(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン２次電池あるいはリチウム金属２次電池の満充電状態における容量とある時点における容量との比であるＳＯＣと温度と、初期の時点から所定時点までの経過時間とにより、前記電池の所定時点における電池容量を算出する電池容量算出手段を有し、
前記電池容量算出手段は、
ＳＯＣと温度との２つの変数を含む関数により電池容量の劣化速度を算出する劣化速度算出手段と、
前記劣化速度よりその時々の電池の容量劣化量を算出し、これを前記経過時間の間継続し、これらの容量劣化量に基づき前記所定時点における電池容量の劣化量を算出する劣化量算出手段と、
を含み、
前記劣化容量算出手段により算出される劣化量を、初期の電池容量から減算して前記所定時点における電池容量を算出する、
ことを特徴とする電池容量予測装置。
【請求項２】
請求項１記載の電池容量予測装置において、
前記劣化量算出手段は、一定期間における電池容量の劣化量を積算して所定時点における電池容量の劣化量を算出する、
ことを特徴とする電池容量予測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定時点における電池の充電後の総容量である電池容量を予測するための電池容量予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマー電池を含め、リチウム金属２次電池あるいはリチウムイオン２次電池を用いたアプリケーションを設計するためには、その電池の寿命すなわち電池の充電後の総容量である電池容量の低下を見込んでおくことが重要である。たとえば、特開平９−２５７８９０号公報には、ある時点における電池の総容量から、次回の充電時における電池温度に対応する一充電当たりの電池容量の劣化による容量減少量を減算して充電後の電池容量を検出する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電池容量の測定方法においては、次回充電時の電池の温度しか考慮されていない。たしかに、電池容量は電池の温度にも依存するが、電池の充電状態にも依存するため、電池の温度のみを考慮しただけでは、正確な電池容量の算出を行うことができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電池容量を正確に予測することができる電池容量予測装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電池容量予測装置であって、リチウムイオン２次電池あるいはリチウム金属２次電池の満充電状態における容量とある時点における容量との比であるＳＯＣと温度と、初期の時点から所定時点までの経過時間とにより、前記電池の所定時点における電池容量を算出する電池容量算出手段を有し、前記電池容量算出手段は、ＳＯＣと温度との２つの変数を含む関数により電池容量の劣化速度を算出する劣化速度算出手段と、前記劣化速度よりその時々の電池の容量劣化量を算出し、これを前記経過時間の間継続し、これらの容量劣化量に基づき前記所定時点における電池容量の劣化量を算出する劣化量算出手段と、を含み、前記劣化容量算出手段により算出される劣化量を、初期の電池容量から減算して前記所定時点における電池容量を算出することを特徴とする。
【０００６】
また、上記電池容量予測装置において、前記劣化量算出手段は、一定期間における電池容量の劣化量を積算して所定時点における電池容量の劣化量を算出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】
本発明者らは、ポリマー電池を含むリチウムイオン２次電池あるいはリチウム金属２次電池の電池容量すなわち充電後の総容量の低下速度が、電池の温度とＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）によって決定されることを見いだした。この電池容量の劣化速度は、電池の温度が高くなるほど、またＳＯＣが高いほど大きくなる。ここでＳＯＣとは、満充電状態における容量と所定時点における容量との比をいう。
【００１２】
さらに、本発明者らは、上記温度に対する電池容量の劣化速度が、アレニウス則に従うことも見いだした。
【００１３】
図１には、電池の絶対温度（Ｔ）の逆数と電池容量の劣化速度との関係が示される。図１に示されるように、電池の各ＳＯＣに応じて、片対数グラフ上で本プロットが直線となっていることがわかる。このアレニウスプロットから電池の容量劣化速度を温度（Ｔ）とＳＯＣの２つの変数を用いて数式化すると、以下のとおりとなる。
【００１４】
【数１】
0003965817.tif 000002
ここで、Ｆ(ｔ，ＳＯＣ)は、電池温度ｔ及びその場合のＳＯＣに応じた電池容量の劣化速度を示している。この電池温度ｔは、図１の℃単位の温度であり、絶対温度Ｔ＝ｔ＋２７３の関係となる。また、ＡとＢは、ＳＯＣに応じたｙ切片を規定するための、各電池の特性値である。したがって、使用する各電池毎に、図１に示されたアレニウスプロットを求め、これから上記式（１）を決定しておけば、いかなる温度、ＳＯＣの履歴を経ても、そのプロファイルがわかれば、電池の寿命予測を数値計算によって行うことができる。
【００１５】
したがって、自動車用途等には、たとえば一日当たりの温度／ＳＯＣのプロファイルを、一定時間毎のデータとして記憶させ、順次電池容量の劣化量を計算し、積算することにより、正確な電池容量を把握することができる。
【００１６】
図２には、本発明に係る電池容量予測装置により電池の容量劣化量を算出する工程が示される。
【００１７】
まず、図１に示されたアレニウスプロットをＳＯＣ毎に求める（Ｓ１）。次に、上記アレニウスプロットから、容量劣化速度Ｆ（ｔ，ＳＯＣ）を、電池温度ｔとＳＯＣの２つの変数を用いて数式化する。この数式が前述した式（１）となる（Ｓ２）。
【００１８】
次に、電池の温度とＳＯＣを上記式に代入し、その時々の電池の容量劣化量を計算する（Ｓ３）。この計算を目的の時間またはサイクルまで続行し、一定期間における電池容量の劣化量を算出し、その劣化量の積算値を初期の電池容量から減算することにより、所定時点における劣化後の電池容量を算出する。このように、本発明にかかる電池容量予測装置では、電池の充電状態と温度と経過時間とにより所定時点における電池容量を算出する手段を有する。この算出値は表示され、または電池制御のパラメータとして利用される（Ｓ４）。なお、Ｓ３及びＳ４のステップを繰り返すことにより、定期的に劣化後の電池容量を算出することができる。
【００１９】
以上の説明では、電池の充電状態としてＳＯＣを使用していたが、この代わりに充電後の電池の電圧値を用いることも可能である。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ）には、電池の動作パターン毎に電池容量の維持率すなわち電池容量の変化を測定した結果が示される。図３（ａ）のパターンＡに比べて、パターンＢの場合の方が、図３（ｂ）に示されるように容量維持率が高くなっている。すなわち、パターンＢの方が電池容量の劣化速度が小さくなっている。これは、図３（ａ）に示されるように、パターンＡの場合にはＳＯＣの平均値が約７０％であるのに対し、パターンＢの場合にはＳＯＣがほぼ６０％であるが、図１に示されるように、低いＳＯＣの方が容量劣化率が小さいためであると考えられる。
【００２１】
なお、図３（ｂ）では、パターンＡ、パターンＢにおける容量維持率の実測値のほかに、本発明にかかる電池容量予測装置が前述の計算式によって電池温度とＳＯＣの状態から算出した予測値も記載している。なお、この場合の温度は、ある加速劣化温度で実施した。いずれのパターンにおいても、予測値と実測値がほぼ一致しており、本発明にかかる電池容量予測装置が、正確に電池容量を予測できることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池の温度のほかに、ＳＯＣも使用して電池容量を予測するので、電池容量を正確に予測することができ、電池寿命の管理を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電池の温度と電池容量の劣化速度との関係を示すアレニウスプロット図である。
【図２】  本発明に係る電池容量予測装置により電池容量の劣化速度を算出する工程図である。
【図３】  電池動作のパターンに応じた容量維持率の実測値及び予測値を示す図である。
【図１】
0003965817.tif 000003
【図２】
0003965817.tif 000004
【図３】
0003965817.tif 000005