmes（ｔ））                  (２)
ここで、ＯＣＶsは今回算出の安定時ＯＣＶ、ＯＣＶ’は前回算出の安定時ＯＣＶ、ｔは充放電停止からの経過時間、ＳＯＣ’は前回算出の残容量、Ｖmes（ｔ）は経過時間ｔにおける電圧測定値、Ｔは蓄電デバイスの温度、をそれぞれ表している。式（２）のｌｉｍは、充放電停止からの経過時間ｔを無限大にすることを示しており、式（２）の右辺は、充放電停止後の経過時間ｔが無限大のときの蓄電デバイスの電圧測定値Ｖmes（ｔ）を示している。安定時ＯＣＶ以外の停止時安定電圧を用いる場合にも、ＳＯＣとの間に上記と同様の関係式を事前に作成して用いることができる。
【００３９】
上式では、ＳＯＣが前回算出のＯＣＶｓ’に依存して決定されると同時に、ＯＣＶｓもＳＯＣに依存しており、さらに別の状態量であるＳＯＨと蓄電デバイスの温度Ｔにも依存して変化することを示している。また、ＯＣＶｓが状態量ＳＯＨに依存していることから、状態量ＳＯＣもＳＯＨに依存していることになり、それぞれの更新を適切なタイミングで行う必要がある。
【００４０】
ＯＣＶsは、式（２）に示すように、充放電停止からの経過時間ｔが無限大のときのＶmes（ｔ）であるが、実用上はＶmes（ｔ）の変化が十分小さくなると考えられる経過時間ｔの時点のＶmes（ｔ）とすることができる。また、蓄電デバイスが液式鉛蓄電池の場合には、ＯＣＶsは、ＯＣＶの１時間当たりの変化量が５ｍＶ以下となるか、あるいは、充放電停止から２０時間経過したときのＶmes（ｔ）とすることができる。以下では、蓄電池の充放電停止から２０時間経過したときのＶmes（ｔ）を次式のＯＣＶ20hrとし、これをＯＣＶsに用いるものとする。
ＯＣＶ20hr＝Ｖmes（ｔ＝２０ｈｒ）
ＯＣＶs（ＳＯＣ，ＳＯＨ，Ｔ）≒ＯＣＶ20hr                            (３)
【００４１】
充放電停止後の電圧測定値Ｖmes（ｔ）の安定時ＯＣＶからの変化量、すなわちＯＣＶ変化量（停止時電圧変化量）をΔＶ（ｔ）とするとき、
ΔＶ（ｔ）＝Ｖmes（ｔ）−ＯＣＶ20hr                                (４)
と表すことができる。このＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）は、従来の電気化学の定義では「分極」という言葉を用いて全ての過渡変化を含めて扱われてきた。しかしながら、ΔＶ（ｔ）は安定ＯＣＶに近づくまでの緩和過程によって生じる電圧変化であることから、以下に挙げる電圧変化の要因による影響を受けている。
【００４２】
電圧変化の要因として、極板状態、極板近傍でのイオン濃度、それらの固相反応、固液反応、さらには電解液の沈殿や対流、拡散に伴うイオンの移動などがある。ＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）は、これらの反応速度の異なる緩和過程が組み合わさって生じていると考えられる。このように、蓄電デバイスの充放電停止後の過渡変化は速度の異なる反応過程を含んでいることから、充放電停止後の蓄電デバイスの放電能力を高精度に判定するためには、反応速度毎の状態変化を評価する方法を用いて状態検知を行うのがよい。
【００４３】
反応速度の違いに応じてｍ個の多項式からなる関数Ｆ（ｔ）を用いて、ＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）を次式のように表すものとする。
ΔＶ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）
＝ｆ1（ｔ）＋ｆ2（ｔ）＋・・・ｆm（ｔ）＝Σｆi（ｔ）    (５)
上記の緩和関数Ｆ（ｔ）では、各項ｆi（ｔ）が蓄電デバイスの反応速度の異なる緩和過程毎の電圧変化への寄与分を示しており、以下では反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）とする。各ｆi（ｔ）は、蓄電デバイスの状態量である劣化度ＳＯＨ、残容量ＳＯＣ、および温度Ｔに依存する関数である。式（５）の反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）は、充放電停止後の電圧測定値Ｖmes（ｔ）から算出されるＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）を用いて、これに最適化されるように決定することができる。
【００４４】
本発明の状態検知方法を用いた状態検知装置では、状態検知が開始される前のＳＯＣ，ＳＯＨ、ＯＣＶ20hrのそれぞれの初期値ＳＯＣ0、ＳＯＨi0、ＯＣＶ20hr0を、状態検知装置内に事前に保存されているそれぞれの参照値ＳＯＣref(0)、ＳＯＨiref(0)、ＯＣＶ20hrref(0)を用いて、下記のように設定することができる。
ＳＯＣ0＝ＳＯＣref(0)
ＳＯＨi0＝ＳＯＨiref(0)
ＯＣＶ20hr0＝ＯＣＶ20hrref(0)
【００４５】
状態検知装置で蓄電デバイスの状態検知が開始された後の、ｎ回目（ｎは１以上の整数）の充放電停止後において、ＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）を表す式（５)の緩和関数Ｆ（ｔ）および反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）を、それぞれＦn（ｔ）、ｆin（ｔ）としたとき、ＳＯＣおよびｉ番目の反応速度に対応するＳＯＨ（それぞれＳＯＣn、ＳＯＨinとする）から、反応速度毎緩和関数ｆｉn（ｔ）が次式で表わされるものとする。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）                  (６)  
ここで、ｆiref（ｔ）、ＳＯＣref、ＳＯＨirefは、あらかじめ設定された初期状態（たとえば未使用状態）でのｆi（ｔ）、ＳＯＣ、ＳＯＨiであり、ｇ（Ｔ）は温度依存性を表す関数である。
【００４６】
式（６）において温度ＴとＳＯＣが時間によらず一定とした場合には、ＳＯＨinは
ＳＯＨin＝｛ｆin（ｔ）／ｆiref（ｔ）｝＊ＳＯＨiref                (７)
から算出することができる。よって、電圧測定値Ｖmes（ｔ）から算出されたΔＶ（ｔ）に式(５)のｆin（ｔ）を最適化し、これを用いて式（７）からＳＯＨinを算出することができる。
【００４７】
反応速度の異なる過渡応答毎のＳＯＨinを式（７）から算出すると、これらを統合して算出される全体のＳＯＨnは、所定の関数Ｇを用いて
ＳＯＨn＝Ｇ（ＳＯＨ1n、ＳＯＨ2n、・・・、ＳＯＨmn）                (８)
のように表すことができる。例えば、ｍ個のＳＯＨiに対して、それぞれの係数をＡ〜Ｍとすると、
ＳＯＨn＝Ａ＊ＳＯＨ1n＋Ｂ＊ＳＯＨ2n＋・・・＋Ｍ＊ＳＯＨmn
＝Ａ＊｛ｆ1n（ｔ）／ｆ1ref（ｔ）｝ＳＯＨ1ref＋
Ｂ＊｛ｆ2n（ｔ）／ｆ2ref（ｔ）｝ＳＯＨ2ref＋・・・＋
Ｍ＊｛ｆmn（ｔ）／ｆmref（ｔ）｝ＳＯＨmref              (８−１)
と表すことができる。但し、式（８−１）は式（８）の関係式を表す一例であり、これに限定されるものではない。上記のようにして算出されたＳＯＨnを用いて、蓄電デバイスの劣化状態の検知を行うことができる。同様にして、別の状態量であるＳＯＣnを、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて算出することができる。
【００４８】
式（７)で算出されたＳＯＨinを用いて次式でｆin（ｔ）を更新し、これをＳＯＣinの算出に用いる。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣin-1／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）                (６−１)
【００４９】
式（４）と式（６−１）から、ＯＣＶ20hrは次式によって算出できる。
ＯＣＶ20hr＝Ｖmes（ｔ）―Σ［ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn-1／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝］＊ｇ（Ｔ）                  (９)
このＯＣＶ20hrを(式１)に代入することによりＳＯＣnを算出することができ、ＳＯＣの状態検知に用いることができる。
【００５０】
上記のとおり、ｍ種類の反応速度に対応するｍ個の参照値ｆiref（ｔ）（ｉ＝１〜ｍ）と、ｍ個の劣化度の参照値ＳＯＨiref（ｉ＝１〜ｍ）と、１個の残容量の参照値ＳＯＣrefをもとに、ｎ回目の充放電停止後のｍ個の反応速度毎緩和関数ｆin（ｔ）（ｉ＝１〜ｍ）を算出することができる。これより、異なる反応速度に応じた劣化度を反映したＯＣＶ、ＳＯＣおよびＳＯＨを求めて精度の高い状態検知を行うことが可能となる。
【００５１】
上記では、充放電停止後の緩和時状態検知を対象に、状態検知方法に係る基本的な処理内容を説明したが、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法は、緩和時状態検知に限定されるものではなく、充放電中であっても蓄電デバイスの状態検知を行うことが可能となっている。以下では、システムが運用中で蓄電デバイスが充放電を行っているときの状態検知を充放電時状態検知とする。上記説明では、緩和時状態検知のみを対象としたため、状態検知のサイクル数ｎを充放電停止の回数としたが、充放電時状態検知を含む状態検知では、サイクル数ｎを例えば所定の時間間隔で周期的に状態検知を行うときのサイクル数とするのがよい。
【００５２】
また、緩和時状態検知では、ＯＣＶが充放電停止からの経過時間ｔとともに安定時ＯＣＶに収束していく（ＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）が０に収束していく）緩和過程における状態検知に限られていたことから、緩和関数を単に経過時間ｔの関数Ｆ（ｔ）と表すことができた。しかしながら、充放電中の蓄電デバイスの放電能力ＣＯＤは、直近の充放電停止からの経過時間が短いときは充放電停止時の電圧からの電圧変化量の影響を強く受け、経過時間が長くなると劣化度ＳＯＨの影響を強く受ける。
【００５３】
そこで、充放電停止後の緩和時状態検知で緩和関数として用いていた関数Ｆを、以下では緩和時状態検知と充放電時状態検知の両方で用いる関数として放電能力補正関数Ｆとする。また、充放電停止時の電圧からの電圧変化量を、式（４）のＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）と区別するために、ΔＶａ（ｔ）とする。このとき、放電能力補正関数Ｆは、電圧変化量ΔＶａ（ｔ）と劣化度ＳＯＨの関数としてＦ（ＳＯＨ，ΔＶａ）と表わされる。ここで、経過時間ｔに対する依存性は、電圧変化量ΔＶａ（ｔ）の時間依存性に含まれている。
【００５４】
直近の充放電停止時の電圧、すなわち状態検知時点（現在）から見て最後の充放電停止がなされたときの電圧を充放電停止時電圧とし、これをＶ_endと表す。また、最後の充放電停止から状態検知時点（現在）までの経過時間をｔとし、現在の電圧をＶ_nowとするとき、電圧変化量ΔＶａ（ｔ）は
ΔＶａ（ｔ）＝Ｖ_end−Ｖ_now                                    （１０）
で算出される。ここで、充放電停止時電圧Ｖ_endは、充電停止のときはＶ_cha_endとし、放電のときはＶ_dis_endとする。
【００５５】
充放電停止中におけるＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）と上記の電圧変化量ΔＶａ（ｔ）との関係を以下に説明する。式（４）のＶmes（ｔ）は、ここではＶ_nowとなることから、式（４）に示すＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）の算出式は、次式のように書き換えることができる。
ΔＶ（ｔ）＝Ｖ_now−ＯＣＶ20hr                                  （４−１）
＝Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）
式（１０）と式（４−１）より、電圧変化量ΔＶａ（ｔ）とＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）との間には
ΔＶａ（ｔ）＋ΔＶ（ｔ）＝Ｖ_end−ＯＣＶ20hr                      （１１）
の関係がある。
【００５６】
充放電停止中の放電能力（ＣＯＤ_nowとする）は、安定したときのＯＣＶ、すなわちＯＣＶ20hrに等しいことから、式（４−１）より、
ＣＯＤ_now＝ＯＣＶ20hr＝Ｖ_now−ΔＶ（ｔ）
＝Ｖ_now−Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）                            （１２）
で与えられる。すなわち、放電能力ＣＯＤ_nowは、現在の電圧Ｖ_nowから放電能力補正量、すなわち放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）の値を減じた値となる。
【００５７】
上記の充放電停止中と同様に、充放電中の放電能力ＣＯＤ_nowも式（１２）を用いて算出することができる。放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）の値である放電能力補正量をＣＯＤ_SOHと表すとき、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法では、充放電時状態検知及び緩和時状態検知とも、蓄電デバイスの放電能力ＣＯＤ_nowを次式で算出することができる。
ΔＶａ（ｔ）＝Ｖ_end−Ｖ_now
ＣＯＤ_SOH＝Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）
ＣＯＤ_now＝Ｖ_now−ＣＯＤ_SOH
上式で算出された放電能力ＣＯＤ_nowが閾値ＣＯＤ_Thより大きいときを放電能力が維持されていると判定し、閾値ＣＯＤ_Th以下のときを放電能力不足と判定する。
【００５８】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を、図１、２を用いて説明する。図１は、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図２は、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知装置の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図２に示す本実施形態の状態検知装置１００は、対象システムの車両１に搭載された蓄電デバイス（蓄電池）１０の状態検知を行うものである。車両１は、エンジン作動中に蓄電池１０を充電するための充電手段（オルタネータ）１１と、充電手段１１による充電等を制御する制御手段１２を備えている。また、車両１には各種電装品の負荷２が搭載されており、蓄電池１０に接続されて受電が可能となっている。蓄電池１０には電圧測定手段２０、電流測定手段２１及び温度測定手段２２が設けられており、状態検知装置１００はそれぞれの測定値を入力して状態検知を行う。
【００６０】
状態検知装置１００は、状態検知部１１０と、記憶部１２０と、状態出力手段１３０とを備えている。状態検知部１１０は、電圧測定手段２０、電流測定手段２１及び温度測定手段２２からそれぞれ蓄電池１０の電圧測定値、電流測定値及び温度測定値を入力し、本実施形態の状態検知方法による処理を行って蓄電池１０の状態検知を行う。記憶部１２０は、状態検知の処理に必要な各種参照データや測定データ等を保存する。さらに、状態出力手段１３０は、状態検知結果等を運転者等に通知する手段である。
【００６１】
本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法は、蓄電池１０が充放電中か否かにかかわらず、状態検知装置１００の起動後、状態検知部１１０において所定の時間間隔で周期的に実行される。図１において、ステップＳ１でｎ回目の状態検知が開始されると、ステップＳ２で蓄電池１０の電圧測定値を電圧測定手段２０を用いて取得し、これを現在の電圧Ｖ_nowとする。
【００６２】
ステップＳ３では、蓄電池１０が充放電中（判定結果がＹＥＳ）か、あるいは充放電停止中（判定結果がＮＯ）かを判定し、判定結果がＹＥＳのときはステップＳ８に進み、判定結果がＮＯのときはステップＳ４に進む。この判定は、蓄電池１０の電流測定値を電流測定手段２１を用いて取得し、その値が０のときを充放電停止中と判定し、０以外のときを充放電中と判定する。あるいは、電流測定値の絶対値が所定の電流閾値以下のときを充放電停止中と判定し、それ以外のときを充放電中と判定するようにしてもよい。
【００６３】
ステップＳ３で充放電停止中（判定結果がＮＯ）と判定されると、次にステップＳ４で蓄電池１０が充放電停止直後か否かの判定を行い、判定結果がＹＥＳのときはステップＳ５に進み、ＮＯのときはステップＳ７に進む。この判定は、前回（ｎ−１回目）の状態検知で充放電中と判定されているときに充放電停止直後と判定することができる。ステップＳ４で充放電停止直後（判定結果がＹＥＳ）であると判定されると、ステップＳ５において現在の電圧Ｖ_nowを充放電停止時の電圧Ｖ_end（充電停止時はＶ_cha_end、放電停止時はＶ_dis_end）に設定し、これを記憶部１２０に記憶した後ステップＳ７に進む。
【００６４】
ステップＳ７では、記憶部１２０に保存されている充放電停止時の電圧Ｖ_endを読み出す。この充放電停止時の電圧Ｖ_endは、現在に最も近い充放電停止時にステップＳ５で記憶部１２０に保存されたものである。この充放電停止時の電圧Ｖ_endと現在の電圧Ｖ_nowから次式を用いて電圧変化量ΔＶａ_nを算出する。
ΔＶａ_n＝Ｖ_end−Ｖ_now
【００６５】
ステップＳ８では、記憶部１２０に保存されている劣化度ＳＯＨ_n1を読み込む。ここで、ｎ１はＳＯＨが最後に更新されたときのサイクル数を示し（ｎ１≦ｎ）、劣化度ＳＯＨ_n1は最後に更新された前回のＳＯＨである。ＳＯＨ_nの初期値ＳＯＨ_0は、新品時の蓄電池１０の特性値を参照データとして予め記憶部１２０に保存させておき、この参照データからＳＯＨを読み込んで用いる。あるいは、一般的な蓄電デバイスの特性値を参照データとして予め記憶部１２０に保存させておき、この参照データのＳＯＨをＳＯＨ_0とする。このＳＯＨ_0は、蓄電池１０を搭載した後の初回の状態検知時に算出されたＳＯＨ_1で書き換えられる。ステップＳ９では、ステップＳ８で読み込んだ劣化度ＳＯＨ_n1に対応する放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n1、ｘ）を記憶部１２０から読み込む。
【００６６】
ステップＳ１０では、放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n1、ｘ）の変数ｘにステップＳ７で算出したΔＶａ_nを代入して放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出する。
ＣＯＤ_soh_n＝Ｆ(ＳＯＨ_n1, ΔＶａ_n)
ステップＳ１１では、現在の電圧Ｖ_nowとステップＳ１０で算出した放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nから、次式を用いて現在の放電能力ＣＯＤ_nowを算出する。
ＣＯＤ_now＝Ｖ_now−ＣＯＤ_SOH_n
【００６７】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出した現在の放電能力ＣＯＤ_nowを放電能力の閾値ＣＯＤ_Thと比較し、現在の放電能力ＣＯＤ_nowが閾値ＣＯＤ_Thより大きいときには蓄電池１０の放電能力が維持されていると判定する（ステップＳ１３）一方、現在の放電能力ＣＯＤ_nowが閾値ＣＯＤ_Th以下ときには放電能力が不足していると判定する（ステップＳ１４）。この判定結果は、適宜状態出力手段１３０に出力して運転者等に通知することができる。
【００６８】
上記のように、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法及び状態検知装置によれば、充放電中か充放電を停止しているかによらず、放電能力が適切に維持されているかを判定することが可能となる。本実施形態では、放電能力補正量の算出に必要な劣化度ＳＯＨとして、記憶部に記憶されている現在に最も近い前回のＳＯＨ_n1を用いているが、短期的にはＳＯＨの変化が十分小さいことから、ＳＯＨ_n1を用いても現在の放電能力ＣＯＤ_nowを高精度に推定することが可能となっている。
【００６９】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る蓄電デバイスの状態検知方法を、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態では、充放電停止時の状態検知において、充放電停止後の短期間の過渡変化を反映させた放電能力の判定が可能となっている。
【００７０】
以下ではまず、蓄電デバイスのＣＯＤが充放電停止後の過渡変化から受ける影響を説明する。放電時のＳＯＨと放電能力ＣＯＤとの関係を図４に示す。図４では、放電停止後２０時間経過して蓄電デバイスが安定したときの電圧測定値（Ｄ１）を放電能力ＣＯＤとして縦軸に示し、そのときの条件で算出したＳＯＨを横軸に示している。また、電圧測定値を近似する破線Ｌ１を併せて示したが、破線Ｌ１が示すように、ＳＯＨとＣＯＤとの間にはほぼ１対１の関係があることがわかる。これより、安定時のＳＯＨを精度良く算出することで、ＣＯＤを高精度に求めることができることがわかる。
【００７１】
一方、充電停止後の蓄電デバイスが安定していないときの過渡変化の影響を以下に検討する。充電停止後のＯＣＶの過渡変化を図５に示す。同図（ａ）は横軸の時間軸を対数目盛で示したときのＯＣＶの変化を示しており、同図（ｂ）は横軸の時間軸を線形目盛としたときの同図（ａ）のＯＣＶの変化を模式的に示したものである。同図に示すように、充電を停止した後は充電による過渡変化が徐々に緩和していき、ＯＣＶが安定ＯＣＶに漸次収束していく。
【００７２】
しかし、充電停止後の経過時間が短いほど充電による過渡変化の影響が大きいことから、その時点で放電を行うと、先の充電の影響を強く受けると考えられる。そこで、充電停止後の経過時間の異なる複数時点で放電を行ったときの電圧降下量の経時変化を図６に示す。ここでは、充電停止からの経過時間が３０秒（符号ｔ１），１００秒（符号ｔ２），３００秒（符号ｔ３），３６００秒（符号ｔ４），３６０００秒（符号ｔ５）、及び７２０００秒（符号ｔ６）の時点で放電を行ったときの電圧降下量の経時変化を示している。ここでは、放電として、１００［Ａ］の放電を３０秒間継続させている。
【００７３】
図６より、充電停止後の経過時間が短いほど電圧降下量が大きくなることがわかる。特に、充電停止後３０秒経過した時点で放電を行ったときの電圧降下量（符号ｔ１）は、充電停止から放電開始までの経過時間をより長くした場合に比べて大きくなっている。充電停止からの経過時間をある程度以上長くしていくと、電圧降下量はほとんど差が見られなくなる。このような電圧降下量ΔＶａの差がＣＯＤに影響することから、充電停止からの経過時間が短い時点でＣＯＤを判定するときは、電圧降下量ΔＶａの差に対応するＣＯＤの補正を行うのが好ましい。
【００７４】
本実施形態では、上記の電圧降下量ΔＶａの差が、速い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_fastの変化によるものと考え、式（７）に基づいてＳＯＨ_fastを算出し、さらに予め作成して記憶部１２０に記憶させた式（８）に示す関数Ｇ（ＳＯＨ_fast，ＳＯＨ_slow）を用いてＳＯＨを算出する。ここで、ＳＯＨ_slowは、直近の充放電停止時に算出された遅い過渡変化による劣化度を示す。速い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_fastを精度よく算出するために、放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ，ΔＶａ）の反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）のうち反応速度の速いものについて、電圧測定値を用いて最適化を行う。この最適化は、充放電停止から所定の時間（第１緩和時間とする）経過した後可能となる。
【００７５】
これに対し、放電停止からの経過時間が長い時点でＣＯＤを判定するときは、電圧降下量ΔＶａによる影響は小さく、図４を用いて説明したＳＯＨの精度が大きな影響を与える。なお、上記の図４〜６では充電停止後の過渡変化の影響について説明したが、放電停止後の過渡変化の影響についても同様である。
【００７６】
本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法では、充放電停止からの経過時間が短いときは、速い過渡変化に伴う電圧変化量ΔＶａの差に対応するＳＯＨ_fastを精度良く算出し、これを用いて放電能力ＣＯＤを推定している。ここで、速い過渡変化を区分するための充放電停止からの経過時間について、図７を用いて以下に説明する。上記の第１緩和時間は、この速い過渡変化を区分する経過時間とすることができる。図７（ａ）は、鉛液式蓄電池（電池容量４８［Ａｈ］）における充電停止後のＯＣＶ（符号７１）及びＯＣＶ変化量ΔＶ（符号７２）の時間変化を示し、図７（ｂ）は、鉛小型シール式蓄電池（電池容量５．５［Ａｈ］）における充電停止後のＯＣＶ（符号７３）及びＯＣＶ変化量（符号７４）の時間変化を示す。
【００７７】
図７（ａ）に示す液式の蓄電池では、その構造上電解液の安定にかかる時間が長く、ＯＣＶ変化量ΔＶの絶対値が０．２Ｖより小さくならないと安定したとはいえない。そこで、図７（ａ）においてＯＣＶ変化量ΔＶの絶対値が略０．２Ｖに低下するときの充放電停止からの経過時間ｔ_fastを、速い過渡変化に対応する経過時間とする。一方、図７（ｂ）に示すシール式の蓄電池では、その構造上電解液の安定にかかる時間が短く、ＯＣＶ変化量ΔＶの絶対値が０．３Ｖに低下するときの充放電停止からの経過時間ｔ_fastを、速い過渡変化に対応する経過時間とする。速い過渡変化に対応する経過時間ｔ_fastを、以下では第１緩和時間として用いる。
【００７８】
本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法を、図３に示すフローチャートを用いて以下に説明する。ｎ回目の状態検知が開始してからステップＳ３の充放電停止中か否かの判定までは、図１のフローチャートに示したステップＳ１〜Ｓ３と同じ処理を行う。また、ステップＳ３で充放電中と判定されたときは、図１のステップＳ７〜Ｓ１０（以上を処理ブロックＡとする）、ステップＳ１１、及びステップＳ１２〜Ｓ１４（以上を処理ブロックＢとする）と同じ処理を行う。
【００７９】
一方、ステップＳ３で充放電中でない（充放電停止中）と判定されたときは、図１のステップＳ４、Ｓ５と同じ処理を行った後、ステップＳ２０で充放電停止からの経過時間が第１緩和時間より長いか否かを判定する。そして、経過時間が第１緩和時間以下のときは、第１実施形態と同様に、処理ブロックＡ、ステップＳ１１、及び処理ブロックＢの処理を行う。これに対し、ステップＳ２０で充放電停止からの経過時間が第１緩和時間より長いと判定されると、本実施形態では以下のステップＳ２１〜Ｓ２７の処理を行う。
【００８０】
ステップＳ２１では、処理ブロックＡのステップＳ７と同様にして電圧変化量ΔＶａ_nを算出する。次のステップＳ２２では、式（７）を用いて速い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_fast_nを算出する。ステップＳ２３では、記憶部１２０に保存されている遅い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_slow_nを読み込み、ステップＳ２４でＳＯＨ算出式Ｇ（ＳＯＨ_fast、ＳＯＨ_slow）を記憶部１２０から読み込む。ステップＳ２５では、上記で算出したＳＯＨ_fast_nと読み込んだＳＯＨ_slow_nを、ＳＯＨ算出式Ｇ（ＳＯＨ_fast、ＳＯＨ_slow）のＳＯＨ_fast及びＳＯＨ_slowにそれぞれ代入することにより、現在のＳＯＨ_nを算出する。
【００８１】
ステップＳ２６では、ステップＳ９と同様に、ステップＳ２５で算出した劣化度ＳＯＨ_nに対応する放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n、ｘ）を記憶部１２０から読み込む。そして、ステップＳ２７において、放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n、ｘ）の変数ｘにステップＳ２１で算出したΔＶａ_nを代入して放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出する。
ＣＯＤ_soh_n＝Ｆ(ＳＯＨ_n1, ΔＶａ_n)
その後、ステップＳ１１において、現在の電圧Ｖ_nowとステップＳ２７で算出した放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nから現在の放電能力ＣＯＤ_nowを算出する。さらに、現在の放電能力ＣＯＤ_nowを用いて処理ブロックＢの処理を行う。
【００８２】
本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法及び該状態検知方法を用いた本実施形態の蓄電デバイスの状態検知装置によれば、充放電中か充放電を停止しているかによらず適切な放電能力が維持されているかを判定することが可能となるのに加えて、充放電停止時間が短いときには速い過渡特性に基づいて劣化度ＳＯＨを算出することにより、第１実施形態のＳＯＨ_n1を用いる場合よりもさらに高精度に現在の放電能力ＣＯＤ_nowを推定することが可能となる。
【００８３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る蓄電デバイスの状態検知方法を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態では、充放電停止時の状態検知として、充放電停止後の過渡変化を反映した放電能力を算出できるようにしている。すなわち、蓄電デバイスの充放電停止中は、速い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_fastだけでなく、遅い過渡変化による劣化度ＳＯＨ_slowも算出して劣化度ＳＯＨを高精度に求め、これを用いて蓄電デバイスの放電能力を高精度に推定して判定する。以下では、遅い過渡変化に対応する経過時間を第２緩和時間とする。
【００８４】
図８のフローチャートにおいて、ｎ回目の状態検知が開始してからステップＳ２０の経過時間が第１緩和時間より大きいかの判定までは、図３のフローチャートに示した第２の実施形態の状態検知方法と同じ処理を行う。そして、ステップＳ２０で経過時間が第１緩和時間以下と判定されたときは、図３の処理ブロックＡ、ステップＳ１１、及び処理ブロックＢの処理を行う。一方、ステップＳ２０で経過時間が第１緩和時間より長いと判定されたときは、第２実施形態と同様に、ステップ２１において電圧変化量ΔＶａ_nを算出し、その後ステップＳ３０の処理に進む。
【００８５】
ステップＳ３０では、充放電停止からの経過時間が第２緩和時間より長いか否かを判定する。その結果、経過時間が第２緩和時間以下のときは、第２実施形態と同様に、ステップＳ２２〜Ｓ２７（処理ブロックＣとする）の処理を行う。これに対し、ステップＳ３０で充放電停止からの経過時間が第２緩和時間より長いと判定されると、本実施形態では以下のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理を行う。
【００８６】
ステップＳ３１では、式（４）に基づいてＯＣＶ変化量ΔＶ_nを算出し、これを用いてステップＳ３２において式（５）の関係より放電能力補正関数Ｆ(ＳＯＨ, ΔＶａ)を最適化する。ステップＳ３３では、式（７）及び式（８）を用いて現在の劣化度ＳＯＨ_nを算出する。さらに、ステップＳ３４では、最適化された放電能力補正関数Ｆ(ＳＯＨ, ΔＶａ)にステップＳ２１で算出したΔＶａ_n及びステップＳ３３で算出したＳＯＨ_nを代入して放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出する。
【００８７】
その後、ステップＳ１１において、現在の電圧Ｖ_nowとステップＳ２７で算出した放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nから現在の放電能力ＣＯＤ_nowを算出する。さらに、現在の放電能力ＣＯＤ_nowを用いて処理ブロックＢの処理を行う。
【００８８】
本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法及び該状態検知方法を用いた本実施形態の蓄電デバイスの状態検知装置によれば、充放電中か充放電を停止しているかによらず放電能力が適切に維持されているかを判定することが可能となるのに加えて、充放電停止時には停止後の経過時間によらず劣化度ＳＯＨを高精度に算出することにより、さらに高精度に現在の放電能力ＣＯＤ_nowを推定することが可能となる。
【００８９】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る蓄電デバイスの状態検知方法を、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の蓄電デバイスの状態検知方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００９０】
充放電停止後に蓄電デバイスの状態検知を行う場合、それ以前の充放電履歴等によって過渡変化が大きく異なってくる。例えば、自動車に搭載された蓄電池では、車両運行中にさまざまな充放電が繰り返されるため、蓄電池中の電解液に生じる泳動、沈殿、対流、拡散なども車両運行条件によってさまざまに異なってくる。そのため、充放電停止後の蓄電池の過渡変化は、それまでの車両運行条件によって異なり、同等あるいは傾向が同じとみなせるような再現性のある停止状態を作り出すことはできない。
【００９１】
本実施形態はこれらの問題を解決するためになされたものであり、蓄電デバイスの停止前の充放電の影響を低減させて状態検知を行う蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を提供する。本実施形態では、充放電停止後に状態検知を行うとき、充放電停止直後に蓄電池１０に対し所定容量の充電（以下では状態検知前充電と称する）行い、状態検知前充電が終了した後に蓄電デバイスの状態検知を行う。状態検知前充電として、例えば定格容量の５％の充電を行わせるのがよい。
【００９２】
図９に示すフローチャートは、充放電停止直後を除いて、図８に示した第３の実施形態の状態検知方法と同じ処理の流れとなっており、本実施形態でも停止後の経過時間によらず劣化度ＳＯＨを高精度に算出して現在の放電能力ＣＯＤ_nowを高精度に推定することが可能となっている。これに加えて、本実施形態ではステップＳ４で充放電停止直後と判定されると、ステップＳ４０で状態検知前充電を行う。このような状態検知前充電を行うことにより、蓄電デバイスが再現性のある過渡変化の状態に移行する。これにより、同等あるいは傾向が同じとみなせるような再現性のある過渡状態で状態検知を行うことが可能となり、蓄電デバイスの状態検知をさらに高精度に行うことが可能となる。
【００９３】
上記説明の本発明の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置は、従来のエンジン駆動の車両に搭載された蓄電デバイスに限定されず、電気自動車、携帯電話、停電時に稼動するバックアップ用バッテリ、さらには、電力系統との連携において太陽光や風力による自然エネルギーの発電の電力の平準化に用いられる蓄電装置、およびそれを組み込んだシステムに適用可能である。本発明の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置は、蓄電デバイスが搭載され、監視または状態判断が必要な装置であれば、上記用途に限定されない。蓄電デバイスとしては、蓄電池やキャパシタなどがあり、電子またはイオンの移動を経由してデバイス内部のエネルギーを増加または低下させ、その内部エネルギーを外部から電力として取り出すことができる装置が対象となる。例えばＬｉイオン電池、Ｎｉ水素電池、ナトリウムー硫黄電池、鉛電池、キャパシタなどがあり、これらを複合した蓄電システムにも適用できる。上記蓄電デバイスの例は一部であり、上記蓄電池またはキャパシタに限定されない。
【００９４】
本発明の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置によれば、必ずしもシステムが停止中でなくとも蓄電デバイスの放電能力判定が可能なため、放電能力の誤判定に起因する蓄電デバイス搭載システムの誤動作がなくなる。また、蓄電デバイスの放電能力判定方法が、蓄電デバイスの外部の要因を強く受ける条件とそれ以外の条件に分けて算出するアルゴリズムを構築しているため、状況に応じた使い分けが可能になる。その結果、判定結果に基づく制御方法の選択の幅が広がり、より柔軟なシステム運用が可能となる。
【００９５】
以下では、充放電停止後の状態検知方法について、参照例を用いてさらに詳細に説明する。
第１参照例の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置では、充放電停止後の蓄電デバイスの過渡変化を、蓄電デバイスから測定可能な電圧の変化で見ている。すなわち、蓄電デバイスが充放電を停止して所定の安定条件を満たす状態に達したときの電圧を停止時安定電圧とし、充放電停止後の電圧測定値の停止時安定電圧からの変化量を用いて蓄電デバイスの過渡的な状態における状態検知を行う。以下では、蓄電デバイスが充放電を停止してから時間ｔ経過したときの電圧測定値の停止時安定電圧からの変化量を、停止時電圧変化量とする。
【００９６】
本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置では、上記の停止時電圧変化量を算出する関数として、蓄電デバイスの所定の状態量に依存する緩和関数Ｆ（ｔ）を事前に作成して用いている。そして、電圧測定値から得られる停止時電圧変化量を用いて緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化し、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）から所定の状態量を推定して状態検知を行っている。本参照例の状態検知方法では、充放電停止直前の電圧状態を検知するとともに、上記の緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて所定の状態量を推定し、この推定した状態量をあらかじめ設定されたそれぞれの判定基準と比較することにより、蓄電デバイスの放電能力（ＣＯＤ）が適切に維持されているかを判定している。所定の状態量として、例えば蓄電デバイスの劣化度の指標であるＳＯＨ（State of health）や残容量を示すＳＯＣなどを用いることができる。
【００９７】
充放電停止後の蓄電デバイスの過渡変化には、イオンの生成・消滅反応のように反応速度の速いものから、電解液の移動等の反応速度の遅いものまであり、これらが充放電停止後の上記の状態量の変化に影響している。そこで、本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法では、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて反応速度毎の状態量の変化を推定し、これらを統合して状態量の判定を行っている。例えば、充放電終了後の経過時間が短い時点における状態量を、遅い反応速度の影響も考慮して判定している。
【００９８】
上記の停止時安定電圧として、充放電を停止してから十分な時間が経過したときの蓄電デバイスの開放端電圧ＯＣＶ（以下では安定時ＯＣＶとする）が知られている。ＯＣＶは、蓄電デバイスの端子が開放されて放電が停止されているときの端子間電圧である。本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法で用いる停止時安定電圧は、ＯＣＶに限らず、蓄電デバイスへの過渡的な影響が限定されている場合には、そのときの安定電圧を用いることができる。一例として、蓄電デバイスから負荷への電力供給を停止している間に、負荷の制御装置等に微小な電流（暗電流）が供給されている場合があるが、このような暗電流等が供給されている場合でも、負荷を停止してから十分な時間が経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。
【００９９】
また、蓄電デバイスからの充放電量が常に一定値の場合にも、蓄電デバイスに与える過渡的な影響が十分に小さいと考えられることから、負荷を停止してから十分な時間が経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。このように、充放電による電流が微小あるいは一定値で蓄電デバイス内部の過渡変化に与える影響が所定の範囲内に限定される場合には、負荷への電力供給を停止したときに蓄電デバイスからの放電を停止したと判定するとともに、微小電流あるいは一定電流を継続した状態で充放電停止後長時間経過したときの電圧を停止時安定電圧とすることができる。この場合、微小電流あるいは一定電流による電圧変化を補正する電圧補正量を事前に決定し、これを用いて電圧測定値を補正するようにするのが好ましい。
【０１００】
以下では、停止時安定電圧の一例として、安定時ＯＣＶを用いて説明する。安定時ＯＣＶを用いた場合には、図３５に示した関係を用いて状態量ＳＯＣを次式のように表すことができる。
ＳＯＣ＝ＦＳ（ＯＣＶｓ’（ＳＯＣ’，ＳＯＨ，Ｔ））               (１−１)
ＯＣＶs（ＳＯＣ，ＳＯＨ，Ｔ）＝ｌｉｍ（Ｖmes（ｔ））              (１−２)
ここで、ＯＣＶsは今回算出の安定時ＯＣＶ、ＯＣＶ’は前回算出の安定時ＯＣＶを表しており、ＳＯＣ’は前回算出の残容量、Ｔは蓄電デバイスの温度を示している。また、上式のｌｉｍは、充放電停止からの経過時間ｔを無限大にすることを示しており、式（１−２）の右辺は、充放電停止後の経過時間が無限大のときの蓄電デバイスの電圧測定値Ｖmes（ｔ）を示している。同様に、安定時ＯＣＶ以外の停止時安定電圧を用いる場合にも、ＳＯＣとの間に上記と同様の関係式を事前に作成することができる。
【０１０１】
上式では、ＳＯＣが前回算出のＯＣＶｓ’に依存して決定されると同時に、ＯＣＶｓもＳＯＣに依存しており、さらに別の状態量であるＳＯＨと蓄電デバイスの温度Ｔにも依存して変化することを示している。また、ＯＣＶｓが別の状態量ＳＯＨに依存していることから、状態量ＳＯＣもＳＯＨに依存していることになり、それぞれの更新を適切なタイミングで行う必要がある。
【０１０２】
ＯＣＶsは、式（１−２）に示すように、充放電停止からの経過時間ｔが無限大のときのＶmes（ｔ）であるが、実用上はＶmes（ｔ）の変化が十分小さくなると考えられる経過時間ｔの時点のＶmes（ｔ）とすることができる。また、蓄電デバイスが液式鉛蓄電池の場合には、ＯＣＶsは、ＯＣＶの１時間当たりの変化量が５ｍＶ以下となるか、あるいは、充放電停止から２０時間経過したときのＶmes（ｔ）とすることができる。以下では、蓄電デバイスが液式鉛蓄電池等の蓄電池の場合を一例に、本発明の蓄電デバイスの状態検知方法を説明する。
【０１０３】
以下では、蓄電池の充放電停止から２０時間経過したときのＶmes（ｔ）を次式のＯＣＶ20hrとし、これをＯＣＶsに用いるものとする。
ＯＣＶ20hr＝Ｖmes（ｔ＝２０ｈｒ）
ＯＣＶs（ＳＯＣ，ＳＯＨ，Ｔ）≒ＯＣＶ20hr                        (１−３)
【０１０４】
充放電停止後の電圧測定値Ｖmes（ｔ）の安定時ＯＣＶからの変化量、すなわちＯＣＶ変化量（停止時電圧変化量）をΔＶ（ｔ）とするとき、
ΔＶ（ｔ）＝Ｖmes（ｔ）−ＯＣＶ20hr                            (１−４)
と表すことができる。この電圧変化量ΔＶ（ｔ）は、従来の電気化学の定義では「分極」という言葉を用いて全ての過渡変化を含めて扱われてきた。しかしながら、ΔＶ（ｔ）は安定ＯＣＶに近づくまでの緩和過程によって生じる電圧変化であることから、以下に挙げる電圧変化の要因の影響を受けている。電圧変化の要因として、極板状態、極板近傍でのイオン濃度、それらの固相反応、固液反応、さらには電解液の沈殿や対流、拡散に伴うイオンの移動などがある。ΔＶ（ｔ）は、これらの反応速度の異なる緩和過程が組み合わさって生じていると考えられる。そこで、蓄電デバイス１１の充放電停止後の過渡変化は、速度の異なる反応過程を含んでいることから、充放電停止後の蓄電デバイス１１の放電能力を高精度に判定するためには、反応速度毎の状態変化を評価することができる方法を用いて状態検知を行うのがよい。
【０１０５】
反応速度の違いに応じてｍ個の多項式からなる関数Ｆ（ｔ）を用いて、ΔＶ（ｔ）を次式のように表すものとする。
ΔＶ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）
＝ｆ1（ｔ）＋ｆ2（ｔ）＋・・・ｆm（ｔ）＝Σｆi（ｔ）    (１−５)
上記の緩和関数Ｆ（ｔ）では、各項ｆi（ｔ）が蓄電池の反応速度の異なる緩和過程の電圧変化への寄与分を示しており、以下では反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）とする。各ｆi（ｔ）は、蓄電池の状態量である劣化度ＳＯＨ、残容量ＳＯＣ(イオン濃度)、および温度Ｔに依存する関数である。式（１−５）の反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）は、充放電停止後の電圧測定値Ｖmes（ｔ）から算出されるΔＶ（ｔ）を用いて、これに最適化されるように決定することができる。
【０１０６】
本参照例の状態検知方法を用いた状態検知システムでは、状態検知が開始される前のＳＯＣ，ＳＯＨ、ＯＣＶ20hrのそれぞれの初期値ＳＯＣ0、ＳＯＨi0、ＯＣＶ20hr0を、状態検知システム内に事前に保存されているそれぞれの参照値ＳＯＣref(0)、ＳＯＨiref(0)、ＯＣＶ20hrref(0)を用いて、下記のように設定することができる。
ＳＯＣ0＝ＳＯＣref(0)
ＳＯＨi0＝ＳＯＨiref(0)
ＯＣＶ20hr0＝ＯＣＶ20hrref(0)
ここで、参照値ＳＯＣref(0)、ＳＯＨiref(0)、ＯＣＶ20hrref(0)は、それぞれ予め別の電池で取得した値である。
【０１０７】
状態検知システムで状態検知が開始された後の、ｎ回目（ｎは１以上の整数）の充放電停止後において、ＯＣＶ変化量ΔＶ（ｔ）を表す式（１−５)の緩和関数Ｆ（ｔ）および反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）を、それぞれＦn（ｔ）、ｆin（ｔ）としたとき、ｉ番目の反応速度に対応するＳＯＣおよびＳＯＨ（それぞれＳＯＣn、ＳＯＨinとする）から、反応速度毎緩和関数ｆｉn（ｔ）が次式で表わされるものとする。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）                (１−６)
ここで、ｆiref（ｔ）、ＳＯＣref、ＳＯＨirefは、あらかじめ設定された初期状態（たとえば未使用状態）でのｆi（ｔ）、ＳＯＣ、ＳＯＨiであり、ｇ（Ｔ）は温度依存性を表す関数である。
【０１０８】
式（１−６）において温度ＴとＳＯＣが時間によらず一定とした場合には、ＳＯＨinは
ＳＯＨin＝｛ｆin（ｔ）／ｆiref（ｔ）｝＊ＳＯＨiref              (１−７)
から算出することができる。よって、電圧測定値Ｖmes（ｔ）から算出されたΔＶ（ｔ）に式(１−５)のｆin（ｔ）を最適化し、これを用いて式（１−７）からＳＯＨinを算出することができる。
【０１０９】
反応速度の異なる過渡応答毎のＳＯＨinを式（１−７）から算出すると、これらを統合して算出される全体のＳＯＨnは、
ＳＯＨn＝（ＳＯＨ1n、ＳＯＨ2n、・・・、ＳＯＨmn）                (１−８)
のように表すことができる。例えば、ｍ個のＳＯＨiに対して、それぞれの係数をＡ〜Ｍとすると、
ＳＯＨn＝Ａ＊ＳＯＨ1n＋Ｂ＊ＳＯＨ2n＋・・・＋Ｍ＊ＳＯＨmn
＝Ａ＊｛ｆ1n（ｔ）／ｆ1ref（ｔ）｝ＳＯＨ1ref＋
Ｂ＊｛ｆ2n（ｔ）／ｆ2ref（ｔ）｝ＳＯＨ2ref＋・・・＋
Ｍ＊｛ｆmn（ｔ）／ｆmref（ｔ）｝ＳＯＨmref        (１−８−１)
と表すことができる。但し、式（１−８−１）は式（１−８）の関係式を表す一例であり、これに限定されるものではない。上記のようにして算出されたＳＯＨnを用いて、蓄電池の劣化状態の検知を行うことができる。同様にして、別の状態量であるＳＯＣnを、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて算出することができる。
【０１１０】
式（１−５）で示した緩和関数Ｆ（ｔ）は、反応速度の異なる反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）を有していることから、ｎ回目の充放電停止後において、経過時間が短い場合には、遅い反応速度に対応するｆin（ｔ）を最適化して求めることができない。その結果、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いてＳＯＣn、ＳＯＨinを更新することができない。そこで、遅い反応速度に対応するｆin（ｔ）の最適化が可能となるまでは、ＳＯＣn、ＳＯＨinに代えて前回の充放電停止時の値ＳＯＣn-1、ＳＯＨin-1を用いることとし、式（１−６)を近似的に次式のように表すものとする。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn-1／ＳＯＣiref｝
＊｛ＳＯＨin-1／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）        (１−６−１)
【０１１１】
遅い反応速度に対応するｆin（ｔ）に対して式（１−６−１）を用いることができる場合には、充放電停止後の短時間経過した時点から状態検知を行うことが可能となる。特に、充放電が所定の閾値以下でしか行われない場合には、前回の充放電終了後のＳＯＣn-1、ＳＯＨin-1を用いた緩和関数Ｆn（ｔ）を状態検知に用いることが可能となる。
【０１１２】
一方、蓄電池の残容量ＳＯＣについては、前回（ｎ−１回目）の充放電停止を終了してから今回（ｎ回目）の充放電停止までの期間の充放電については、その間の充放電電流を積算して残容量変化分ΔＳＯＣを算出することができ、これを用いて前回の残容量ＳＯＣn-1を補正してＳＯＣnを算出することができる。すなわち、
ＳＯＣn-1’＝ＳＯＣn-1＋ΔＳＯＣ
とし、これをＳＯＣnの代わりに用いて式（１−６)を近似的に次式のようにすることができる。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn-1'／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin-1／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）        (１−６−２)  
【０１１３】
式（１−７)で算出されたＳＯＨinを用いて次式でｆin（ｔ）を更新し、これをＳＯＣinの算出に用いる。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣin-1／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝＊ｇ（Ｔ）            (１−６−３)
【０１１４】
式（１−４）と式（１−６−３）から、ＯＣＶ20hrは次式によって算出できる。
ＯＣＶ20hr＝Ｖmes（ｔ）―Σ［ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn-1／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝］＊ｇ（Ｔ）              (１−９)
このＯＣＶ20hrを式（１−１)に代入することによりＳＯＣnを算出することができ、ＳＯＣの状態検知に用いることができる。
【０１１５】
上記のとおり、ｍ種類の反応速度に対応するｍ個の参照値ｆiref（ｔ）（ｉ＝１〜ｍ）と、ｍ個の劣化度の参照値ＳＯＨiref（ｉ＝１〜ｍ）と、１個の残容量の参照値ＳＯＣrefをもとに、ｎ回目の充放電停止後のｍ個の反応速度毎緩和関数ｆin（ｔ）（ｉ＝１〜ｍ）を算出することができる。これより、異なる反応速度に応じた劣化度を反映したＯＣＶ、ＳＯＣおよびＳＯＨを求めて精度の高い状態検知を行うことが可能となる。
【０１１６】
第１参照例の蓄電デバイスの状態検知方法を、図１０、１１を用いて以下に説明する。図１０は、本参照例の状態検知方法による処理の流れを示す流れ図である。また、図１１は、本参照例の状態検知方法を用いた状態検知装置の概略構成を示すブロック図である。図１１に示す状態検知装置２１０は、一例として、車両に搭載された蓄電池１の状態検知を行うように構成されている。蓄電池２０１には、充電手段２０２と負荷２０３が接続されており、充電手段２０２による充電と負荷２０３への放電が可能となっている。また、蓄電池２０１には温度測定手段２０１ａ、電圧測定手段２０１ｂ及び電流測定手段２０１ｃが設けられており、入力手段２０４を介してそれぞれの測定値を状態検知装置２１０へ入力することが可能となっている。さらに、蓄電池２０１の充放電を制御する制御装置２０５が設けられている。制御装置２０５から状態検知装置２１０への入力手段２０４を介して、制御情報を入力することも可能となっている。
【０１１７】
状態検知装置２１０は、演算装置２１１と、固定記憶手段（ＲＯＭ）２１２と、一時記憶手段（ＲＡM）２１３と、タイマ２１４と状態出力手段２１５とを備えている。演算装置２１１は、入力手段２０４を用いて蓄電池２０１の温度測定値、電圧測定値及び電流測定値を入力し、これを一時記憶手段２１３に保存する。また、固定記憶手段２１２には、反応速度毎緩和関数ｆｉ（ｔ）や各種状態量の初期値や参照値が格納されている。演算装置２１１は、固定記憶手段２１２に保存された初期値や参照値、及び一時記憶手段２１３に保存された電圧測定値などを用いて、タイマ２１４でカウントされる所定の時間周期で蓄電池２０１の状態検知を行い、結果を状態出力手段２１５に出力するように構成されている。状態出力手段２１５の出力情報は制御装置２０５が用いるための制御パラメータの情報を供給することも可能となっている。
【０１１８】
本参照例の状態検知方法を、図１０に示す流れ図を用いて以下に説明する。まず、ステップＳ２０１において、入力手段２０４を用いて蓄電池の電圧測定値及び電流測定値を入力する。次のステップＳ２０２では、入力した電流測定値から充放電停止が開始されたかを判定する。充放電停止が開始されたと判定されると、ステップＳ２０３では直前の電圧測定値を放電終了時電圧ＶDEまたは充電終了時電圧ＶCEとして一時記憶手段２１３に保存する。そして、ステップＳ２０４において、放電終了時電圧ＶDEまたは充電終了時電圧ＶCEを固定記憶手段２１２に保存されている参照値のＶrefと比較し、参照値Ｖrefより高い場合には次のステップＳ２０５に進む。一方、放電終了時電圧ＶDEまたは充電終了時電圧ＶCEが参照値Ｖrefより低い場合には、放電能力ＣＯＤが不足していると判定し、ステップＳ２１３に進んでＣＯＤ不足を状態出力手段２１５に出力して終了する。
ここでＶrefは、予め別の電池で測定した値（例えば、１２．８Ｖ）である。
【０１１９】
ステップＳ２０４で放電終了時電圧ＶDEまたは充電終了時電圧ＶCEがＶref以上と判定された場合には、ステップＳ２０５で充放電停止中かあるいは充放電が再開されたかを判定する。充放電が再開されたと判定された場合には、状態検知を終了する。一方、充放電停止が継続されている場合には、ステップＳ２０６において電圧測定値をＶmesに設定して一時記憶手段２１３に保存する。次のステップＳ２０７では、停止時安定電圧であるＯＣＶ20hrを選択し、これと電圧測定値をＶmesを用いてステップＳ２０８でΔＶ（ｔ）を算出する。
【０１２０】
ステップＳ２０９では、ステップＳ２０８で算出されたΔＶ（ｔ）を用いて緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化する。フィッティング方法に関しては、最小二乗法などの回帰計算を利用して算出する方法が種々考えられるが、本フィッティングではΔV(２０ｈｒ)＝０となってしまうため、単純に指数関数の和を用いて回帰計算を行うと誤差が大きくなってしまう。そこで、ΔV(２０ｈｒ)＝０付近での接線の傾きを差し引き、ΔV(２０ｈｒ)＞０が常に成り立つような関数（例えば、後述する式（１−１０−４））を導入し、その差分に対して指数関数の和によるフィッティングを行うのが望ましい。
【０１２１】
ステップＳ２１０において、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて所定の状態量（以下ではＳで表す）を推定する。ステップＳ２１１では、推定した状態量Ｓを固定記憶手段２１２に保存されている参照値Ｓrefと比較し、状態量Ｓが所定の条件を満たしていると判定したときはステップＳ２１２に進んでＣＯＤが確保されていることを状態出力手段２１５に出力する。一方、ステップＳ２１１の判定において、状態量Ｓが所定の条件を満たしていないと判定したときはステップＳ２１３に進んでＣＯＤが不足していることを状態出力手段２１５に出力する。
【０１２２】
本参照例の蓄電池の状態検知方法では、式(１−１)のＳＯＣ算出式及びＳＯＣ、ＳＯＨ、ＯＣＶ20hrの初期値に対応した参照値ＳＯＣref(0)、ＳＯＨref(0)、ＯＣＶ20hrref(0)を固定記憶手段２１２に予め保存しておき、これを用いてそれぞれの初期値をＳＯＣ0＝ＳＯＣref(0)、ＳＯＨi0＝ＳＯＨiref(0)、ＯＣＶ20hr0＝ＯＣＶ20hrref(0)と設定する。
【０１２３】
ステップＳ２０１の処理の詳細を図１２に示す。図１２では、予め定められた確認タイミングにタイマーカウント値の確認を行い、決められた測定タイミングに対して、タイマーカウント（ｔ_count）がその測定タイミング値を超えたときに（ステップＳ２０１−２）、入力手段２１４から蓄電池２０１の電圧、電流を入力する（ステップＳ２０１−４）。
【０１２４】
ステップＳ２０２において、蓄電池１の充放電停止を判定する方法の一例を図１３に示す。充放電停止は、ステップＳ２０２−２で測定した電流測定値が固定記憶手段２１２に保存されている所定の閾値以下のときに判定される（ステップＳ２０２−４）が、例えば、制御装置２０５で自動車が駐車又は停車していると判断されたり、あるいは状態検知装置２１０が蓄電池２０１に接続されたことを示す情報が演算装置２１１に入力された場合（ステップＳ２０２−１）、これらの情報を用いて充放電停止を判定することもできる（ステップＳ２０２−３）。
【０１２５】
ステップＳ２０７のＯＣＶ20hrの選択方法を図１４の流れ図に示す。ｎ回目のＯＣＶ20hr算出開始時のＳＯＣn、ＳＯＨnには、前回の算出値ＳＯＣn-1、ＳＯＨn-1を用いる（ステップＳ２０７−１）。蓄電池２０１の現在の温度Ｔは入力手段２０４から入力される測定値を用いる（ステップＳ２０７−２）。これにより選択されるＯＣＶ20hrをＯＣＶ20hrtempとすると、複数のＳＯＣ、ＳＯＨの値および温度を組み合わせたｈ種類の条件で事前に作成された関係式
H（SOC_j,SOH_k,T_l) =ＯＣＶ20hrref(h)  （h,j,k,lは自然数）
を用いて（ステップＳ２０７−４）、ＯＣＶ20hrtempを次式で設定する（ステップＳ２０７−５）。
ＯＣＶ20hrtemp＝ＯＣＶ20hrref(h)
【０１２６】
以下では、簡単のため式(１−５)を下記の４項からなるものとする。
Ｆ（ｔ）＝ｆfast（ｔ）＋ｆslow（ｔ）
＝｛ｆfast1（ｔ）＋ｆfast2（ｔ）｝＋
｛ｆslow1（ｔ）＋ｆslow2（ｔ）｝                  (１−１０)
【０１２７】
１例として例えば、（式１−１０）を
速い緩和速度の関数１：ｆfast1（ｔ）= A*exp(-B*t^C)  （１−１０−１）
速い緩和速度の関数２：ｆfast2（ｔ）= D*exp(-E*t^F)  （１−１０−２）
遅い緩和速度の関数１：ｆslow1（ｔ）= G*exp(-H*t^I)   （１−１０−３）
遅い緩和速度の関数２：ｆslow2（ｔ）= -a /72000*t+b   （１−１０−４））
と表すことによって、ΔV（ｔ）を最適化する関数を作成することが容易となる。但し、演算装置２１１の演算速度や固定記憶手段２１２、一時記憶手段２１３のメモリ容量と、測定センサに要求される精度の条件等によって、この関数を複雑化したもの、あるいは簡略化したものを用いてもよい。
【０１２８】
タイマカウントの経過時間に応じて、ΔＶ(t)からＦn（ｔ）を求める方法（ステップＳ２０９）を、図１５および図１６を用いて説明する。式（１−１０−１）〜（１−１０−４）で示した関数は、４つの基準時間（１０秒、１０００秒、３６０００秒、７２０００秒）で分けられる区間で、それぞれが支配的となるようにフィッティングして各係数が決定される。ここで、基準時間（１０秒、１０００秒、３６０００秒、７２０００秒）は一例であり、蓄電池の反応速度の緩和特性に応じて設定することができる。また、蓄電池内部の反応速度だけでなく、実車での走行条件や休止条件、センサの要求精度等によって、この基準となる時間を変更することができる。
【０１２９】
充放電停止後の経過時間が２０時間より短い場合に、ΔＶ(ｔ)からＦn（ｔ）を求める方法を図１５を用いて説明する。時間ｔが第１の基準時間（１０秒）より短いと判定されたときは（ステップＳ２０９−１）、前回の充放電停止後の算出値Ｆn-1（ｔ）をもとに、Ｆn（ｔ）を次式で算出する（ステップＳ２０９−２）。
Ｆn（ｔ）＝ｆfast1n-1（ｔ）＋ｆfast2n-1（ｔ）＋
ｆslow1n-1（ｔ）＋ｆslow2n-1（ｔ）｝              (１−１１)  
【０１３０】
以下同様に、時間ｔが第１の基準時間以上で第２の基準時間（１０００秒）より短いと判定されたときは（ステップＳ２０９−３）、前回の充放電終了後のＦn-1（ｔ）と最新のデータをもとに、Ｆn（ｔ）を次式で算出する（ステップＳ２０９−４）。
Ｆn（ｔ）＝ｆfast1n（ｔ）＋ｆfast2n-1（ｔ）＋
ｆslow1n-1（ｔ）＋ｆslow2n-1（ｔ）｝              (１−１２)  
【０１３１】
また、時間ｔが第２の基準時間以上で第３の基準時間（３６０００秒）より短いと判定されたときは（ステップＳ２０９−５）、前回の充放電終了後のＦn-1（ｔ）と最新のデータをもとに、Ｆn（ｔ）を次式で算出する（ステップＳ２０９−６）。
Ｆn（ｔ）＝ｆfast1n（ｔ）＋ｆfast2n（ｔ）＋
ｆslow1n-1（ｔ）＋ｆslow2n-1（ｔ）｝              (１−１３)  
【０１３２】
また、時間ｔが第３の基準時間以上で第４の基準時間（７２０００秒）より短いと判定されたときは（ステップＳ２０９−７）、前回の充放電終了後のＦn-1（ｔ）と最新のデータをもとに、Ｆn（ｔ）を次式で算出する（ステップＳ２０９−８）。
Ｆn（ｔ）＝ｆfast1n（ｔ）＋ｆfast2n（ｔ）＋
ｆslow1n（ｔ）＋ｆslow2n-1（ｔ）｝                (１−１４)
上記の式（１−１１）〜（１−１４）から求まったＦn（ｔ）に対し、ｔ＝２０時間を代入して
ＯＣＶ20hrn＝Ｆn（２０hr）
が得られる（ステップＳ２０９−１１）。
【０１３３】
時間ｔが第４の基準時間以上（例えば20時間）と判定されたときは（ステップＳ２０９−７）、図１６に示すように、最新のＶmes（２０ｈｒ）から求められたＯＣＶ20hrtempと、これまで記録したΔＶ(t)（ΔＶ(t)tempとする）をもとに
ΔＶn(t)＝ΔＶ(t)temp＋ＯＣＶ20hrtemp−ＯＣＶ20hrn          （１−１５）
として、ΔＶn(t)を算出し（ステップＳ２０９−１３）、Ｆn（ｔ）を次式で算出する（ステップＳ２０９−１５）。
Ｆn（ｔ）＝ｆfast1n（ｔ）＋ｆfast2n（ｔ）＋
ｆslow1n（ｔ）＋ｆslow2n（ｔ）｝                  (１−１６)  
【０１３４】
図１７は、図１５及び図１６の処理で算出されて一時記憶手段２１３に保存されたｆi(t)と、予め固定記憶手段２１２に保存された参照値ｆiref（ｔ）、ＳＯＨirefを用いて、ＳＯＨin、ＳＯＣを算出するステップＳ２１０の処理の流れを示している。上記で得られたＯＣＶ20hrnと参照値ｆiref（ｔ）とＳＯＨirefと温度Ｔnとを各記憶手段２１２，２１３から読み出し（ステップＳ２１０−１、２）、固定記憶手段２１２に保存されている関数Ｉ（ＯＣＶ20hr_n, ＳＯＨin，Ｔn)＝ＳＯＣref_nの関係式にそれぞれの値を代入することによってＳＯＣref_nを算出し（ステップＳ２１０−６）、これからＳＯＣn＝ＳＯＣref_nを算出する（ステップＳ２１０−７）。
【０１３５】
本参照例の蓄電池の状態検知方法における緩和関数Ｆ（ｔ）の最適化の一例として、緩和関数Ｆ（ｔ）を式(１−１０)のように表したときの各項の変化の一例を図１８に示す。図１８は、横軸を充放電終了からの経過時間としたときのΔＶ（ｔ）（＝Ｆ（ｔ））の変化を示すグラフであり、符号２５１〜２５４はそれぞれ式(１−１０)の各項（ｆfast1（ｔ）、ｆfast2（ｔ）、ｆslow1（ｔ）、ｆslow2（ｔ））の変化を示している。また、符号２５０が真値を示しており、符号２５５が式(１−１０)から算出されたＦ（ｔ）の値を示している。本参照例のＦ（ｔ）を用いることにより、ΔＶ（ｔ）を高精度に予測できることが示されている。
【０１３６】
以下では、遅い反応速度の成層化度合い(電解液の拡散等)を式(１−７)のＳＯＨ1（ｉ＝１）とし、ｎ回目の充放電後のＳＯＨ1nを、
ＳＯＨ1n＝ｆslown（ｔ）／ｆslowref＊ＳＯＨ1ref
＝｛ｆslow1n（ｔ）＋ｆslow2n（ｔ）｝／
｛ｆslow1 ref（ｔ）＋ｆslow2 ref（ｔ）｝＊ＳＯＨ1ref
(１−１７)
で算出するものとする。上記では、式(１−７)のｆin（ｔ）、ｆiref（ｔ）をさらに２つの項の和｛ｆslow1n（ｔ）＋ｆslow2n（ｔ）｝、｛ｆslow1 ref（ｔ）＋ｆslow2 ref（ｔ）｝から算出されるものとしている。
【０１３７】
一例として、古河バッテリー製のサイズ型番：55D23の液式鉛蓄電池を用いて、環境温度２５℃、ＤＯＤ（Depth of discharge）１０%の条件下で、未使用状態から充放電サイクルを２０回、５０回および１００回実施した。２０サイクルの充放電後、５０サイクルの充放電後、および１００サイクルの充放電後の測定データをもとに、２０サイクル時を基準として、充放電停止から５時間経過（ｔ＝５時間）したときのＯＣＶ変化量ｆin（５hr）からＳＯＨ1nが次式のように算出される。
ＳＯＨ150＝｛ｆslow150（５hr）＋ｆslow250（５hr）｝／
｛ｆslow120（５hr）＋ｆslow220（５hr）｝＊ＳＯＨ120    (１−１８)
ＳＯＨ1100＝｛ｆslow1100（５hr）＋ｆslow2100（５hr）｝／
｛ｆslow120（５hr）＋ｆslow220（５hr）｝＊ＳＯＨ120    (１−１９)
【０１３８】
図１９に、測定データから算出したｆslown（ｔ）／ｆslow20（ｔ）を示す。符号２６１、２６２、２６３がそれぞれｆslow20（ｔ）、ｆslow50（ｔ）、ｆslow100（ｔ）を示しており、符号２６４、２６５がそれぞれｆslow50（ｔ）／ｆslow20（ｔ）、ｆslow100（ｔ）／ｆslow20（ｔ）を示している。同図より、例えばｔ＝１８０００秒の時点で
｛ｆslow150（５hr）＋ｆslow250（５hr）｝／
｛ｆslow120（５hr）＋ｆslow220（５hr）｝
＝Ｆslow50（５hr）／Ｆslow20（５hr）
＝１．５２
【０１３９】
同様に、
ｆslow100（５hr）／ｆslow20（５hr）
＝１．６３
が得られる。このように、充放電サイクル数に応じた電池状態の変化をＯＣＶの変化量Ｆ（ｔ）から捉えることが可能となる。
【０１４０】
また、一例として充放電終了後２０時間経過したときのＯＣＶは、充放電サイクル数２０、５０、１００に対し
ＯＣＶ20hr20＝１２．８９６［Ｖ］
ＯＣＶ20hr50＝１３．０３２［Ｖ］
ＯＣＶ20hr100＝１３．０３６［Ｖ］
上記のｆslown（ｔ）／ｆslow20（ｔ）とＯＣＶ20hr20との関係を図２０に示す。図２０に示す結果を、同種の蓄電池のＯＣＶ20hrを推定する安定ＯＣＶ推定式に用いることができる。
【０１４１】
上記説明の通り、本発明によれば速度の異なる反応過程による劣化を評価して状態検知を行う蓄電池の状態検知方法を提供することができる。電池の劣化度ＳＯＨを検知することによって、残容量ＳＯＣを精度良く検知することが可能になる。
【０１４２】
第２参照例に係る蓄電デバイスの状態検知方法を、図２１を用いて以下に説明する。図２１は、本参照例の状態検知方法による処理の流れを示す流れ図である。本参照例では、第１の参照例のステップＳ２０４で放電終了時電圧ＶDEまたは充電終了時電圧ＶCEをもとにＣＯＤを判定した後に、ステップＳ２２１で充放電停止時の残容量ＳＯＣstopnを用いてＣＯＤを判定するようにしている。すなわち、ステップ２２１では、残容量ＳＯＣstopnを固定記憶手段２１２に保存されている参照値のＳＯＣstoprefと比較し、残容量ＳＯＣstopnが参照値ＳＯＣstopref以上の場合には次のステップＳ２０５以降に進み、参照値ＳＯＣstoprefより小さい場合にはＣＯＤが不足していると判定してステップＳ２１３に進む。これにより、蓄電池２０１の放電能力をさらに高精度に判定することができる。
【０１４３】
充放電停止時の残容量ＳＯＣstopnの算出方法を、図２２を用いて説明する。前記の充放電停止時に算出されたＳＯＣstopn-1に対し、その後充放電を再開してから今回の充放電停止までの間に増減したＳＯＣ（これを残容量増減量ΔＳＯＣとする）を補正することで、今回の充放電停止時の残容量ＳＯＣstopnを算出することができる。残容量増減量ΔＳＯＣは、前回の充放電再開から今回の充放電停止までの間の蓄電池１の充放電電流を積算することで算出することができる。
【０１４４】
本参照例では、上記のように算出したΔＳＯＣに対し、さらに所定の補正を行うことで、残容量増減量をさらに高精度に算出できるようにしている。本参照例の状態検知方法においては、充放電停止時の残容量ＳＯＣstopnを次式で算出している。
ＳＯＣstopn＝ＳＯＣstopn-1＋ΔＳＯＣ＊η1n-1＊η2n-1      （１−２０）
ここで、η1n-1は図２２（ａ）に示すように、遅い緩和速度の関数ｆslow（１０ｈｒ）（式（１−１０−３）のｆslow1または式（１−１０−４）のｆslow2）に依存して決定される補正係数であり、η2n-1は図２２（ｂ）に示すように、充電終了時電圧ＶCEnに依存して決定される補正係数である。これらの補正係数は、蓄電池２０１の充電効率を補正するものである。
【０１４５】
本発明の第３の参照例に係る蓄電デバイスの状態検知方法を、図２３を用いて以下に説明する。図２３は、本参照例の状態検知方法による処理の流れを示す流れ図である。本参照例では、図２３に示した第２の参照例の処理において、ステップＳ２１０、Ｓ２１１の処理方法を変更してステップＳ２３０としている。第２の参照例のステップＳ２１０、Ｓ２１１では（第１の参照例でも同じ）、所定の状態量Ｓを算出して固定記憶手段２１２に保存されている参照値Ｓrefと比較することで、状態量Ｓが放電能力を維持していることを示す条件を満たしているかを判定していた。これに対し、本参照例のステップＳ２３０では、状態量Ｓを反応速度毎に評価して反応速度毎に放電能力維持の条件を満たしているかを判定するようにしている。また、遅い反応速度と速い反応速度の比率に基づく判定も行うようにしている。
【０１４６】
状態量Ｓとして劣化度ＳＯＨを一例に、反応速度毎の判定及び遅い反応速度と速い反応速度の比率に基づく判定の方法を以下に説明する。反応速度毎の劣化度ＳＯＨfastn、ＳＯＨslownは、式（１−７）を用いて以下のように算出することができる。
ＳＯＨfastn’＝｛ｆfastn（ｔ）／ｆfastref_n（ｔ）｝＊ＳＯＨfastref
（１−２１）
ＳＯＨslown＝｛ｆslown（ｔ）／ｆslowref_n（ｔ）｝＊ＳＯＨslowref
（１−２２）
さらに、反応速度毎の劣化度ＳＯＨfastn、ＳＯＨslownを統合した全体のＳＯＨnは、式（１−８）のように表され、例えば式（１−８−１）から算出することができる。
【０１４７】
遅い反応速度と速い反応速度の比率に基づいて算出される劣化度ＳＯＨfast/slownについても、上記と同様に次式で算出することができる。
ＳＯＨfast/slown＝｛ｆfast/slown（ｔ）／ｆfast/slowref_n（ｔ）｝
＊ＳＯＨfast/slow_ref                  （１−２３）
遅い反応速度と速い反応速度の比率に基づいて算出される劣化度ＳＯＨfast/slownは、図２４に一例を示すように、遅い反応速度と速い反応速度との比率を用いることによって、速い反応速度の過渡事象または遅い反応速度の過渡事象のいずれか変化の大きな事象に基づく劣化度の変化を評価することが可能となる。
【０１４８】
上記の式（１−２１）で算出したＳＯＨfastn’に対しては、充放電停止時の状態量である残容量ＳＯＣstopn及び充電終了時電圧ＶCEnの影響を補正するために、補正後の劣化度ＳＯＨfastnを次式で算出している。この補正は、速い反応速度に対してＳＯＨfastnが図２５に示すような変化を示すことを補正するものである。
ＳＯＨfastn＝ＳＯＨfastn’＊α1n＊α2n                        （１−２４）
補正パラメータα1n、α2nは、残容量ＳＯＣstopn及び充電終了時電圧ＶCEnに対し、例えば図２６（ａ）、（ｂ）に示すような変化を示す。そこで、図２６（ａ）、（ｂ）に示す変化を所定の関数（高速過渡変化補正量算出式）で表すことで、残容量ＳＯＣstopn及び充電終了時電圧ＶCEnから補正パラメータα1n、α2nを算出するようにすることができる。
【０１４９】
上記では、ＳＯＨfastnの補正について説明したが、ＳＯＨslownについても、例えば補正パラメータβ1n、β2nを算出する式を事前に作成し、これを用いて同様に補正するようにすることが可能である。
【０１５０】
上記のようにして算出したＳＯＨfastn、ＳＯＨslown、及びＳＯＨfast/slownを用い、図２７に示すようにそれぞれの参照値と比較することで、蓄電池１のＣＯＤを判定することができる。図２７では状態量をＳfast等で表しているが、ＳＯＨを評価するときはこれをＳＯＨfastn等に置き換えて用いる。ステップＳ２３１では、式（１−２２）を用いてＳＯＨslownを算出し、ステップＳ２３２では参照値ＳＯＨslowref_nと比較する。その結果、ＳＯＨslownがＳＯＨslowref_n未満のときはＣＯＤが不足と判定してステップＳ２１３に進み、それ以外のときは次のステップＳ２３３に進む。
【０１５１】
同様にして、ステップＳ２３３、Ｓ２３４ではＳＯＨfastnを判定し、ステップＳ２３５、Ｓ２３６ではＳＯＨfast/slownを判定する。そして、いずれでも所定の条件を満たす場合に、ステップＳ２１２に進んでＣＯＤが維持されていると判定する。本参照例では、図２３及び２７に示すような処理を行うことにより、蓄電池１の状態検知を高精度に行うことが可能となる。
【０１５２】
上記では、蓄電デバイスの状態量としてＳＯＣ，ＳＯＨを算出し、これを用いて状態検知を行う参照例について説明した。本発明の蓄電デバイスの状態検知方法では、これに限らず蓄電デバイスの放電能力に関わるその他の状態量を用いることができる。ＳＯＣ，ＳＯＨ以外に、蓄電デバイスの放電能力の判定に利用可能な状態量として、蓄電デバイス内の電解液の濃度変化量がある。電解液の濃度は充放電に伴って変化しており、充放電停止後も安定するまでに時間がかかる。
【０１５３】
そこで、電解液濃度変化量を状態検知に用いるために、緩和関数Ｆ（ｔ）の各項ｆfast（ｔ）、ｆslow（ｔ）及びｆfast（ｔ）/ｆslow（ｔ）に対する電解液濃度変化量を算出する濃度変化量算出式を事前に作成して固定記憶手段２１２に保存しておく。そして、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて濃度変化量算出式から電解液濃度変化量を算出し、これが所定の条件を満たしているか否かを判定することで状態検知を行うようにすることができる。蓄電デバイスの状態検知方法に、さらに電解液濃度変化量を用いるようにすることで、高精度な状態検知が可能となる。
【０１５４】
蓄電デバイスの放電能力の判定に利用可能な別の状態量として、電解液の濃度分布の偏り（成層化）の変化がある。蓄電デバイスの電解液の濃度分布の一例を図２８に示す。図２８は、正極２９１と負極２９２とを中心に電解液２９３の濃度分布が変化して成層化２９４が形成されている状態を模式的に示している。蓄電デバイスでは、充放電に伴って電解液の濃度分布が変化して同図に示すような成層化２９４が形成される。この成層化には、電解液の液面に対して横方向（矢印２９５）の濃度分布の偏りである横成層化と、電解液の液面に対して縦方向（矢印２９６）の濃度分布の偏りである縦成層化がある。この成層化の変化は、充放電によって電解液濃度が変化するのに伴って生じており、電解液濃度の変化と同様に充放電停止後安定するまでに時間がかかる。
【０１５５】
そこで、成層化変化量を状態検知に用いるために、緩和関数Ｆ（ｔ）の各項ｆfast（ｔ）、ｆslow（ｔ）及びｆfast（ｔ）/ｆslow（ｔ）に対する成層化変化量を算出する成層化変化量算出式を事前に作成して固定記憶手段２１２に保存しておく。そして、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて成層化変化量算出式から成層化変化量を算出し、これが所定の条件を満たしているか否かを判定することで状態検知を行うようにすることができる。蓄電デバイスの状態検知方法に、さらに成層化変化量を用いるようにすることで、高精度な状態検知が可能となる。
【０１５６】
蓄電デバイスの放電能力の判定に利用可能なさらに別の状態量として、電解液の液面に対して横方向の濃度分布の偏り（横成層化）の変化がある。この横成層化の変化は、充放電によって電解液濃度が変化するのに伴って生じており、電解液濃度の変化と同様に充放電停止後安定するまでに時間がかかる。
【０１５７】
そこで、横成層化変化量を状態検知に用いるために、緩和関数Ｆ（ｔ）の各項ｆfast（ｔ）、ｆslow（ｔ）及びｆfast（ｔ）/ｆslow（ｔ）に対する横成層化変化量を算出する横成層化変化量算出式を事前に作成して固定記憶手段２１２に保存しておく。そして、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて横成層化変化量算出式から横成層化変化量を算出し、これが所定の条件を満たしているか否かを判定することで状態検知を行うようにすることができる。蓄電デバイスの状態検知方法に、さらに横成層化変化量を用いるようにすることで、高精度な状態検知が可能となる。
【０１５８】
蓄電デバイスの放電能力の判定に利用可能なさらに別の状態量として、電解液の液面に対して横方向及び縦方向の濃度分布の偏り（横成層化、縦成層化）の変化がある。これを縦横成層化変化量とするとき、縦横成層化変化量は充放電によって電解液濃度が変化するのに伴って生じており、電解液濃度の変化と同様に充放電停止後安定するまでに時間がかかる。
【０１５９】
そこで、縦横成層化変化量を状態検知に用いるために、緩和関数Ｆ（ｔ）の各項ｆfast（ｔ）、ｆslow（ｔ）及びｆfast（ｔ）/ｆslow（ｔ）に対する縦横成層化変化量を算出する縦横成層化変化量算出式を事前に作成して固定記憶手段１２に保存しておく。そして、最適化された緩和関数Ｆ（ｔ）を用いて縦横成層化変化量算出式から縦横成層化変化量を算出し、これが所定の条件を満たしているか否かを判定することで状態検知を行うようにすることができる。蓄電デバイスの状態検知方法に、さらに縦横成層化変化量を用いるようにすることで、高精度な状態検知が可能となる。
【０１６０】
充放電停止後の別の状態検知方法について、さらに詳細に説明する。
充放電停止後に蓄電デバイスの状態検知を行う場合、それ以前の充放電履歴等によって過渡変化が大きく異なってくるため、充放電履歴の影響を強く受けて放電能力等を高精度に判定することが困難になるといった問題があった。
【０１６１】
例えば、自動車に搭載された蓄電池では、車両運行中にさまざまな充放電が繰り返されるため、蓄電池中の電解液に生じる泳動、沈殿、対流、拡散なども車両運行条件によってさまざまに異なっている。そのため、充放電停止後の蓄電池の過渡変化は、それまでの車両運行条件によって異なり、同等あるいは傾向が同じとみなせるような再現性のある停止状態を作り出すことはできない。特許文献１に記載の状態検知方法のように、充放電停止後の過渡変化を異なる時定数の成分に分けて状態検知を行う場合でも、充放電停止後の蓄電池の過渡変化が大きく異なると、各時定数成分を高精度に求めることが困難となり、蓄電池の状態検知を高精度に行うのが困難になるといった問題があった。
【０１６２】
そこで、これらの問題を解決するために、蓄電デバイスの停止前の充放電の影響を低減させて状態検知を行う蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を提供する。
【０１６３】
第４の参照例の蓄電デバイスの状態検知方法では、蓄電デバイスの放電能力を適切に維持できるようにするために、蓄電デバイスの状態検知を適宜行うための状態検知モードを設けている。状態検知モードは、蓄電デバイスを備えたシステムにおいて、例えば運転を停止して蓄電デバイスの充放電が停止された時点や、充放電が停止された後相当の時間が経過した時点等において、ユーザあるいは保守員等によって実行されるものである。蓄電デバイスに対し状態検知モードが要求されると、該蓄電デバイスの状態検知を高精度に行うものである。
【０１６４】
以下では、蓄電デバイスとして車両に搭載されたバッテリを一例に、本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法及び状態検知装置について説明する。但し、以下で説明する内容は、車載バッテリに限らず、太陽光発電や風力発電などに用いられる蓄電デバイスや、安定化電源、補助電源等のバックアップ電源に用いられる蓄電デバイスにも同様に適用できるものである。
【０１６５】
本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を、図２９、図３０を用いて以下に説明する。図２９は、本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法の概略を説明するための流れ図であり、図３０は、本参照例の蓄電デバイスの状態検知装置のブロック図である。
【０１６６】
本参照例の状態検知装置４００は、車両３１０に搭載されて蓄電デバイス（蓄電池）３１１の状態検知を行うものであり、信号入力手段４０１、出力表示手段４０２、測定手段４０３、及び状態検知部４１０を備えている。蓄電デバイス３１１には車載電気機器等の負荷３１２が接続されており、さらにオルタネータ等の車載充電器３１４が接続されている。信号入力手段４０１は、運転者等のユーザが状態検知モードを要求するための信号（以下では状態検知モード開始信号と称する）を入力するのに用いるものであり、出力表示手段４０２は、状態検知を行った結果等をユーザに通知するのに用いる。信号入力手段４０１及び出力表示手段４０２は、ともに運転者が使用するものであることから、運転席またはその近傍に設けるのがよい。
【０１６７】
状態検知部４１０は、測定手段４０３から蓄電デバイス３１１の電圧、電流等の測定値を入力し、これを用いて蓄電デバイス３１１の状態検知を高精度に行う処理を行っている。また、状態検知部４１０は状態検知モード用スイッチ４１１を具備しており、信号入力手段４０１から状態検知モード開始信号を入力する代わりに、状態検知モード用スイッチ４１１をオンにすることで、状態検知モード開始信号が状態検知部４１０に出力される。状態検知モード用スイッチ４１１は、定期点検時等のメンテナンス時に保守員等が蓄電デバイス３１１の状態検知を速やかに行えるように設けられたものである。
【０１６８】
状態検知部４１０は、状態検知を行う前に蓄電デバイス３１１に対し所定容量の充電（以下では状態検知前充電と称する）を行わせるように構成されている。すなわち、状態検知部４１０が制御手段３１３に対し蓄電デバイス３１１の状態検知前充電を要求すると、制御手段３１３がエンジンを起動させて車載充電器３１４を動作させ、これにより蓄電デバイス３１１に所定容量の充電を行わせるように制御する。あるいは、上記の蓄電デバイス３１１の状態検知前充電を保守員等が行うことも可能となっている。この場合には、状態検知前に保守員等が蓄電デバイス３１１に外部充電器３２０を接続して充電させる。状態検知部４１０は、車載充電器３１４あるいは外部充電器３２０による状態検知前充電が行われた後に、蓄電デバイス３１１の状態検知を行うように構成されている。なお、状態検知部４１０と信号入力手段４０１、出力表示手段４０２、測定手段４０３、及び制御手段３１３との間の通信手段として、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）またはＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信バスを用いることができる。
【０１６９】
次に、図２９に示す流れ図を用いて、本参照例の状態検知方法の概要を説明する。本参照例の状態検知装置４００を用いて蓄電デバイス３１１の状態検知を行う場合には、まず、状態検知部４１０に状態検知モード開始信号を入力する（ステップＳ３０１）。これにより、状態検知部４１０では、所定の状態検知許可条件が成立しているかの判定を行う（ステップＳ３０２）。この状態検知許可条件として、少なくとも蓄電デバイス３１１が充放電を停止していることを含む。
【０１７０】
ステップＳ３０２で状態検知許可条件が成立していると判定されると、ステップＳ３０３で状態検知モードがオンに設定され、次のステップＳ３０４で蓄電デバイス３１１に対し状態検知前充電が行われる。状態検知前充電が終了すると、状態検知部４１０で蓄電デバイス３１１の状態検知が行われる（ステップＳ３０５）。状態検知として、例えば蓄電デバイス３１１の残容量ＳＯＣを推定し、これをもとに蓄電デバイス３１１の放電能力を判定することができる。状態検知の処理により蓄電デバイス３１１の放電能力が判定されると、その結果が出力表示手段４０２に出力され、ユーザや保守員等に通知される（ステップＳ３０６）。一方、ステップＳ３０２で状態検知許可条件が不成立と判定されると、ステップＳ３０３〜Ｓ３０６の処理を行わないで終了する。
【０１７１】
以下では、状態検知部４１０において行われる蓄電デバイス３１１の状態検知方法について説明する。バッテリ３１１の充放電停止後の過渡変化は、速度の異なる反応過程を含んでいることから、充放電停止後のバッテリ３１１の放電能力を高精度に判定するためには、反応速度毎の状態変化を評価することができる方法を用いて状態検知を行うのがよい。例えば、充放電停止後のバッテリの電圧変化ΔＶ（ｔ）を、反応速度の違いに応じてｍ個の多項式からなる関数（以下では緩和関数と称する）Ｆ（ｔ）を用いて次式のように表すことができる。
【０１７２】
ΔＶ（ｔ）＝Ｆ（ｔ）
＝ｆ1（ｔ）＋ｆ2（ｔ）＋・・・ｆm（ｔ）＝Σｆi（ｔ）  (２−１)
ここで、電圧変化量ΔＶ（ｔ）は、状態検知前充電を終了してから時間ｔが経過したときの電圧測定値Ｖmes（ｔ）と、充放電停止後十分な時間（例えば２０時間）経過して略一定となったときの停止時安定電圧（以下ではＯＣＶ20hrとする）との差を表している。
ΔＶ（ｔ）＝Ｖmes（ｔ）―ＯＣＶ20hr                            (２−２)  
本参照例では、上式を用いて状態検知を行うものとする。
【０１７３】
上記の緩和関数Ｆ（ｔ）では、各項ｆi（ｔ）がバッテリ３１１の反応速度の異なる緩和過程の電圧変化への寄与分を示しており、以下では反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）とする。各ｆi（ｔ）は、バッテリ３１１の状態量である劣化度ＳＯＨ、残容量ＳＯＣ(イオン濃度)、および温度Ｔに依存する関数である。電圧測定値Ｖmes（ｔ）からΔＶ（ｔ）を算出し、式（２−１）を電圧測定値Ｖmes（ｔ）から算出したΔＶ（ｔ）で最適化することで、各反応速度毎緩和関数ｆi（ｔ）を決定することができる。
【０１７４】
本参照例の状態検知方法は、状態検知前充電の終了後所定の周期で蓄電デバイス３１１の電圧測定値を入力し、電圧測定値を入力する毎に緩和関数Ｆ（ｔ）の最適化を行って更新している。ｎ回目に測定した電圧測定値を用いて最適化されたときの反応速度毎緩和関数をｆin（ｔ）とするとき、ｆin（ｔ）は次式のように表すことができる。
ｆin（ｔ）＝ｆiref（ｔ）＊｛ＳＯＣn／ＳＯＣref｝
＊｛ＳＯＨin／ＳＯＨiref｝＊Ｇ（Ｔ）                  (２−３)
ここで、ｆiref（ｔ）、ＳＯＣref，およびＳＯＨirefは、それぞれ所定の基準状態における反応速度毎緩和関数、残容量ＳＯＣ，および反応速度毎の劣化度ＳＯＨを表し、Ｇ（Ｔ）は蓄電デバイスの温度Ｔに対する依存性を表している。式（２−３）より、ｎ回目の電圧測定値を用いて推定される残容量ＳＯＣn及び反応速度毎劣化度ＳＯＨinを算出することができる。ＳＯＣnより蓄電デバイス３１１の放電能力を判定することができる。また、反応速度毎劣化度ＳＯＨinを全反応速度について積算した劣化度ＳＯＨより、蓄電デバイス３１１の劣化度を判定することができる。
【０１７５】
式（２−１）に示す緩和関数Ｆ（ｔ）の最適化を高精度に行うためには、状態検知を行う時点の過渡変化が、常に同等あるいは傾向が同じとみなせるような再現性のある状態であることが好ましい。そこで、本参照例の蓄電デバイス３１１の状態検知方法では、状態検知を行う前にその充放電状態をできるだけ再現性のある状態に移行させ、その後に状態検知を行うようにしている。状態検知開始前の充放電状態をできるだけ再現性のある状態に移行させるために、本参照例では、図２９のステップＳ３０４において所定容量の充電（状態検知前充電）を行っており、その後に電圧変化等の測定を行って状態検知を行うようにしている。
【０１７６】
蓄電デバイス３１１を再現性のある状態に移行させるための適切な状態検知前充電の容量として、車両運行中の充放電に伴う電解液の電気泳動のうち、放電に伴う電気泳動の影響を打ち消すのに十分な容量とするのが好ましい。これにより、状態検知前充電が車両運行中の放電による影響を低減し、状態検知時は充電分極に伴う電圧変化を測定するようにすることができる。以下では、状態検知前充電として適切な容量を、自動車の蓄電池を対象として説明する。
【０１７７】
自動車の実際の走行では、充放電容量が任意にかつ頻繁に変化するため、走行中の充放電容量を測定して積算し、これをもとに状態検知前充電の容量を決定する方法が考えられる。しかしながら、走行中の充放電容量を積算する方法では、必ずしも精度の高い充放電容量が得られず、状態検知モードに移行したときに適切な充電容量を決定するのが難しい。また、アイドリングストップが繰り返し行われるなど、大容量の放電が行われた後に状態検知モードに移行した場合には、状態検知前充電の必要容量が大きくなってしまうおそれがあり、その場合には充電に要する時間が長くなってしまう等の問題がある。
【０１７８】
そこで、本参照例の状態検知方法では、走行中の充放電を積算したものを用いて状態検知前充電の容量を決めるのではなく、対象の蓄電デバイス毎に充電時の過渡変化を事前に調べ、それをもとに状態検知前充電の容量を予め決めておくようにしている。一例として、古河電池製蓄電池５５Ｂ２４（３６［Ａｈ］）を搭載した車両の場合では、１〜２時間程度通常の走行を行ったとき、走行中の蓄電池の充放電容量（ΔＳＯＣ）の大きさ（絶対値）が０．５％以下となる。
【０１７９】
そこで、状態検知前充電の容量として、このような走行時の充放電量より十分大きい容量とすることで、状態検知モードに移行する前の充放電の影響を十分に低減することができる。その結果、本参照例の状態検知方法では、状態検知を行うときの蓄電池状態が、状態検知前充電によって生じる過渡変化に支配されるため、再現性のある過渡状態になっているということができる。状態検知前充電を行った後の蓄電池の過渡変化が、直前の走行時の充放電容量の大きさによってどのように変化するかを、図３１を用いて説明する。図３１は、運転中から停止後の状態検知時の蓄電池の電流及び電圧の変化を示しており、運転中の充放電容量と状態検知前充電容量との大小関係によって過渡変化がどのように変化するかを模式的に示したグラフである。ここでは、状態検知前充電容量を定格容量の５％としている。
【０１８０】
図３１（ａ）は、運転中の充放電容量に比べて状態検知前充電の容量が大きい場合の電流、電圧の変化を示し、図３１（ｂ）は、運転中の充放電容量と状態検知前充電容量が同程度の場合の電流、電圧の変化を示し、図３１（ｃ）は、運転中の充放電容量が状態検知前充電容量より大きい場合の電流、電圧の変化を示している。図３１（ａ）に示す状態検知前充電容量の方が大きい場合として、運転中の充放電容量を１％以下としている。この場合には、運転中の充放電の影響が状態検知前充電によって低減される結果、状態検知前充電後の電圧変化が単調に減少して安定電圧に収束する傾向を示す。
【０１８１】
また、図３１（ｂ）に示す運転中の充放電容量と状態検知前充電容量が同程度の場合として、運転中の充放電容量を１％以上５％以下としている。この場合にも、運転中の充放電の影響を状態検知前充電によって低減することができ、状態検知前充電後の電圧変化は、図３１（ａ）と同様に単調に減少して安定電圧に収束する傾向を示す。さらに、図３１（ｃ）に示す運転中の充放電容量が状態検知前充電容量より大きい場合には、状態検知前充電を終了した後も電圧が単調増加の傾向にあり、図３１（ａ）、（ｂ）と全く異なる傾向を示す。
【０１８２】
車両走行時の充放電容量は、通常は１％程度以下であり、状態検知前充電容量を５％とした場合には、通常の車両走行時の充放電による充放電分極の影響を十分に低減することができる。その結果、状態検知前充電を行った後の状態検知では、５％容量の充電による図３１（ａ）、（ｂ）に示すような過渡変化をもとに放電能力を検知することになる。式（２−１）の緩和関数Ｆ（ｔ）として、５％容量の充電による過渡変化を最適に近似できるような関数形を用いることで、緩和関数Ｆ（ｔ）を用いた状態検知を高精度に行うことが可能となる。
【０１８３】
これに対し、図３１（ｃ）に示すような運転中の充放電容量が状態検知前充電容量より大きくなる場合には、安定電圧より低い電圧が測定されるので、これを検知することで放電能力が低下していることをユーザ等に通知することができる。運転中の放電容量が大きくなる一例として、アイドリングストップを短期間に繰り返し行った後に運転を停止した場合がある。電圧測定値が安定電圧より低くなるのは、運転中の放電量が特に大きい場合のほか、蓄電池１１の劣化が進んでいたり、長期間放置されていた場合等もある。このような場合でも、本参照例の状態検知方法により容量低下（容量不足）や劣化の増大を検出することができる。
【０１８４】
なお、状態検知前充電の容量は、通常の車両走行としてどのような走行形態までを対象とするかによって異なる値を設定することができ、また車両に搭載される蓄電池のサイズ、特性等を考慮して決定するのがよい。例えば、アイドリングストップによる放電も対象として状態検知前充電の容量を設定する場合には、アイドリングストップ時に放電される容量以上の充電容量を設定するのが好ましい。運転中の放電容量より大きな充電を行うようにすることで、図３１（ａ）、（ｂ）に示すように、状態検知時の電圧が単調減少するような過渡状態で状態検知を行うことができる。
【０１８５】
図２９を用いて概略を説明した本参照例の状態検知方法について、以下では図３２、３３を用いてさらに詳細に説明する。図３２は、状態検知モードが要求されてから状態検知前充電が終了するまでの処理を説明するための流れ図である。図３２（ａ）は、運転者等が信号入力手段４０１から状態検知モード開始信号を入力したときの処理の流れを示しており、図３２（ｂ）は、保守員等が状態検知モード用スイッチ４１１をオンにしたときの処理の流れを示している。
【０１８６】
信号入力手段４０１から状態検知モード開始信号を入力する場合、あるいは状態検知モード用スイッチ４１１をオンにする場合のいずれも、誤操作で信号入力が行われるおそれがある。そこで、図３２（ａ）では誤操作を防止するように構成したときの処理の流れについて説明し、図３２（ｂ）では誤操作防止を考慮しないときの処理の流れについて説明する。但し、図３２（ｂ）でも図３２（ａ）と同様に誤操作を防止するように構成することができ、また図３２（ａ）で誤操作防止の処理を省略することも可能である。
【０１８７】
図３２（ａ）において、信号入力手段４０１から状態検知モード開始信号が入力されると（ステップＳ３１１）、この信号が状態検知部４１０に出力される。状態検知部４１０は、状態検知モード開始信号を入力すると、状態検知が要求されたことを確認するための確認メッセージを出力表示部４０２に表示する（ステップＳ３１２）。確認メッセージに基づき、例えば信号入力手段４０１から確認信号が入力されると（ステップＳ３１３）、次に所定の状態検知許可条件が成立しているか判定する（ステップＳ３１４）。
【０１８８】
上記の状態検知許可条件として、少なくとも蓄電池３１１が充放電を行っていないことが要求される。蓄電池３１１が充放電を行っていないことを判定する方法として、例えば車両３１０が停止状態にある（キースイッチがオフの位置にある）ことを確認する。また、状態検知部４１０と周辺装置との通信が可能か、測定手段４０３からの測定値が正常範囲内の値を示すか、エンジンを起動させて車載充電器３１４を正常に動作させることができるか、等を確認させるようにし、いずれかが異常となっている場合も、状態検知許可条件を不成立にするようにしてもよい。
【０１８９】
ステップＳ３１４の判定の結果、状態検知許可条件が成立している場合には、ステップＳ３１５で状態検知モードをオンに設定する。このとき、状態検知モードがオンになったことを出力表示手段４０２に表示させるようにしてもよい。ステップＳ３１６では、車載充電器３１４を用いて蓄電池３１１に対し状態検知前充電を開始させる。車載充電器３１４を用いた状態検知前充電は、状態検知部４１０が制御手段３１３に対して所定容量の充電を要求し、制御手段３１３がエンジンを起動して車載充電器３１４を動作させて行う。
【０１９０】
一方、ステップＳ３１４の判定で状態検知許可条件が不成立の場合には、ステップＳ３１５、Ｓ３１６の処理を行わないで終了する。このとき、状態検知許可条件のどれが不成立となったかを出力表示手段４０２に表示させるようにしてもよい。
【０１９１】
次に、状態検知モード用スイッチ４１１をオンにして状態検知を開始する処理の流れを、図３２（ｂ）を用いて説明する。保守員等が状態検知モード用スイッチ４１１をオンにすると（ステップＳ３２１）、状態検知モード開始信号が状態検知部４１０に出力される。状態検知部４１０は、状態検知モード開始信号を入力すると次に所定の状態検知許可条件が成立しているか判定する（ステップＳ３２２）。状態検知許可条件は、図３２（ａ）の場合と同じとすることができる。
【０１９２】
ステップＳ３２２の判定の結果、状態検知許可条件が成立している場合には、ステップＳ３２３で状態検知モードをオンに設定し、ステップＳ３２４では、外部充電器３２０を用いて蓄電池３１１に対し状態検知前充電を開始させる。外部充電器３２０による充電は、保守員等が行う。そこで、ステップＳ３２４では出力表示手段４０２に充電開始要求のメッセージを表示し、保守員等がこれを確認して充電を行うようにするのがよい。また、所定容量の充電が終了すると、保守員等が状態検知モード用スイッチ４１１を操作するか、あるいは信号入力手段４０１から状態検知前充電が終了したことを通知する信号を入力するようにしてもよい。
【０１９３】
一方、ステップＳ３２２の判定で状態検知許可条件が不成立の場合には、ステップＳ３２３、Ｓ３２４の処理を行わないで終了する。このとき、状態検知許可条件のどれが不成立となったかを出力表示手段４０２に表示させるようにしてもよい。
【０１９４】
次に、状態検知モードが成立しているときの処理の流れを、図３３を用いて説明する。図３３に示す処理は、所定の周期で実行される。まず、ステップＳ３３１において、状態検知モードがオンになっているかを判定する。その結果、状態検知モードがオンの場合にはステップＳ３３２に進み、状態検知モードがオフの場合には以下の処理を行わずに終了する。次のステップＳ３３２では、上記の状態検知許可条件が成立しているかを判定する。状態検知許可条件の確認は、状態検知モード期間中は常に行うものとする。その結果、状態検知許可条件が成立している場合には、次のステップＳ３３３に進む一方、態検知許可条件が不成立の場合には、ステップＳ３３９に進む。この場合、状態検知許可条件のどれが不成立となったかを出力表示手段４０２に表示させるようにしてもよい。
【０１９５】
ステップＳ３３３では、状態検知前充電が終了したか否かを判定する。状態検知前充電が車載充電器３１４を用いて行われている場合には、制御手段３１３に対し充電が終了したかを確認して判定することができる。あるいは、充電開始からの経過時間で判定させるようにすることもできる。また、状態検知前充電が外部充電器３２０を用いて行われている場合には、状態検知モード用スイッチ４１１あるいは信号入力手段４０１から充電終了の信号が入力されることで判定する。ステップＳ３３３での判定の結果、状態検知前充電が終了している場合には、次のステップＳ３３４に進む。一方、状態検知前充電が終了していないと判定された場合には、以下の処理を行わずに処理を終了する。
【０１９６】
ステップＳ３３４では、測定手段４０３を用いて現時点の電圧測定値Ｖmes（ｔ）を入力し、ステップＳ３３５では、それまでに入力した電圧測定値Ｖmes（ｔ）を用いて緩和関数Ｆ（ｔ）を最適化する。次のステップＳ３３６では、最適化されたＦ（ｔ）を用いて蓄電池３１１の放電能力を推定する。放電能力として、例えば式（２−１）、（２−２）から停止時安定電圧ＯＣＶ20hrの推定値を更新し、これと図３５に示すようなＯＣＶ20hrとＳＯＣとの関係から求めたＳＯＣを用いることができる。ステップＳ３３７では、このようにして推定されたＳＯＣを、所定の記憶部に一時的に保存する。
【０１９７】
ステップＳ３３８では、状態検知を開始してからの経過時間ｔが所定時間に達したかを判定し、経過時間ｔが所定時間に達している場合にはステップＳ３３９に進む。一方、経過時間ｔが所定時間に達していない場合には、以下の処理を行わずに終了する。ステップＳ３３９では、ステップＳ３３７で一時保存された放電能力を読み出し、これが所定の閾値以上のときを放電能力が正常と判定し、所定の閾値未満のときを放電能力が異常と判定する。ステップＳ３４０では、放電能力を判定した結果を出力表示手段４０２に出力する。さらに、ステップＳ３４１で状態検知モードをオフにして処理を終了する。
【０１９８】
蓄電デバイスの状態検知方法の別の参照例を、図３４に示す流れ図を用いて以下に説明する。本参照例の状態検知方法では、状態検知モードによる蓄電池３１１の状態検知を行う前に、パルス放電による状態検知（ステップＳ３５１）とインピーダンス測定による状態検知（ステップＳ３５２）を行っている。パルス放電による状態検知は、蓄電池３１１をパルス放電させたときの電流、電圧を測定し、それをもとに蓄電池３１１の放電能力や劣化状態を検知するものである。また、インピーダンス測定による状態検知では、電流、電圧の測定値から蓄電池３１１の内部インピーダンスを推定し、これをもとに蓄電池３１１の劣化状態を検知するものである。
【０１９９】
本参照例の状態検知モードによる状態検知方法は、第４の参照例のようにこれを単独に行ってもよく、あるいは本参照例のように、パルス放電による状態検知及びインピーダンス測定による状態検知と組み合わせて行うこともできる。また、パルス放電による状態検知及びインピーダンス測定による状態検知の両方と組み合わせる必要は必ずしもなく、パルス放電による状態検知及びインピーダンス測定による状態検知のいずれか一方と状態検知モードによる状態検知とを組み合わせて行うことも可能である。
【０２００】
上記では、蓄電池３１１の充放電を停止した直後に状態検知を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば長期間蓄電池３１１の充放電が停止されている場合にも状態検知を行わせることができる。例えば、１か月に１回程度の頻度で状態検知モードを実行することで、蓄電池３１１の放電能力を確認することができる。それと同時に、状態検知モードによる状態検知前充電によって、長時間駐車時も安全に効率よく蓄電池３１１の回復充電（５％充電）を実施することができる。
【０２０１】
なお、本参照例では、状態検知前充電を行う方法として、状態検知部４１０からの要求により、制御手段３１３がエンジンを起動して車載充電器３１４を動作させることで蓄電池３１１に充電を行わせるようにしたが、これに代えて、運転者が走行を終了してエンジンを停止する直前に状態検知モード開始信号を入力するようにしてもよい。この場合には、例えばキースイッチをオフにしてもエンジンを停止させずに車載充電器３１４による状態検知前充電を直ちに行わせ、充電が終了するとエンジンを自動停止させるようにすることができる。
【０２０２】
また、上記参照例では、蓄電デバイスの状態検知として放電能力が確保されているかを検知する場合について説明したが、これに限定されず、さらにＳＯＨ等の劣化を判定するようにすることも容易である。緩和関数Ｆ（ｔ）は、ＳＯＨに対する依存性も有していることから、緩和関数Ｆ（ｔ）からＳＯＨを算出する式を導出することができる。このような式を用いることで、ＳＯＨを推定して蓄電デバイスの劣化状態を判定することが可能となる。
【０２０３】
上記説明のように、本参照例の蓄電デバイスの状態検知方法および状態検知装置によれば、状態検知を行う前に所定容量の充電を行うことで、蓄電デバイスが再現性のある過渡変化の状態に移行している。これにより、同等あるいは傾向が同じとみなせるような再現性のある過渡状態で状態検知を行うことが可能となり、蓄電デバイスの状態検知を高精度に行うことが可能となる。その結果、蓄電デバイスの充電不足や故障等を早期に検知することができ、車両運行や補機のバックアップとしての信頼性を高めることができる。さらに、状態検知前充電により、大幅な容量不足を防止して蓄電デバイスの劣化を低減することができ、システムの安定運用の実現や蓄電デバイスの長寿命化を図ることも可能となる。
【０２０４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る蓄電デバイスの状態検知方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における蓄電デバイスの状態検知方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０２０５】
１：車両
２：負荷
１０：蓄電池
１１：充電手段
１２：制御手段
２０：電圧測定手段
２１：電流測定手段
２２：温度測定手段
１００：状態検知装置
１１０：状態検知部
１２０：記憶部
１３０：状態出力手段
【要約】
【課題】充放電中か充放電を停止しているかによらず適切な放電能力が維持されているかを判定することが可能な蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置を提供する。
【解決手段】ステップＳ７では、記憶部１２０に保存されていた充放電停止時の電圧Ｖ_endと現在の電圧Ｖ_nowから電圧変化量ΔＶａ_nを算出する。ステップＳ９では、ステップＳ８で読み込んだ劣化度ＳＯＨ_n1に対応する放電能力補正関数Ｆ（ＳＯＨ_n1、ｘ）を記憶部１２０から読み込み、ステップＳ１０で変数ｘにΔＶａ_nを代入して放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nを算出する。ステップＳ１１では、現在の電圧Ｖ_nowとステップＳ１０で算出した放電能力補正量ＣＯＤ_SOH_nから、現在の放電能力ＣＯＤ_nowを算出する。
【選択図】図１【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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