(57)【要約】【課題】  二次電池の内部インピーダンスの温度特性を的確に補正して高い精度で二次電池の劣化状態を判定する。【解決手段】  本発明の二次電池劣化判定方法においては、二次電池１０の所定の電流印加時の電流値及び電圧値を取得し（ステップＳ０２）、測定結果に基づいて内部インピーダンスを求め（ステップＳ１０３）、二次電池１０の温度を読み取り（ステップＳ１０４）、内部インピーダンスと測定温度とに基づき、内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し（ステップＳ１０５）、決定した係数に基づき、所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し（Ｓ１０６）、基準内部インピーダンスに基づき二次電池の劣化状態を判定する（ステップＳ１０７〜Ｓ１０９）。【選択図】      図４
2005091217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定方法であって、
前記二次電池に所定の電流を印加した状態で電流及び電圧を測定し、測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、
前記二次電池の温度を測定し、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、
前記決定した係数に基づき、前記３次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、
前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する、
ことを特徴とする二次電池劣化判定方法。
【請求項２】
前記３次以上の多項式項の各項の係数は共通の基準係数に関連付けて設定され、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき前記基準係数を算出し、算出した基準係数に基づき前記各項の係数を決定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項３】
前記３次以上の多項式項を含む関数は、温度をＴｐ、前記内部インピーダンスをＺ、前記基準係数をＣとしたとき、
【数１】
2005091217.tif 000012
（ただし、ｎ：３以上の整数、ｆ１〜ｆｎ：所定の関数）
により表されることを特徴とする請求項２に記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項４】
前記３次以上の多項式に含まれる各項の関数ｆ１（Ｃ）〜ｆｎ（Ｃ）は、前記基準係数Ｃの１次式で表されることを特徴とする請求項３に記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項５】
前記基準温度に対応して予め判定しきい値が設定され、前記算出した基準内部インピーダンスと前記判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項６】
負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定装置であって、
前記二次電池に所定の電流を印加可能な回路と、
前記二次電池の電流と電圧を測定するセンサ手段と、
前記二次電池の温度を測定する温度センサと、
前記回路から前記所定の電流を印加した状態における前記センサ手段の測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、前記温度センサの測定温度と前記求めた内部インピーダンスとに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記３次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する制御手段と、
を備えることを特徴とする二次電池劣化判定装置。
【請求項７】
前記３次以上の多項式項の各項の係数についての設定情報を予め記憶する不揮発性記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記不揮発性記憶手段から読み出した設定情報を用いて前記各項の係数を決定することを特徴とする請求項６に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項８】
前記不揮発性記憶手段には、前記３次以上の多項式の各項の係数についての複数の組合せに対応する複数の設定情報が記憶され、前記制御手段は前記複数の設定情報を選択的に読み出し可能であることを特徴とする請求項７に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項９】
前記不揮発性記憶手段には、前記基準温度に対応して予め設定される判定しきい値が記憶され、
前記制御手段は、前記算出した基準内部インピーダンスと前記不揮発性記憶手段から読み出した判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項１０】
前記不揮発性記憶手段には、複数の前記判定しきい値が記憶され、前記制御手段は前記複数の判定しきい値を選択的に読み出し可能であることを特徴とする請求項９に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０のいずれかに記載の二次電池劣化判定装置を備えた電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電力を供給する二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化状態判定方法等の技術分野に関し、特に、二次電池の内部インピーダンスを測定し、その測定結果に基づき二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化状態判定等の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等に搭載される鉛蓄電池等の二次電池に関し、その劣化状態を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、二次電池の内部インピーダンスは二次電池の劣化状態と強い相関があるため、二次電池の内部インピーダンスを測定すれば、その測定結果から二次電池の劣化の度合を判断可能となる。これにより、ユーザに対しては、劣化の度合が大きい二次電池の交換を促すことができる。二次電池の劣化状態を判定可能な電源システムを実現する場合、二次電池に所定の電流を供給し、二次電池の電流及び電圧を検出し、所定の演算を行うことにより内部インピーダンスを求める構成を採用すればよい。
【特許文献１】特開２００１−２２８２２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、自動車等に二次電池を搭載する場合、多様な地域や使用環境が想定されることから、非常に広い温度範囲にわたって二次電池の正常な動作を保証することが重要になる。一方、二次電池の内部インピーダンスは、温度に依存して大きく変化し、特に低温で著しく増大する傾向がある。そのため、常温では許容範囲の内部インピーダンスであっても、低温では二次電池の使用に支障を来たすこともある。従って、確実に二次電池の劣化状態を判定するためには、何らかの方法で二次電池の温度補正を行った上で内部インピーダンスを求める必要がある。
【０００４】
しかし、二次電池の内部インピーダンスの温度特性は単純に近似するのは難しく、高い精度で内部インピーダンスの温度補正を行うことは容易ではない。また、温度特性に加えて、二次電池の使用状態によっても内部インピーダンスが変化して温度特性がシフトすることが問題となる。すなわち、新品の二次電池に比べ、所定期間使用した二次電池は、相対的に内部インピーダンスが増大する。このように、温度特性と使用状態に応じて変化する二次電池の内部インピーダンスを測定したとしても、二次電池の劣化状態を正確に判断することは困難である。
【０００５】
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、二次電池の内部インピーダンスの温度特性を的確に補正し、高い精度で二次電池の劣化状態を判定することが可能な二次電池劣化状態判定方法等を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の二次電池劣化判定方法は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定方法であって、前記二次電池に所定の電流を印加した状態で電流及び電圧を測定し、測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、前記二次電池の温度を測定し、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記３次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、二次電池の内部インピーダンスを求めた上で、その温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各係数を決定し、それにより所定の基準温度における基準内部インピーダンスを算出するので、その時点の使用環境に制約されずに広い温度範囲にわたって良好な精度で温度補正された内部インピーダンスを正確に推測できる。そして、算出した基準内部インピーダンスに基づき二次電池の劣化状態を判定するので、二次電池の劣化状態を正確に判定でき、ユーザに対し二次電池の的確な交換時期を知らしめることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の二次電池劣化判定方法は、請求項１に記載の発明において、前記３次以上の多項式項の各項の係数は共通の基準係数に関連付けて設定され、前記求めた内部インピーダンスと前記測定した温度とに基づき前記基準係数を算出し、算出した基準係数に基づき前記各項の係数を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の二次電池の内部インピーダンス測定方法は、請求項２に記載の発明において、前記３次以上の多項式項を含む関数は、温度をＴｐ、前記内部インピーダンスをＺ、前記基準係数をＣとしたとき、
【００１０】
【数２】
2005091217.tif 000003
（ただし、ｎ：３以上の整数、ｆ１〜ｆｎ：所定の関数）
により表されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の二次電池劣化判定方法は、請求項３に記載の発明において、前記３次以上の多項式に含まれる各項の関数ｆ１（Ｃ）〜ｆｎ（Ｃ）は、前記基準係数Ｃの１次式で表されることを特徴とする。
【００１２】
これら請求項２、３、４に記載の発明によれば、基準係数に基づき３次以上の多項式の各項の係数を決定できるので、内部インピーダンスの温度特性に対応する１つの実測値を取得すれば、容易に広い温度範囲にわたる内部インピーダンスの温度補正を行うことができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の二次電池劣化判定方法は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記基準温度に対応して予め判定しきい値が設定され、前記算出した基準内部インピーダンスと前記判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、上述のように基準内部インピーダンスを算出した後、容易かつ明確な判定基準に従って二次電池の劣化状態を的確に判定することができる。
【００１５】
請求項６に記載の二次電池劣化判定装置は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスに基づいて前記二次電池の劣化状態を判定する二次電池劣化判定装置であって、前記二次電池に所定の電流を印加可能な回路と、前記二次電池の電流と電圧を測定するセンサ手段と、前記二次電池の温度を測定する温度センサと、前記回路から前記所定の電流を印加した状態における前記センサ手段の測定結果に基づいて前記内部インピーダンスを求め、前記温度センサの測定温度と前記求めた内部インピーダンスとに基づき、前記内部インピーダンスの温度特性を近似する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数の各項の係数を決定し、前記決定した係数に基づき、前記３次以上の多項式項を含む関数の所定の基準温度における推測値である基準内部インピーダンスを算出し、前記算出した基準内部インピーダンスに基づき前記二次電池の劣化状態を判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、本発明を装置に適用した場合であっても、上述の二次電池劣化判定方法と同様の作用効果を奏する。
【００１７】
また、請求項７に記載の二次電池劣化判定装置は、請求項６に記載の発明において、前記３次以上の多項式項の各項の係数についての設定情報を予め記憶する不揮発性記憶手段を備え、前記制御手段は、前記不揮発性記憶手段から読み出した設定情報を用いて前記各項の係数を決定することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の二次電池劣化判定装置は、請求項７に記載の発明において、前記不揮発性記憶手段には、前記３次以上の多項式の各項の係数についての複数の組合せに対応する複数の設定情報が記憶され、前記制御手段は前記複数の設定情報を選択的に読み出し可能であることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の二次電池劣化判定装置は、請求項７又は請求項８に記載の発明において、前記不揮発性記憶手段には、前記基準温度に対応して予め設定される判定しきい値が記憶され、前記制御手段は、前記算出した基準内部インピーダンスと前記不揮発性記憶手段から読み出した判定しきい値との大小関係に応じて前記二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の二次電池劣化判定装置は、請求項９に記載の発明において、前記不揮発性記憶手段には、複数の前記判定しきい値が記憶され、前記制御手段は前記複数の判定しきい値を選択的に読み出し可能であることを特徴とする。
【００２１】
これら請求項７、８、９、１０に記載の発明によれば、不揮発性記憶手段に各係数の設定情報やしきい値を予め記憶させて利用でき、内部インピーダンスの多様な温度特性に対応できるとともに、記憶内容を複数種類にすることにより、複数の二次電池を使い分ける場合などに適切に対応することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の電源システムは、請求項６から請求項１０のいずれかに記載の二次電池劣化判定装置を備えている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、二次電池の内部インピーダンスを求め、その温度特性を近似する３次以上の多項式項を含む関数を用いて基準温度における基準内部インピーダンスを算出し、二次電池の劣化状態を判定するようにしたので、二次電池の内部インピーダンスの温度特性を的確に補正し、高い精度で二次電池の劣化状態を確実に判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、自動車等の車両に搭載される二次電池の劣化状態を判定する機能を備えた車両用電源システムに対して本発明を適用する場合を説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る車両用電源システムの概略の構成を示すブロック図である。図１においては、二次電池１０と、電圧センサ１１と、電流センサ１２と、制御部１３と、記憶部１４と、充電回路１５と、放電回路１６と、温度センサ１７を含んで車両用電源システムが構成され、二次電池１０から車両のモータ等の負荷２０に電力を供給するように構成されている。
【００２６】
図１の構成において、車両に搭載される負荷２０に電力を供給するための二次電池１０としては、例えば、車両用の鉛蓄電池が用いられる。二次電池１０は、正極、電解液、負極からなり、抵抗とコンデンサを組み合わせた等価回路で表される。この場合、二次電池１０の内部インピーダンスは、かかる等価回路の構成に適合する複素インピーダンスで表される。
【００２７】
本実施形態では、所定のタイミングで二次電池１０に電流パルス等の所定の電流を印加し、その内部インピーダンスを測定する。図２は、二次電池１０に印加される電流パルスの波形の具体例を示す図である。図２に示す電流パルスは、一定の周期ｔと一定の電流振幅ｘを有する矩形波のパルスであり、各周期内で電流が０とｘの間を交互に繰り返す波形の例を示している。そして、二次電池１０に印加して電流パルスとその応答電圧をそれぞれフーリエ展開することにより、二次電池１０の内部インピーダンスを求めることができる。
【００２８】
次に図１において、電圧センサ１１は、二次電池１０の両端の電圧を検出して、制御部１３に電圧値を送出する。また、電流センサ１２は、二次電池１０を流れる電流を検出して、制御部１３に電流値を送出する。上述したよう二次電池１０の内部インピーダンスを測定する際は、電圧センサ１１の電圧値と電流センサ１２の電流値を取得する必要がある。
【００２９】
制御部１３は、ＣＰＵ等により構成され、車両用電源システム全体の動作を制御し、所定のタイミングで後述の演算処理を実行し、二次電池１０の劣化状態を判定して制御装置等に判定結果を送出する。そして、制御部１３に接続された記憶部１４は、制御プログラム等の各種プログラムを予め記憶するＲＯＭや、制御部１３による処理に必要なデータを一時的に記憶するＲＡＭなどを含んでいる。なお、記憶部１４のＲＯＭは、後述の多項式関数の各項の係数についての設定情報等を記憶する不揮発性記憶手段としても機能する
充電回路１５は、二次電池１０の充電動作を行うときに充電電流を供給する回路である。また、放電回路１６は、二次電池１０の放電動作を行うときに二次電池１０から負荷２０に流れる放電電流を供給する回路である。これらの充電回路１５及び放電回路１６は、制御部１５によって制御され、充電動作時は充電回路１５のみがオンの状態となり、放電動作時は放電回路１６のみがオンの状態となる。本実施形態では、二次電池１０の内部インピーダンスの測定に際し、充電回路１５又は放電回路１６により、上述したような電流パルス等の所定の電流を供給可能な構成を備えている。
【００３０】
温度センサ１７は、二次電池１０の近傍に設置され、二次電池１０の温度を検出して、検出温度を制御部１３に送出する。この温度センサ１７における検出温度は、後述するように、二次電池１０の劣化状態を判定する際、内部インピーダンスの温度補正を行う際に必要となる。
【００３１】
次に、本実施形態に係る車両用電源システムにおいて、二次電池１０の内部インピーダンスの温度依存性について説明する。二次電池１０の内部インピーダンスは、二次電池１０の劣化状態を判定する際に利用されるが、内部インピーダンスは二次電池１０の周囲の温度と強い相関関係を持っている。そのため、二次電池１０の劣化状態を正確に判定するためには、内部インピーダンスの温度依存性を補正することが重要となる。
【００３２】
図３は、二次電池１０の温度特性の具体例を示す図である。図３の温度特性は、特定種別の二次電池１０に関し、劣化状態に応じた内部インピーダンスの温度特性の実測結果をプロットしたものである。なお、図３の例では、周期２０Ｈｚの矩形波の電流パルスを用いて二次電池１０の内部インピーダンスの実数部を測定した場合を示している。一般に車両用の二次電池１０は、広い温度範囲にわたって使用され、その範囲内で二次電池１０の適正な内部インピーダンスを確保する必要がある。図３に示すように、二次電池１０の内部インピーダンスは、特に低温の領域で顕著に増大し、高温の領域で徐々に減少する傾向がある。
【００３３】
一方、図３においては、二次電池１０が未使用（新品）である場合と、比較的短期間使用済みで劣化小の二次電池１０の場合と、比較的長期間使用済みで劣化大の二次電池１０の場合の３通りのプロットを示している。そして、図３からわかるように、二次電池１０が劣化するにつれ、徐々に内部インピーダンスが増大していくことがわかる。このように、二次電池１０の内部インピーダンスは、温度及び劣化の度合の双方に依存して変化するので、温度依存性の影響を除去するための温度補正が必要になる。そこで、本実施形態では、予め内部インピーダンスの温度依存性を後述する関数を用いて近似し、これにより所定温度の内部インピーダンスを算出し、算出結果に基づき二次電池１０の劣化状態の判定を行う。
【００３４】
本実施形態においては、二次電池１０の内部インピーダンスの温度特性を近似するための関数として、多項式関数を想定している。ここで、二次電池１０の内部インピーダンスＺを温度Ｔｐに対するｎ次の多項式関数として表すと、一般的に次の（１）式のように表現される。
【００３５】
【数３】
2005091217.tif 000004
（１）式において、最適な次数ｎと各係数Ａ０〜Ａｎの値を決定することにより、内部インピーダンスＺを高精度に近似することが可能となる。なお、（１）式の内部インピーダンスＺとしては、実数部を想定しているが、虚数部又は絶対値であってもよい。
【００３６】
本実施形態において、（１）式に示す多項式関数を用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合に加え、少なくとも（１）式に示すような多項式項を含む複合的な関数を用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合に対しても、本発明の適用が可能である。ただし、以下では、（１）式に示すような多項式関数のみを用いて内部インピーダンスの温度特性を近似する場合を説明する。
【００３７】
一方、本実施形態では、（１）式の多項式関数における各係数Ａ０〜Ａｎを、それぞれに共通に含まれる基準係数Ｃに関連付けて設定する。すなわち、（１）式の多項式関数は、次の（２）式に示す形で表される。
【００３８】
【数４】
2005091217.tif 000005
ただし、ｆ１（Ｃ）、ｆ２（Ｃ）・・・ｆｎ（Ｃ）は、それぞれ基準係数Ｃを含む適宜の関数である。（２）式においては、（１）式の係数Ａ０を基準係数Ｃに対応させ、それ以外の各係数Ａ１〜Ａｎを基準係数Ｃの関数ｆ１（Ｃ）〜ｆｎ（Ｃ）に対応させている。これらの各関数ｆ１（Ｃ）は、内部インピーダンスＺの温度特性に適合して予め定めておく必要があり、例えば、Ｃの１次式、２次式、指数関数などを含む形に設定することができる。このように、(２)式を用いることにより、温度及び内部インピーダンスの実測値から基準係数Ｃを算出した上で、（２）式に従って変化する温度補正を行うことができる。
【００３９】
次に、図４は、（１）式又は（２）式で表される多項式関数により内部インピーダンスＺの温度特性を近似する場合、近似精度と多項式関数の次数ｎとの関係を示す図である。図４においては、所望のｎ次の多項式関数において、ｎ＝２〜５の範囲で変化させ、それぞれ適切な係数を決定した上で内部インピーダンスＺを算出するともに、二次電池１０の内部インピーダンスの実測値をプロットした。図４からわかるように、次数ｎが大きくなるにつれ内部インピーダンスの誤差が次第に大きくなる。
【００４０】
ここで、次の表１において、図４に各次数の算出値の実測値に対する相関係数をそれぞれ示す。
【００４１】
【表１】
2005091217.tif 000006
表１に示されるように、次数ｎが２のときは、誤差がかなり大きくなるが、少なくとも次数ｎを３以上にすることが望ましい。この場合、内部インピーダンスの推測誤差を実用上十分小さく抑えることができ、高い精度で近似計算を行うことができる。また、次数ｎ＝５の場合、ほぼ推測誤差を無視し得る程度の高い精度を確保することができる。実際に（１）式あるいは（２）式に基づく温度補正を適用する場合には、必要な精度と演算量のバランスを考慮して多項式関数の次数ｎを決定することが望ましい。
【００４２】
以下では、図４の結果を踏まえ、次数ｎ＝５に設定して（２）式に基づく温度補正を適用する場合を説明する。ここで、（２）式においてｎ＝５と設定する場合、この多項式関数の各係数に共通して含まれる上述の基準係数Ｃを設定した上で、次の（３）式で表現される５次の多項式関数を想定する。
【００４３】
【数５】
2005091217.tif 000007
（３）式においては、（２）式に対応して、基準係数Ｃの関数ｆ（Ｃ）、ｇ（Ｃ）、ｈ（Ｃ）、ｉ（Ｃ）、ｊ（Ｃ）を含む形で表している。そして、本実施形態においては、演算処理の簡素化の観点から、（３）式の各関数を基準係数Ｃの１次式で表す場合を検討する。この場合、（３）式は、次の（４）式のように表される。
【００４４】
【数６】
2005091217.tif 000008
（４）式において、係数ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５は、内部インピーダンスＺの温度特性に適合するように予め設定すればよい。このように、多項式関数の各係数を基準係数Ｃの１次式で表すことにより、比較的簡単な演算処理で温度補正を行うことができる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る車両用電源システムにおいて、二次電池１０の内部インピーダンスに基づく劣化状態の判定を行う際の具体的な処理について説明する。図５は、主に制御部１３が記憶部１４に保持される制御プログラムに基づき実行する演算処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す演算処理は、車両用電源システムにおいて、予め設定された所定のタイミングで実行開始される。
【００４６】
図５において、制御部１３により演算処理が開始されると、演算に必要なパラメータの初期設定を行う（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の初期設定の対象となるパラメータとしては、内部インピーダンスを算出する際の基準となる基準温度ＴｐＸ、二次電池１０の劣化状態を判定する際の内部インピーダンスの判定しきい値Ｚｔｈなどがある。ステップＳ１０１においては、例えば、基準温度ＴｐＸ＝−３０(℃)、判定しきい値Ｚｔｈ＝１００（ｍΩ）のような初期設定値を用いればよい。一般に二次電池１０の内部インピーダンスの最悪条件となる使用温度範囲の下限を基準温度ＴｐＸに設定するのが好ましい。なお、二次電池１０の特性に応じた適切な初期設定値を予め固定的に定めておくこともできるが、動作状況等に応じて初期設定値を適宜に変更できるようにしてもよい。
【００４７】
なお、基準温度ＴｐＸは、図２に示すような二次電池１０の温度特性を考慮すると、使用温度範囲の下限に設定するのが望ましい。ただし、判定しきい値Ｚｔｈを適切に設定すれば、任意の温度を基準温度ＴｐＸとして設定することも可能である。
【００４８】
次に、充電回路１５又は放電回路１６から電流パルス等の所定の電流を印加しつつ、所定のタイミングで電圧センサ１１から出力される電圧値と電流センサ１２から出力される電流値を取得する（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０２で取得された電圧値及び電流値を用いたフーリエ展開等の手法で計算を行い、二次電池１０の内部インピーダンスＺを算出する(ステップＳ１０３)。なお、ステップＳ１０３では、内部インピーダンスＺが実数部（内部抵抗）であるとするが、虚数部や絶対値を算出することも可能である。
【００４９】
次に、温度センサ１７の検出温度を読み取り（ステップＳ１０４）、二次電池１０の周囲の温度Ｔｐを取得する。そして、ステップＳ１０３で算出された内部インピーダンスＺと、ステップＳ１０４で取得された温度Ｔｐとを用いて、上述の基準係数Ｃを算出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、上述の（４）式に基づいて与えられる次の（５）式を計算することにより、基準係数Ｃを求めることができる。
【００５０】
【数７】
2005091217.tif 000009
ここで、（５）式に含まれる係数ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５としては、二次電池１０の温度特性に適合する値を求めておき、予め記憶部１４のＲＯＭに設定情報として記憶保持すればよい。例えば、以下に示すような組合せを係数ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５として設定することができる。
【００５１】
【数８】
2005091217.tif 000010
次に、ステップＳ１０１で設定された基準温度ＴｐＸと、ステップＳ１０５で算出された基準係数Ｃとを用いて、上述の（４）式に対応する次の（６）式を計算し、基準内部インピーダンスＺＸを算出する（ステップＳ１０６）。
【００５２】
【数８】
2005091217.tif 000011
すなわち、この（５）式で算出される基準内部インピーダンスＺＸは、温度Ｔｐ及び内部インピーダンスＺの各実測結果を元にして、所望の多項式関数に従い基準温度ＴｐＸにおける内部インピーダンスを近似計算で推測したものである。例えば、基準温度ＴｐＸ＝−３０（℃）に設定されている場合、（６）式により内部インピーダンスの温度−３０℃における推測値が得られることになる。
【００５３】
次に、ステップＳ１０６で算出された基準内部インピーダンスＺＸを、ステップＳ１０１で設定された判定しきい値Ｚｔｈと比較し（ステップＳ１０７）、その大小関係に応じた処理を行う。そして、基準内部インピーダンスＺＸが判定しきい値Ｚｔｈを超えている場合、すなわちＺＸ＞Ｚｔｈを満たすと判定されるときは（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、所定回数連続で同様の判定が続くか否かを判断する（ステップＳ１０８）。すなわち、内部インピーダンスの変動の影響を抑え、判定結果が安定するのを待つためにステップＳ１０８を設けている。
【００５４】
なお、本実施形態においては、ステップＳ１０３で求めた内部インピーダンスＺの温度補正を行い、基準内部インピーダンスＺＸを求めるようにし、判定しきい値Ｚｔｈは固定に設定する場合を説明したが、判定しきい値Ｚｔｈの方を温度に関する少なくとも３次以上の多項式項を含む関数として表し、任意の温度における判定しきい値Ｚｔｈを計算するようにしても、本発明と同等の効果を得ることができる。
【００５５】
ステップＳ１０７又はＳ１０８において「ＮＯ」と判断された場合は、図４の演算処理を終える。その後は、次に図４の演算処理を実行するタイミングが到来すると、再び図４に示す演算処理の実行を開始することになる。一方、ステップＳ１０８において「ＹＥＳ」と判断された場合、二次電池１０が劣化状態にあるものと判定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９において劣化状態と判定された場合、例えば、ユーザに二次電池１０の交換を促すような表示を行えばよい。
【００５６】
本実施形態においては、所定の特性を備えた１種の二次電池１０に対応する１種の多項式関数を用いて演算処理を行う場合を説明したが、これに限られず、特性が異なる複数種の二次電池１０に対応する複数の多項式関数を使い分けて演算処理を行うようにしてもよい。すなわち、記憶部１４のＲＯＭに記憶される設定情報として、複数の多項式関数に対応する各項の係数の組み合わせを用意し、例えば、ディップスイッチ等を切り替えることにより、制御部１３が所望の設定情報を選択的に読み出すように構成すればよい。また、記憶部１４のＲＯＭには、多項式関数の係数についての設定情報に加え、ステップＳ１０７の判定しきい値Ｚｔｈを複数記憶しておき、二次電池１０の種類に応じて制御部１３が選択的に読み出すように構成してもよい。これにより、車両用電源システムにおいて、内部インピーダンスの温度特性が異なる二次電池１０に交換した場合であっても、内部インピーダンスの的確な温度補正を行うことができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、車両に搭載される車両二次電池の劣化状態を判定する構成を備えた車両用電池システムの場合を説明したが、本発明は車両用途に限られることなく、一般的な二次電池を搭載した各種電源システムに対して広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態に係る車両用電源システムの概略の構成を示すブロック図である。
【図２】二次電池に印加される電流パルスの波形の具体例を示す図である。
【図３】二次電池の温度特性の具体例を示す図である。
【図４】多項式関数により内部インピーダンスの温度特性を近似する場合、近似精度と多項式関数の次数との関係を示す図である。
【図５】本実施形態に係る車両用電源システムにおいて、二次電池の内部インピーダンスに基づく劣化状態の判定を行う際の具体的な処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…二次電池
１１…電圧センサ
１２…電流センサ
１３…制御部
１４…記憶部
１５…充電回路
１６…放電回路
１７…温度センサ
２０…負荷
【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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