(57)【要約】      （修正有）【課題】二次電池の使用温度による内部インピーダンスまたは内部抵抗の変化を的確に補正し、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提供する。【解決手段】二次電池劣化判定方法で用いている温度特性関数は、少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含むことを特徴としている。内部インピーダンスの温度特性関数に指数項を１つだけ含ませた例（グラフ２）を、測定値（グラフ１）と共に示したもので良い一致を示している。【選択図】図１
2007108063.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または内部抵抗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、
少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含み、前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗の温度依存性を表す所定の温度特性関数を事前に作成し、
前記二次電池が所定の電流で充電または放電されたときの電流測定値及び電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗を算出し、
前記二次電池が前記所定の電流で充電または放電されたときの前記二次電池の温度測定値と前記算出された内部インピーダンスまたは内部抵抗とを前記温度特性関数に代入して前記調整パラメータの値を決定し、
前記決定された調整パラメータの値と所定の基準温度とを前記温度特性関数に代入して基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗を算出し、
前記算出された基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗に基づい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二次電池劣化判定方法。
【請求項２】
前記温度特性関数は、前記内部インピーダンスをＺ、前記内部抵抗をＲ、前記調整パラメータをＣ、前記二次電池の温度をＴemp、としたとき、
2007108063.tif 000007
（ここで、ｆ、ｇは所定の関数を表す）
と表され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】
前記基準内部インピーダンスに基づいて劣化判定を行うための第一の判定閾値と、前記基準内部抵抗に基づいて劣化判定を行うための第二の判定閾値とをそれぞれ事前に設定しておき、
前記基準内部インピーダンスを算出した場合にはこれと前記第一の判定閾値との大小関係を評価し、
前記基準内部抵抗を算出した場合にはこれと前記第二の判定閾値との大小関係を評価し、
前記大小関係のいずれかに基づい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または請求項２に記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項４】
前記所定の電流として周波数１００Ｈｚ以上の交流電流を充電または放電させた時の前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスを算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の二次電池劣化判定方法。
【請求項５】
前記所定の電流としてパルス状電流を充電または放電させ、前記充電または放電開始後１０ｍｓ以内の前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部抵抗を算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項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または内部抵抗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充電させる充電回路と、
前記二次電池から所定の電流を放電させる放電回路と、
前記二次電池の電流を測定する電流センサと、
前記二次電池の電圧を測定する電圧センサと、
前記二次電池の温度を測定する温度センサと、
前記充電回路または前記放電回路により前記二次電池が所定の電流で充電または放電されたときの電流測定値、電圧測定値及び温度測定値をそれぞれ前記電流センサ、電圧センサ及び温度センサから入力し、前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗を算出し、少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含み前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗の温度依存性を表す温度特性関数に、前記算出された内部インピーダンスまたは内部抵抗及び前記温度測定値を代入して前記調整パラメータの値を決定し、前記決定された調整パラメータの値と所定の基準温度とを前記温度特性関数に代入して基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗を算出し、前記算出された基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗に基づいて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】
前記基準内部インピーダンスに基づいて劣化判定を行うための第一の判定閾値と、前記基準内部抵抗に基づいて劣化判定を行うための第二の判定閾値とを予め記憶させる記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記基準内部インピーダンスを算出した場合には前記記憶手段から前記第一の判定閾値を読み出して前記基準内部インピーダンスとの大小関係を評価し、前記基準内部抵抗を算出した場合には前記記憶手段から前記第二の判定閾値を読み出して前記基準内部抵抗との大小関係を評価し、前記大小関係のいずれかに基づい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６に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項８】
前記記憶手段には、前記二次電池に対し前記所定の電流を充電するかあるいは放電するかの充放電選択信号が記憶され、
前記制御手段は、前記記憶手段から前記充放電選択信号を読込み、前記充放電選択信号に基づいて前記充電回路か前記放電回路のいずれかに所定の指令信号を出力する
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】
前記記憶手段には、前記所定の電流が周波数１００Ｈｚ以上の交流電流か、あるいはパルス状電流かを指定する直交流選択信号が記憶され、
前記制御手段は、前記記憶手段から前記直交流選択信号を読込み、前記直交流選択信号に基づいて周波数１００Ｈｚ以上の交流電流かあるいはパルス状電流かのいずれかを選択して前記充電回路または前記放電回路に所定の制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の二次電池劣化判定装置。
【請求項１０】
前記記憶手段には、前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅が記憶され、
前記制御手段は、前記記憶手段から前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅を読込み、前記充電回路または前記放電回路に対する前記所定の制御信号と同時または前記所定の制御信号に先立って前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅を前記充電回路または前記放電回路に設定する
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１項に記載の二次電池劣化判定装置を備えた電源システム。
【請求項１２】
前記二次電池劣化判定装置から前記二次電池の劣化状態判定結果を入力して表示する表示手段を備えている
ことを特徴とする請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記記憶手段に記憶されたデータを変更するための入力手段を備え、
前記入力手段から前記第一の判定閾値、前記第二の判定閾値、前記充放電選択信号、前記直交流選択信号、前記交流電流の周波数、及び前記パルス状電流のパルス幅のいずれか、あるいは全てが変更可能である
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の電源システム。
【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または内部抵抗を推定し、その推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判定方法等の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される鉛蓄電池等の二次電池に関して、その劣化状態を判定する技術が従来から知られており、例えば、特許文献１に記載されている例がある。
【０００３】
一般に、二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗は、二次電池の劣化状態と強い相関があることから、二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗を知ることができれば、その結果から二次電池の劣化度合を判定することが可能となる。これにより、ユーザに対して、劣化度合が大きい二次電池の交換を促すことができる。
【０００４】
二次電池を有する電源システムにおいて、該二次電池の劣化状態を判定可能とするために、該二次電池に対し所定の電流の充電または放電を行い、そのときの電流及び電圧を測定し、測定された電流及び電圧から所定の演算により内部インピーダンスまたは内部抵抗を算出する構成を採用すればよい。
【０００５】
二次電池を自動車等に搭載する場合には、多様な地域や外部環境での使用が想定されることから、非常に広範囲にわたる使用温度において二次電池が正常に動作することを保証することが重要になる。
【０００６】
一方、二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗は、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、常温では内部インピーダンスまたは内部抵抗が許容範囲内にあっても、低温では許容範囲を逸脱して二次電池の使用に支障を来たすこともある。
【０００７】
そこで、二次電池の使用温度にかかわらずその劣化状態を確実に判定することが重要となるが、そのためには、二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗を、何らかの方法で温度補正を行った上で推定する必要がある。二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗は、複雑な温度特性を有しているため、これを単純な近似式等で精度よく近似することは困難であり、内部インピーダンスまたは内部抵抗の温度補正を高い精度で行うことは容易ではなかった。
【０００８】
そこで、内部インピーダンスの温度特性を少なくとも３次以上の多項式を用いて補正することにより、二次電池の劣化状態を高い精度で判定するようにした従来技術が特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２２８２２６号
【特許文献２】特開２００５−９１２１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の二次電池の劣化判定方法では、以下のような問題があった。内部インピーダンスを算出するために、二次電池に所定の電流を充電または放電してそのときの電流及び電圧を測定するが、前記所定の電流が２０Ｈｚ以下の低周波の交流電流である場合には、特許文献２による方法でも二次電池の劣化判定が可能であった。
【００１０】
しかし、前記所定の電流を２０Ｈｚ以下の低周波交流電流とした場合には、ノイズが無視できなくなるという問題があった。すなわち、前記所定の電流を二次電池に充電する場合には、オールタネータを用いて充電することになるが、２０Ｈｚ以下の低周波交流電流では、オールタネータからのノイズを無視することはできない。また、前記所定の電流を放電する場合でも、負荷からのノイズの影響を受けることになる。
【００１１】
そこで、オールタネータあるいは負荷からのノイズの影響を受けないようにするためには、前記所定の電流として１００Ｈｚ以上の交流電流を用いる必要がある。また、前記所定の電流としてパルス状の直流電流を用いる場合には、パルス電流印加後１０ｍｓ以内の電流測定値及び電圧測定値を内部抵抗の算出に用いる必要がある。
【００１２】
ところが、前記所定の電流として１００Ｈｚ以上の交流電流あるいはパルス状電流に対する１０ｍｓ以内の応答を用いた場合には、特許文献２に記載の二次電池の劣化判定方法では、十分な精度で二次電池の劣化を判定することはできなかった。
【００１３】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、二次電池の使用温度による内部インピーダンスまたは内部抵抗の変化を的確に補正し、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提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の二次電池劣化判定方法の第１の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗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、少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含み、前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗の温度依存性を表す所定の温度特性関数を事前に作成し、前記二次電池が所定の電流で充電または放電されたときの電流測定値及び電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗を算出し、前記二次電池が前記所定の電流で充電または放電されたときの前記二次電池の温度測定値と前記算出された内部インピーダンスまたは内部抵抗とを前記温度特性関数に代入して前記調整パラメータの値を決定し、前記決定された調整パラメータの値と所定の基準温度とを前記温度特性関数に代入して基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗を算出し、前記算出された基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗に基づい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二次電池劣化判定方法である。
【００１５】
第２の態様は、前記温度特性関数が、前記内部インピーダンスをＺ、前記内部抵抗をＲ、前記調整パラメータをＣ、前記二次電池の温度をＴemp、としたとき、      
2007108063.tif 000003
（ここで、ｆ、ｇは所定の関数を表す）
と表されることを特徴とする二次電池劣化判定方法である。
【００１６】
第３の態様は、前記基準内部インピーダンスに基づいて劣化判定を行うための第一の判定閾値と、前記基準内部抵抗に基づいて劣化判定を行うための第二の判定閾値とをそれぞれ事前に設定しておき、前記基準内部インピーダンスを算出した場合にはこれと前記第一の判定閾値との大小関係を評価し、前記基準内部抵抗を算出した場合にはこれと前記第二の判定閾値との大小関係を評価し、前記大小関係のいずれかに基づい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二次電池劣化判定方法である。
【００１７】
第４の態様は、前記所定の電流として周波数１００Ｈｚ以上の交流電流を充電または放電させた時の前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスを算出することを特徴とする二次電池劣化判定方法である。
【００１８】
第５の態様は、前記所定の電流としてパルス状電流を充電または放電させ、前記充電または放電開始後１０ｍｓ以内の前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部抵抗を算出することを特徴とする二次電池劣化判定方法である。
【００１９】
第６の態様は、負荷に電力を供給する二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗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充電させる充電回路と、前記二次電池から所定の電流を放電させる放電回路と、前記二次電池の電流を測定する電流センサと、前記二次電池の電圧を測定する電圧センサと、前記二次電池の温度を測定する温度センサと、前記充電回路または前記放電回路により前記二次電池が所定の電流で充電または放電されたときの電流測定値、電圧測定値及び温度測定値をそれぞれ前記電流センサ、電圧センサ及び温度センサから入力し、前記電流測定値及び前記電圧測定値をもとに前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗を算出し、少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含み前記内部インピーダンスまたは前記内部抵抗の温度依存性を表す温度特性関数に、前記算出された内部インピーダンスまたは内部抵抗及び前記温度測定値を代入して前記調整パラメータの値を決定し、前記決定された調整パラメータの値と所定の基準温度とを前記温度特性関数に代入して基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗を算出し、前記算出された基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗に基づいて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である。
【００２０】
第７の態様は、前記基準内部インピーダンスに基づいて劣化判定を行うための第一の判定閾値と、前記基準内部抵抗に基づいて劣化判定を行うための第二の判定閾値とを予め記憶させる記憶手段を備え、前記制御手段が、前記基準内部インピーダンスを算出した場合には前記記憶手段から前記第一の判定閾値を読み出して前記基準内部インピーダンスとの大小関係を評価し、前記基準内部抵抗を算出した場合には前記記憶手段から前記第二の判定閾値を読み出して前記基準内部抵抗との大小関係を評価し、前記大小関係のいずれかに基づい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二次電池劣化判定装置である。
【００２１】
第８の態様は、前記記憶手段には、前記二次電池に対し前記所定の電流を充電するかあるいは放電するかの充放電選択信号が記憶され、前記制御手段が、前記記憶手段から前記充放電選択信号を読込み、前記充放電選択信号に基づいて前記充電回路か前記放電回路のいずれかに所定の指令信号を出力することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。
【００２２】
第９の態様は、前記記憶手段には、前記所定の電流が周波数１００Ｈｚ以上の交流電流か、あるいはパルス状電流かを指定する直交流選択信号が記憶され、前記制御手段が、前記記憶手段から前記直交流選択信号を読込み、前記直交流選択信号に基づいて周波数１００Ｈｚ以上の交流電流かあるいはパルス状電流かのいずれかを選択して前記充電回路または前記放電回路に所定の制御信号を出力することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。
【００２３】
第１０の態様は、前記記憶手段には、前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅が記憶され、前記制御手段が、前記記憶手段から前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅を読込み、前記充電回路または前記放電回路に対する前記所定の制御信号と同時または前記所定の制御信号に先立って前記交流電流の周波数及び／または前記パルス状電流のパルス幅を前記充電回路または前記放電回路に設定することを特徴とする二次電池劣化判定装置である。
【００２４】
第１１の態様は、第６の態様から第１０の態様のいずれか１項に記載の二次電池劣化判定装置を備えた電源システムである。
【００２５】
第１２の態様は、前記二次電池劣化判定装置から前記二次電池の劣化状態判定結果を入力して表示する表示手段を備えていることを特徴とする電源システムである。
【００２６】
第１３の態様は、前記記憶手段に記憶されたデータを変更するための入力手段を備え、前記入力手段から前記第一の判定閾値、前記第二の判定閾値、前記充放電選択信号、前記直交流選択信号、前記交流電流の周波数、及び前記パルス状電流のパルス幅のいずれか、あるいは全てが変更可能であることを特徴とする電源システムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗の温度依存性を少なくとも１つ以上の指数項を含む温度特性関数を用いて補正することにより、所定の基準温度における基準内部インピーダンスまたは基準内部抵抗を推定して二次電池の劣化状態を判定するようにしたので、使用温度にかかわらず二次電池の劣化状態を高精度で確実に判定することが可能となる。
【００２８】
また、二次電池の電流測定値、電圧測定値及び温度測定値に基づいて前記温度特性関数の調整パラメータを決定するようにしたので、二次電池の経年劣化等による温度特性の変化に対しても、二次電池の劣化状態を精度良く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】
【００２９】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における二次電池劣化判定方法、二次電池劣化判定装置、及び電源システムの構成について詳細に説明する。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、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装置及び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。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る車両用電源装置の概略の構成を示すブロック図である。図２において、車両用電源装置１１は、二次電池１２と、二次電池１２の電流、電圧及び温度を測定するためのそれぞれのセンサである、電流センサ１３、電圧センサ１４、及び温度センサ１５を備えている。また、二次電池１２の劣化判定を行うために、放電回路１６と制御部１７及び記憶部１８を備えている。
【００３１】
車両用電源装置１１は、車両の各種電装品等からなる負荷２１及びオールタネータ２２と接続されており、負荷２１への電力供給が二次電池１２またはオールタネータ２２から行われる構成となっている。オールタネータ２２はまた、二次電池１２を充電するための充電用電力も供給している。
【００３２】
図２に示す構成の車両用電源装置１１では、二次電池１２の劣化状態を判定するために、所定のタイミングで二次電池１２に対し所定の電流を放電または充電させる。二次電池１２から前記所定の電流を放電させる場合には、放電回路１６を二次電池１２に接続して放電を行わせる。また、二次電池１２を充電させる場合には、オールタネータ２２からの電流で充電させるようにする。すなわち、本実施形態では充電回路としてオールタネータ２２を用いる構成としている。この場合、放電回路１６をバイパスさせるために、経路１９を経由して電流が流れるようにする。
【００３３】
上記のように二次電池１２の放電または充電が行われると、そのときの電流及び電圧をそれぞれ電流センサ１３及び電圧センサ１４で測定し、測定された電流測定値及び電圧測定値を制御部１７に送出する。
【００３４】
制御部１７は、電流センサ１３及び電圧センサ１４からそれぞれ前記電流測定値及び前記電圧測定値を入力すると、これをもとに後述の方法により二次電池１２の内部インピーダンスまたは内部抵抗を算出して劣化状態を判定する。制御部１７はまた、前記所定のタイミングで二次電池１２に前記所定の電流を放電させるか、または充電させるかを判定し、判定結果に基づき放電回路１６との接続をオン/オフさせる。
【００３５】
前記所定の電流を放電させるか、または充電させるかの判定にあたっては、例えば記憶部１８に充放電選択信号をあらかじめ設定しておき、制御部１７が記憶部１８から前記充放電選択信号を読み込んで充電かあるいは放電かの判定を行うようにすることができる。
【００３６】
本発明の車両用電源装置１１では、さらに温度センサ１５を備えている。温度センサ１５は、二次電池１２の近傍に設置されて二次電池１２の温度を測定し、測定温度を制御部１７に送出する。
【００３７】
本実施形態では、二次電池１２に対し充電または放電を行うときの前記所定の電流として、周波数１００Ｈｚ以上の交流電流、またはパルス状電流を用いるものとしている。但し、パルス状電流を用いる場合には、パルス状電流印加後１０ｍｓ以内に測定した電流及び電圧を内部抵抗の算出に用いものとしている。前記所定の電流を上記のようにすることにより、オールタネータ２２あるいは負荷２１からのノイズの影響をできるだけ受けないようにすることが可能となる。
【００３８】
前記所定の電流を周波数１００Ｈｚ以上の交流電流とするか、あるいはパルス状電流とするかの判定は、制御部１７が記憶部１８から直交流選択信号を読み込み、該直交流選択信号に基づいて行わせるようにすることができる。なお、オールタネータ２２からの電流により周波数１００Ｈｚ以上の交流電流を二次電池１２に印加するようにするためには、経路１９に代えて所定の充電回路を設ける必要がある。
【００３９】
次に、二次電池１２の内部インピーダンス及び内部抵抗について、図１を用いてその温度特性を説明する。図１は、縦軸を内部インピーダンス、横軸を二次電池の温度としたときの、二次電池の温度特性の一実施例を示すグラフである。同図において、グラフ１は、それぞれの温度で測定した二次電池の内部インピーダンスの大きさを示すグラフである。なお、図１の実施例は、周波数１００Ｈｚの交流電流を用いて二次電池１２の内部インピーダンスを測定したときのものを示している。
【００４０】
図１より、二次電池の内部インピーダンスは、温度が低いほど大きくなり、特に氷点下では急激に大きくなることが分かる。同図に示す温度特性は、二次電池の使用期間によっても変化し、使用期間が長くなるにつれて内部インピーダンスも大きくなる特性（経年劣化）を有している。上記では、内部インピーダンスの温度特性について説明したが、直流電流を用いて測定した内部抵抗でも同様の温度特性を有している。
【００４１】
一般に車両用の二次電池１２は、広い温度範囲にわたって使用されることから、使用温度範囲内で二次電池１２が適正な内部インピーダンス及び内部抵抗を有している必要がある。従って、車両用電源装置１１の制御部１７において二次電池１２の劣化状態を判定するにあたっては、二次電池１２の内部インピーダンスまたは内部抵抗が有する上記の温度特性を精度良く評価できるようにすることが重要となる。
【００４２】
そこで、本発明の二次電池劣化判定方法では、二次電池１２の内部インピーダンスまたは内部抵抗の温度特性を精度良く表す所定の温度特性関数を事前に作成して用いるようにしている。本発明の二次電池劣化判定方法は、電流及び電圧の測定と同時に二次電池１２の温度も測定し、電流測定値及び電圧測定値から算出した二次電池１２の内部インピーダンスまたは内部抵抗を、前記所定の温度特性関数を用いて所定の基準温度における内部インピーダンスまたは内部抵抗に変換している。
【００４３】
本発明の二次電池劣化判定方法で用いている前記温度特性関数は、少なくとも１つ以上の指数項と１つの調整パラメータを含むことを特徴としている。前記温度特性関数の一実施例を（１）式に示す。      
2007108063.tif 000004
ここで、二次電池１２の内部インピーダンスをＺ、内部抵抗をＲ、二次電池１２の温度をＴemp、前記調整パラメータをＣとし、ｆ、ｇをＣの関数としている。
【００４４】
（１）式では、指数項が１つだけ含まれた数式となっているが、指数項をさらに追加してもよい。いずれにせよ、（１）式が二次電池１２の内部インピーダンスＺまたは内部抵抗Ｒを精度良く表せるように、指数項の個数、及び関数ｆ(Ｃ)とｇ(Ｃ)の関数形を決める。図１には、(１)式で表される内部インピーダンスの一実施例をグラフ２で示している。グラフ２で示した温度特性関数の具体的な関数形を次式に示す。
【００４５】
2007108063.tif 000005
（２）式では、Ｃ、ｆ、ｇをそれぞれ以下のように設定している。
Ｃ＝8.176                                    （３）
ｆ（Ｃ）＝0.6648×Ｃ＝5.435                  （４）
ｇ（Ｃ）＝-2.790×Ｃ＝-22.81                  （５）
同図に示す通り、（２）式で算出される内部インピーダンス(グラフ２)は、測定値(グラフ１)と良い一致を示しており、Ｒ２＝０．９９８５４となっている。
【００４６】
本発明の二次電池劣化判定方法では、まず二次電池を放電または充電させたときの電流測定値及び電圧測定値から、内部インピーダンスＺまたは内部抵抗Ｒを算出する。また、このときの二次電池の温度も測定されていることから、前記算出された内部インピーダンスＺまたは内部抵抗Ｒと温度測定値Ｔempを（１）式に代入して調整パラメータＣの値を決定する。
【００４７】
二次電池の内部インピーダンスまたは内部抵抗は、使用開始後の経年劣化等により温度特性が変化する。調整パラメータＣは、このような経年劣化等による温度特性の変化を調整して、その時点における温度特性に（１）式が一致するようにするためのものである。
【００４８】
調整パラメータＣの値が決定されると、決定されたＣの値を用いて、次に（１）式の温度Ｔempに所定の基準温度Ｔxを代入する。その結果、（１）式から該所定の基準温度Ｔxにおける内部インピーダンスまたは内部抵抗が算出される。そして、算出された内部インピーダンスまたは内部抵抗を所定の閾値と比較することで、二次電池１２の劣化状態を判定することができる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る車両用電源装置１１において、二次電池１２の劣化状態の判定を行う具体的な処理の流れの一実施例を、図３を用いて以下に説明する。図３は、主として制御部１７で実行される演算処理の流れを示すフローチャートである。図３に示す演算処理は、車両用電源装置１１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。なお、図３では、内部インピーダンスに基づいて二次電池１２の劣化状態の判定を行う実施例を示しているが、内部抵抗に基づいて劣化判定を行う場合には、図３において内部インピーダンスを内部抵抗におきかえればよい。
【００５０】
図３おいて、前記所定のタイミングに達すると、制御部１７における演算処理が開始され、まずステップＳ１０１において演算に必要なパラメータの初期設定が行われる。各パラメータの設定値は、記憶部１８に予め記憶させたものを、ステップＳ１０１で記憶部１８から読込んで設定するようにすることができる。
【００５１】
ステップＳ１０１で初期設定の対象となるパラメータとして、内部インピーダンスまたは内部抵抗を推定する前記基準温度Ｔx、二次電池１２の劣化状態を判定するための内部インピーダンス及び内部抵抗に対する判定閾値Ｚth及びＲthなどがある。また、前記充放電選択信号や直交流選択信号もステップＳ１０１で記憶部１８から読込むようにすることができる。さらに、制御部１７から放電回路１６あるいはオールタネータ２２に対して放電あるいは充電の指令を行わせるようにする場合には、ステップＳ１０１で交流電流の周波数あるいはパルス状電流のパルス幅を記憶部１８から読込んで設定するようにしてもよい。
【００５２】
なお、二次電池１２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、二次電池１２の動作状況や経年劣化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。
【００５３】
次にステップＳ１０２では、放電回路１６またはオールタネータ２２により交流電流あるいはパルス状電流の所定の電流を放電または充電させ、所定のタイミングで電流センサ１３と電圧センサ１４のそれぞれから、電流測定値と電圧測定値を取得する。
【００５４】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で取得した電流測定値及び電圧測定値を用いて、フーリエ展開等の手法により二次電池１２の内部インピーダンスＺを算出する。なお、内部抵抗Ｒを算出する場合には、パルス状電流を放電または充電開始から１０ｍｓ以下の所定の時間ｄｔにおける電圧変化ｄＶから、Ｒ＝ｄＶ／ｄｔで内部抵抗Ｒを算出することができる。
【００５５】
次にステップＳ１０４において、温度センサ１５から前記放電または充電を行ったときの二次電池１２の温度測定値Ｔpを入力する。そして、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０３で算出した内部インピーダンスＺと、ステップＳ１０４で入力した温度測定値Ｔpとを（１）式に代入し、同式より調整パラメータＣを算出する。
【００５６】
次に、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０１で設定された基  準温度Ｔxと、ステップＳ１０５で算出された調整パラメータＣとを用いて、（１）式から基準温度Ｔxにおける内部インピーダンスＺxを算出する。
2007108063.tif 000006
【００５７】
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で算出された基準温度Ｔxにおける内部インピーダンスＺxを、ステップＳ１０１で設定した判定閾値Ｚthと比較し、その大小関係を評価する。そして、内部インピーダンスＺxが判定閾値Ｚth以下であると評価された場合、すなわちＺx≦Ｚthと評価された場合には、二次電池１２は劣化していないと判定して処理を終了する。
【００５８】
これに対し、ステップＳ１０７で内部インピーダンスＺxが判定閾値Ｚthを超えていると評価された場合、すなわちＺx＞Ｚthと評価された場合には、二次電池１２が劣化している可能性があると判定される。図３に示す本実施形態の劣化判定方法では、二次電池１２の劣化判定を確実に行うために、ステップＳ１０７の判定が所定回数連続で行われた場合に二次電池１２が劣化していると判定するようにしている。
【００５９】
すなわち、ステップＳ１０７において二次電池１２が劣化している可能性があると判定されると、ステップＳ１０８において、上記判定が前記所定回数だけ連続して行われたか否かを判定する。その結果、前記所定回数連続して二次電池１２が劣化していると判定された場合には、ステップＳ１０９に進んで二次電池１２の劣化判定処理を行う。上記のように、所定回数連続して劣化判定が行われたことを確認するようにしているのは、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である。
【００６０】
次に、本発明の車両用電源装置を備えた車両用電源システムについて以下に説明する。図４は、本発明の車両用電源システムの実施形態を示すブロック図である。車両用電源システム３１は、車両用電源装置１１と入力装置３２、及び表示装置３３から構成されている。
【００６１】
入力装置３２及び表示装置３３は、制御部１７に接続されてデータの入出力が行えるように構成されている。図３のステップＳ１０９において二次電池１２の劣化が判定された場合、その結果を制御部１７から表示装置３３に送出して表示させることで、運転者に二次電池１２の劣化を通報できるようにすることができる。
【００６２】
また、入力装置３２は、例えば二次電池１２の内部インピーダンスに対する判定閾値、内部抵抗に対する判定閾値、前記充放電選択信号、前記直交流選択信号、前記交流電流の周波数、及び前記パルス状電流のパルス幅を記憶部１８に設定するのに用いることができる。図４の実施形態では、記憶部１８への設定を制御部１７を介して行わせるように構成している。
【００６３】
本発明の車両用電源システムを上記のように構成することにより、二次電池１２の劣化を運転者に迅速で判り易く通報できるようにすることが可能であり、また、入力装置３２から設定値の変更が容易に行えることから、二次電池１２の動作状況や経年劣化等に対応して適切な処理を行わせようにすることが可能となる。
【００６４】
上記では、車両に搭載される車両用二次電池の劣化状態を判定する構成を備えた車両用電源システムについて説明したが、本発明は車両用二次電池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も広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、縦軸を内部インピーダンス、横軸を二次電池の温度としたときの、二次電池の温度特性の一実施例を示すグラフである。
【図２】図２は、本実施形態に係る車両用電源装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、主として制御部１７で実行される演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の車両用電源システムの実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、２・・・内部インピーダンスのグラフ
１１・・・車両用電源装置
１２・・・二次電池
１３・・・電流センサ
１４・・・電圧センサ
１５・・・温度センサ
１６・・・放電回路
１７・・・制御部
１８・・・記憶部
１９・・・経路
２１・・・負荷
２２・・・オールタネータ
３１・・・車両用電源システム
３２・・・入力装置
３３・・・表示装置
【図１】
2007108063.tif 000008
【図２】
2007108063.tif 000009
【図３】
2007108063.tif 000010
【図４】
2007108063.tif 000011