JP2018072346A

JP2018072346A - 二次電池の電池状態推定装置

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Publication number: JP2018072346A
Application number: JP2017219532A
Authority: JP
Inventors: 坂田　康治; Koji Sakata; 康治坂田; 孝司森本; Koji Morimoto
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】高い精度で二次電池の内部抵抗を算出すると共に、リセット充放電の実施回数が低減しても確実に電池容量を推定することにより、二次電池の電池状態を推定する。【解決手段】制御部６には、二次電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部９が接続されている。内部抵抗算出部９は、構成上の特徴であって、電圧測定部３及び電流測定部４からの各測定値からウェーブレット変換を行い、周波数毎に電流及び電圧のウェーブレット係数を求め、これらの比率から二次電池の内部抵抗を算出する。内部抵抗算出部９は、電流及び電圧のウェーブレット係数の関係を直線近似したとき、予め設定された基準の場合よりも相関の低い場合を除外して、二次電池の内部抵抗を算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電流波形と電圧波形をウェーブレット変換により解析して二次電
池の電池状態を推定する装置に関する。

二次電池は、充放電サイクルの増加や経年劣化に伴い、正負極の活物質や電解液などが
変化して、内部抵抗が増加すると共に電池容量が減少する。二次電池の内部抵抗とは、セ
パレータ部分のイオン伝導抵抗や、正極、負極の電荷移動抵抗、正負極活物質粒子内部で
のイオンの拡散遅れによる抵抗など、複数の抵抗要因が組み合わされたものであり、内部
抵抗が増加することで電池状態の劣化を招く。また、二次電池の電池容量とは、充放電可
能な残存容量のことであり、電池容量の低減は充放電性能の低下にほかならない。

そこで従来から、二次電池の内部抵抗や電池容量は、二次電池の電池状態を把握するた
めのパラメータとして重視されており、これらを監視することが実施されている。特に、
内部抵抗は、内部抵抗の値から電池セルの個体ばらつきを計測し、製造時の不良品検査な
どにも利用可能であるため、重要なパラメータとして高精度で内部抵抗を把握することが
求められている。

（内部抵抗）
二次電池の内部抵抗を求める方法としては、大きく分けて直流インピーダンス法と交流
インピーダンス法の二つがある。直流インピーダンス法は、充放電時の電圧変化分をその
時の電流値の変化分で割ることにより内部抵抗を求める方法である。その代表的な方法の
一つに直流パルス法がある。直流パルス法では、電池に定電流パルスを印加し、定電流パ
ルス印加時の立ち上りの電圧変化や、印加中に緩やかに増加する電圧変化などから内部抵
抗成分を求める。

一方、交流インピーダンス法は、電池をポテンショスタットに接続し、正弦波の電圧を
入力することで電流出力の交流成分を解析し、内部抵抗を求める方法である。交流成分の
解析には、ポテンショスタットの他に周波数解析装置が必要であるが、前記の直流パルス
法と比べて内部抵抗成分をより詳しく解析できるという利点がある。

具体的な二次電池の内部抵抗の算出方法としては、例えば特許文献１〜３などが提案さ
れている。特許文献１では、電流変化量と電圧変化量及びインピーダンス変化量に基づく
パラメータとを直線近似し、近似した直線の傾きから電池のインピーダンスを算出する。
この技術では、算出されたインピーダンスの初期値に対する増加割合に基づいて、電池の
劣化状態を推定する。

特許文献２では、周波数フィルタを用いて、電流および電圧の変化を、高周波成分と低
周波成分とに分離し、拡散抵抗に相当する低周波成分を除いた高周波成分を電池の内部抵
抗として抽出する。特許文献２では、電流および電圧の変化のうちの高周波成分の方を、
二次電池の内部抵抗と定義している。

特許文献３では、電流および電圧変化をそれぞれフーリエ変換し、周波数毎の信号強度
を求め、それらの周波数成分の比から内部抵抗を算出する。この技術によれば、複数の異
なる周波数成分から内部抵抗を算出し、二次電池を等価回路で表した場合の回路定数を推
定する。

（電池容量）
二次電池の電池容量を測定する場合には、リセット充放電を定期的に行うことが一般的
である。リセット充放電とは、二次電池を完放電から満充電、および、満充電から完放電
まで、一定出力（または一定電流）で充放電を行い、充電容量や放電容量量を実計測する
方法である。すなわち、図１４に示すように、セル電圧を下限電圧から上限電圧まで充電
することで充電容量を求め、セル電圧を上限電圧から下限電圧まで放電することで放電容
量を求めている。

特開２００６−２５０９０５号公報特開２００５−１０６６１６号公報特開２００５−２２１４８７号公報

ところで近年、二次電池の需要は高まる傾向にあり、二次電池を自然エネルギーの変動
抑制などに利用することが要望されている。この場合、上記の従来技術では、次のような
課題がある。すなわち、直流パルス法を用いて二次電池の内部抵抗を求める技術では、充
放電電流が常に変動するため、定電流パルスを印可することが難しかった。また、交流イ
ンピーダンス法を用いて二次電池の内部抵抗を求める技術では、測定に特殊な解析装置を
接続する必要があり、二次電池の稼働中に内部抵抗を求めることが困難であった。二次電
池を自然エネルギーの変動抑制などに利用する場合、これらの問題点を解消することが急
務であり、高い精度で二次電池の内部抵抗を求める技術の確立が待たれていた。

電池容量の測定については、満充電や完放電まで充放電制御を行うリセット充放電を実
施しているが、リセット充放電には、二次電池を制御する上位装置（ＥＭＳ:Energy Mana
gement System）との制御タイミングに制約があるという問題がある。すなわち、二次電
池の充放電制御は上位装置からの充放電指令によって行われるので、リセット充放電の実
施は二次電池の非稼働中に限られることになる。

また、リセット充放電は、電池容量の測定に要する時間が数時間と長い点も課題である
。例えば、時間１Ｃレート（完放電から満充電まで１時間で十分を行う充電レート）によ
るリセット充放電では、最低でも２時間以上かかる。このため、電池容量の測定に関して
は、リセット充放電の実施回数を極力減らして、二次電池を高効率で運用することが望ま
れていた。

本発明の実施形態は、上記の課題を解決するためになされたものであり、高い精度で二
次電池の内部抵抗を算出すると共に、リセット充放電の実施回数が低減しても確実に電池
容量を推定することにより、二次電池の電池状態を推定する装置を提供することを目的と
している。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、次のような構成要素（ａ）〜（ｄ）
を有することを特徴とする。
（ａ）二次電池を構成する各電池セルの正極端子と負極端子間に接続され、端子間電圧を
測定する電圧測定部。
（ｂ）電流経路に挿入され、前記電池セルへの充放電電流を測定する電流測定部。
（ｃ）前記電圧測定部及び前記電流測定部における測定を制御する制御部。
（ｄ）当該制御部に接続され、前記電圧測定部及び前記電流測定部からの各測定値からウ
ェーブレット変換を行い、周波数毎に電流及び電圧のウェーブレット係数を求め、これら
の比率から二次電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部。
（ｅ）前記内部抵抗算出部は、前記電流及び電圧のウェーブレット係数の関係を直線近似
したとき、予め設定された基準の場合よりも相関の低い場合を除外して、二次電池の内部
抵抗を算出するように構成する。

また、本発明の別の実施形態は、上記構成要素（ａ）〜（ｄ）と、構成要素（ｆ）、（
ｇ）を有することを特徴とする。
（ｆ）予め特性評価試験により作成した、二次電池の内部抵抗と二次電池の電池容量との
関係を示す電池特性テーブル。
（ｇ）前記内部抵抗算出部によって算出された内部抵抗の最大値から前記電池特性テーブ
ルに基づいて、二次抵抗の電池容量を推定する電池容量推定部。

また、本発明の別の実施形態は、上記構成要素（ａ）〜（ｄ）と、構成要素（ｈ）〜（
ｋ）を有することを特徴とする。
（ｈ）二次電池の電池容量を測定するリセット充放電制御部。
（ｉ）前記内部抵抗および前記リセット充放電制御部が測定した電池容量を記録する記憶
部。
（ｊ）前記記憶部に記憶された内部抵抗と電池容量との相関を単回帰分析することによっ
て関係式を導出する演算部。
（ｋ）前記内部抵抗と前記演算部が導出した関係式とから二次電池の電池容量を推定する
電池容量推定部。

第１の実施形態の構成を示すブロック図。第２の実施形態の構成を示すブロック図。充放電サイクルと電池セルの内部抵抗、電池容量の関係を示すグラフ。内部抵抗と電池容量の相関を示すグラフ。電池特性テーブルを示す図。第２の実施形態に係る電池容量の推定処理を示すフローチャート。第３の実施形態の構成を示すブロック図。第３の実施形態に係る電池容量の推定処理を示すフローチャート。電池セルの内部抵抗と電池容量のデータベース定義を示す図。電池セルの内部抵抗と電池容量の関係式（直線近似）を用いた推定方法を説明するためのグラフ。電池セルの内部抵抗と電池容量の関係式（ルート関数）を用いた推定方法を説明するためのグラフ。第４の実施形態の構成を示すブロック図。電池劣化予測に用いる電池セルの内部抵抗の推移を示すグラフ。リセット充放電の概略を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（１）第１の実施形態
［構成］
第１の実施形態の構成について、図１を用いて具体的に説明する。図１に示すように、
第１の実施形態には、直列あるいは並列に接続された複数の電池セル１からなる組電池２
が設けられている。各電池セル１の正極端子と負極端子間には端子間電圧を測定する電圧
測定部３が接続されている。電流経路には電池セル１への充放電電流を測定する電流測定
部４が挿入されている。

電池セル１の近傍には電池セル１の温度を測定する温度測定部５が配置されている。こ
れら電圧測定部３、電流測定部４、温度測定部５には制御部６が接続されている。制御部
６は、各測定部３〜５を制御して、各測定部３〜５が測定した測定値を処理する部分であ
る。制御部６には各測定部３〜５の測定値を記憶する記憶部７と、外部との通信を行う通
信インターフェイス８が接続されている。

制御部６には、二次電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部９が接続されている。内
部抵抗算出部９は、本実施形態の構成上の特徴であって、電圧測定部３及び電流測定部４
からの各測定値からウェーブレット変換を行い、周波数毎に電流及び電圧のウェーブレッ
ト係数を求め、これらの比率から二次電池の内部抵抗を算出するようになっている。

内部抵抗算出部９では、ウェーブレット変換を用いて、次のようにして内部抵抗を算出
している。まず、波形ｆ（ｔ）のウェーブレット変換Ｗ_Ψｆは、式（１）により求めるこ
とができる。

また、Ψａ，ｂ（ｔ）はアナライジングウェーブレットと呼ばれ、ダイレーション（拡
大縮小）のパラメータを実数ａ、ｔ軸上でのシフトのパラメータを実数ｂとし、式（２）
のように定義される。

Ψ（ｔ）としては、さまざまなものが提案されており、適宜選択可能である。式（３）
に例としてガボールウェーブレットの定義を示す。

計測された電流波形をｉ（ｔ）、電圧波形をｖ（ｔ）とすると、それぞれのウェーブレ
ット変換は式（４）、式（５）のようになり、この変換結果はウェーブレット係数と呼ば
れる。

すると、式（６）によって、同一のダイレーションａ、シフトｂの電流、電圧のウェー
ブレット係数の比から、内部抵抗を計算することができる。

このとき、ダイレーションａが周波数に相当し、ダイレーションａが定まれば内部抵抗
はシフトｂによらず一定であると考えられる。そこで、特定のダイレーションａに対して
シフトｂを変化させて、（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の関係を、最小二
乗法を用いて直線近似すると、その傾きから周波数毎の内部抵抗値Ｒ（ａ）が算出する。

ここで、直線近似の精度を表す決定係数Ｒ^２を算出する。（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ
_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の分散および共分散をそれぞれνｗｉ、νｗｖ、νｗｉｖとすると、ν
ｗｉ、νｗｖ、νｗｉｖは、それぞれ式（７）〜（９）で求められる。

これにより、（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の関係を直線近似した時の
決定係数Ｒ^２は以下の式で求められる。

以上のようにして内部抵抗算出部９では、制御部６で処理された各電池セル１の電流値
および電圧値を、離散ウェーブレット変換し、それらのウェーブレット係数の比率から、
二次電池の内部抵抗を算出する。

また、内部抵抗算出部９は、電流及び電圧のウェーブレット係数の関係を直線近似した
とき、予め設定された基準の場合よりも相関の低い場合を除外して、二次電池の内部抵抗
を算出するように構成されている。

［作用効果］
一般に、充放電電流が小さいと、各種計測センサーの計測精度の影響により、計測され
る電流値や電圧値の計測誤差は相対的に大きくなる。そのため、離散ウェーブレット変換
により算出される電流値および電圧値のウェーブレット係数（信号強度）においては、そ
れらを単回帰分析した場合の相関（決定係数）が小さくなる傾向がある。

そこで、本実施形態における内部抵抗算出部９では、電流及び電圧のウェーブレット係
数の関係を直線近似したとき、予め設定された基準の場合よりも相関の低い場合を除外し
て、二次電池の内部抵抗を算出するように構成した。これにより、電流値および電圧値の
ウェーブレット係数に関する相関が小さい区間では、充放電電流値が小さいものと見なし
て内部抵抗の算出から除外することで、内部抵抗の算出精度を向上することができる。

また、ウェーブレット変換の窓区間において充電電流の変化が少ない場合も、内部抵抗
の誤差は大きくなる傾向にある。そのため、内部抵抗算出部９では、算出されたウェーブ
レット係数が、予め設定された一定値以上となるサンプリング数が少ない場合も除外して
、二次電池の内部抵抗を算出する。これにより、ウェーブレット変換の窓区間において充
電電流の変化が少ない場合を内部抵抗の算出から除外することができ、内部抵抗の算出精
度を向上することができる。

上記のような第１の実施形態によれば、電流及び電圧のウェーブレット係数の関係を直
線近似した場合において相関の低い場合を除外した上で、ウェーブレット変換を用いて内
部抵抗を極めて高精度に算出することができる。したがって、充放電電流が常に変動して
も二次電池の内部抵抗を求めることが可能となり、二次電池を自然エネルギーの変動抑制
などに利用する場合にも好適である。

（２）第２の実施形態
［構成］
図２に第２の実施形態の構成を示す。なお、第１の実施形態と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。図２に示すように、第２の実施形態は、上記第１の実施形
態の構成に加え、制御部６に、電池特性テーブル１０が保持されると共に、電池容量推定
部１１が接続されたことを特徴としている。

電池特性テーブル１０は、予め実施される特性評価試験の結果から、例えば二次電池の
充放電サイクル毎に計測した二次電池の内部抵抗と電池容量の計測結果から、作成するも
のである。電池容量推定部１１は、内部抵抗算出部９によって算出された内部抵抗の最大
値から、電池特性テーブル１０に基づいて、二次抵抗の電池容量を推定する部分である。

図３は、二次電池の充放電サイクル毎に計測した内部抵抗と電池容量の関係を示したグ
ラフである。このグラフから分かるように、二次電池に対する充放電サイクル数の増加と
共に、電池セル１の内部抵抗は上昇し、二次電池の容量維持率は低下する。充放電サイク
ル数と内部抵抗と電池容量との間の相関は関数式で表すことができる。例えば、これらの
関係が直線近似で表される場合の例を図４のグラフに示す。本実施形態では、電池の特性
を関係式で表す方法に代わり、それらの関係を電池の劣化状態を示す電池特性テーブル（
図５参照）として制御部６に直接保持しておく。

ところで、二次電池の中でもリチウムイオン二次電池では、二次電池の過充電または過
放電を防止するため、電池セル１毎の電圧値を監視しながら充放電を行う。例えばリチウ
ムイオン二次電池の充電時は、二次電池内の全電池セルの電圧を個別に監視し、それらの
中で最も高い電圧値が上限電圧に到達した時点で充電を停止する。この時、上限電圧に到
達した時点で一定出力による充電から定電圧充電に切り替える場合もある。そのため、二
次電池の電池容量は、二次電池内で内部抵抗値が最も大きい電池セルの影響を受けること
が分かる。

また、二次電池は電池セル１を直列または並列に接続して、より高電圧かつ大容量の二
次電池を構成する。電池セル１を並列に接続する場合、これらの電池セル１の電圧は常に
一定を保つが、直列に接続する場合は個々の電池セル１のばらつきによってセル電圧に差
が生じる。電池セルの劣化に伴って、セル電圧のばらつきは拡大すると考えられ、内部抵
抗が大きい電池セル１の影響が増大すると考えられる。

そこで、第２の実施形態では、図６のフローチャートに示すように、電流、セル電圧、
電池温度を測定（Ｓ１０１）した後、電池セル１の内部抵抗を内部抵抗算出部９によって
算出し（Ｓ１０２）、算出された各電池セルの内部抵抗の中で最も大きい値を算出する（
Ｓ１０３）。続いて、内部抵抗算出部９によって算出された内部抵抗の最大値から、電池
特性テーブル１０に基づいて、電池容量推定部１１が二次抵抗の電池容量を推定する（Ｓ
１０４）。

［作用効果］
以上のような第２の実施形態によれば、ウェーブレット変換を用いた第１の実施形態の
作用効果に加えて、電池特性テーブル１０を用いることのより、二次電池の電池容量を確
実に推定することが可能となり、二次電池を高効率で運用することができる。特に、電池
セル１毎の電圧値を監視しながら充放電を行うリチウムイオン二次電池では、二次電池の
過充電または過放電を防止することが可能となり、リチウムイオン二次電池の電池容量を
把握する場合に好適である。

（３）第３の実施形態
［構成］
図７に、第３の実施形態の構成を示す。なお、第１の実施形態と同一部分については同
一符号を付して説明を省略する。図７に示すように、第３の実施形態では、上記第１の実
施形態の構成に加え、制御部６に、リセット充放電制御部１２と、演算部１３と、電池容
量推定部１４とが接続されたことを特徴としている。

リセット充放電制御部１２は、二次電池の電池容量を実計測するリセット充放電を制御
して、充放電可能容量を測定する部分である。また、記憶部７は、電池セル１の内部抵抗
やリセット充放電制御部１２の測定結果、さらには演算部１３の求めた関係式のパラメー
タなどを記録するようになっている。

演算部１３は、記憶部７に記憶された内部抵抗および電池容量の測定結果の相関を単回
帰分析することによって関係式を導出する部分である。演算部１３は、内部抵抗および電
池容量の相関を単回帰分析するとき、電池劣化を表す近似式として想定される近似式の中
から、最も相関の高い近似式を選択し、そのパラメータを同定するようになっている（こ
の点については後段の段落００５６にて詳しく述べる）。電池容量推定部１４は、内部抵
抗算出部９が算出した内部抵抗の値と演算部１３が導出した関係式から二次電池の電池容
量を推定する部分である。

上記の第２の実施形態のように、電池特性テーブル１０を用いて二次電池の電池容量を
推定する場合、二次電池に対する充放電サイクル試験を行い、電池劣化に伴う内部抵抗値
と電池容量の関係を明らかにし、事前に電池特性テーブル１０を作成する必要がある。通
常、この充放電サイクル試験は、多くの時間とコストがかかる。また、電池セル１の改良
に伴う電池特性の変化が生じた場合には、再度、評価試験を実施し直さなくてはならず、
面倒である。

そこで、第３の実施形態では、二次電池の電池容量の推定に関して、従来から存在する
リセット充放電を利用する。既に述べたように、リセット充放電は、二次電池の稼働中（
上位監視装置により制御されている状態）では実施することができないが、リセット充放
電を実施すれば、電池セル１を多直列／多並列に組み合わせた状態において、現在の充放
電可能容量である電池容量を正確且つ確実に把握することが可能である。

第３の実施形態に係るフローチャートを図８に示す。第３の実施形態では、まず第３の
実施形態を適用した蓄電池システムの保守モードへ移行し（Ｓ２０１）、リセット充放電
制御部１２がリセット充放電を行って（Ｓ２０２）、充放電可能容量を測定する（Ｓ２０
３）。

記憶部７は充放電可能容量を記録する（Ｓ２０４）。演算部１３は単回帰分析により関
係式を導出し（Ｓ２０５）、記憶部７は関係式のパラメータを記録する（Ｓ２０６）。二
次電池の稼働初期に、電池セル１の内部抵抗の算出と電池容量の計測、記憶部７における
データベースへの蓄積、単回帰分析による関係式の導出を繰り返した後、通常モードに復
帰する（Ｓ２０７）。

第３の実施形態においては、リセット充放電制御部１２で実計測した二次電池の電池容
量と、電池セル１の内部抵抗との相関を、記憶部７においてデータベース化し（図９に図
示）、演算部１３が、それらの相関を単回帰分析することによって関係式を導出する。

そして、上位装置から電池容量の算出が要求されると（Ｓ２０８）、電池容量推定部１
４は、現在の電池セル１の内部抵抗から、演算部１３が導出した関係式を用いて、電池容
量を推定し（Ｓ２０９）、これを外部に通知する（Ｓ２１０）。この時、関係式から電池
容量を推定するには、二次電池内の各電池セル１の中で、最も劣化が大きい、つまり内部
抵抗が最も大きい電池セル１の値に基づいて実施する。なお、Ｓ２０６で関係式の記録を
更新した後、第２の実施形態と同じく、内部抵抗算出部９で算出した内部抵抗の最大値か
ら、電池特性テーブル１０に基づいて、電池容量推定部１１が二次抵抗の電池容量を推定
して、上位装置へ常時通知する形態を取っても良い。

ここで、図１０のグラフを用いて、演算部１３が単回帰分析により電池容量と内部抵抗
との関係式を導出し、電池容量推定部１４が、現在の電池セル１の内部抵抗と演算部１３
が導出した関係式を用いて、電池容量を推定可能であることについて説明する。なお、電
池容量は、リセット充放電制御部１２によるリセット充放電の結果から算出された値であ
る。また、内部抵抗は、内部抵抗算出部９で算出された値であってもよいし、充放電サイ
クル数と電池セル１の内部抵抗の上昇とが相関することから、充放電データからの推定値
でもよい。

例えば、内部抵抗と電池容量の算出結果との関係が式（１１）のように直線近似で表さ
れる場合、最小二乗法の考え方から残差Ｓが最小となるパラメータａ₀およびa₁を決定す
る。

ここで、内部抵抗推定と電池容量の算出結果に対する近似式（１１）の残差Ｓは、以下
の式（１２）で表される。

残差Ｓが最小となるようなパラメータａ₀およびa₁を求めるには、式（１２）をパラメ
ータａ₀およびa₁でそれぞれ偏微分して、その値が０となるようにする。

上式（１３）（１４）の連立方程式を解くと、残差Ｓが最小となるパラメータａ₀およ
びa₁は、以下の式で求めることができる。

これらのパラメータを用いて内部抵抗と電池容量の関係を表し、電池容量推定部１４が
電池容量の推定を行う。その他、内部抵抗と電池容量の算出結果との関係が式（１７）の
ルート関数で表される場合（図１１に図示）、残差Ｓは式（１８）のようになる。

式（１８）から残差Ｓが最小となるようなパラメータａ₀およびa₁を求めるためには、
式（１８）をパラメータａ₀およびa₁でそれぞれ偏微分して、その値が０となるようにす
ればよい。

なお、二次電池の劣化モードには、通常、稼働日数に応じて劣化するカレンダー劣化や
、充放電サイクルに応じて劣化するサイクル劣化などがあるが、カレンダー劣化は稼働日
数のルートに、サイクル劣化はサイクル回数に対してリニアに従う式で近似できる場合が
ある。このように、二次電池の劣化は、使用状況に応じて劣化モードが異なる。そのため
、第３の実施形態の演算部１３では、上記直線近似や多項式、ルート関数などで最も相関
の高い（残差の少ない）近似式で表すことにする。これにより、電池容量の推定精度をい
っそう高めることができる。

［作用効果］
以上のような第３の実施形態によれば、ウェーブレット変換を用いた第１の実施形態の
作用効果に加えて、電池セル１の内部抵抗と電池容量の相関分析に基づいて、二次電池の
電池容量を正確に確実に推定することができる。したがって、リセット充放電の実施回数
を大幅に低減することが可能であり、二次電池を高効率で運用することができる。

（４）第４の実施形態
［構成］
図１２に、第４の実施形態の構成を示す。なお、第１の実施形態と同一部分については
同一符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、第４の実施形態は、制御部６に
、電池容量推定部１５と、内部抵抗推定部１６が接続されている。

電池容量推定部１５は、推定した電池容量を時系列プロットすることによって電池容量
の変化率を求め、求めた変化率から、将来の電池容量を推定するように構成されたもので
ある。内部抵抗推定部１６は、図１３に示すように、電池セル１の内部抵抗を時系列プロ
ットすることによって内部抵抗の上昇率を求め、将来の内部抵抗を推定するように構成さ
れたものである。ここでいう将来に含まれる期間は、数年後といった長期間のスパンも包
含される。

［作用効果］
以上のような第４の実施形態によれば、ウェーブレット変換を用いた第１の実施形態の
作用効果に加えて、内部抵抗と電池容量の相関分析に基づいて二次電池の劣化を将来にわ
たって推定することができる。したがって、二次電池を高効率で運用することができる。

（５）他の実施形態
なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の
範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施され
ることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行
うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると
同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

符号の名称

１…電池セル
２…組電池
３…電圧測定部
４…電流測定部
５…温度測定部
６…制御部
７…記憶部
８…通信インターフェイス
９…内部抵抗算出部
１０…電池特性テーブル
１１、１４、１５…電池容量推定部
１２…リセット充放電制御部
１３…演算部
１６…内部抵抗推定部

Claims

二次電池を構成する各電池セルの正極端子と負極端子間に接続され、端子間電圧を測定
する電圧測定部と、
電流経路に挿入され、前記電池セルへの充放電電流を測定する電流測定部と、
前記電圧測定部及び前記電流測定部における測定を制御する制御部と、
当該制御部に接続され、前記電圧測定部及び前記電流測定部からの各測定値からウェー
ブレット変換を行い、周波数毎に電流及び電圧のウェーブレット係数を求め、これらの比
率から二次電池の内部抵抗を算出する内部抵抗算出部と、
前記内部抵抗算出部が算出した内部抵抗を時系列プロットすることによって内部抵抗の
変化率を求め、求めた内部抵抗の変化率から、将来の内部抵抗を推定する内部抵抗推定部
を有することを特徴とする二次電池の電池状態推定装置。
予め特性評価試験により作成した、二次電池の内部抵抗と二次電池の電池容量との関係
を示す電池特性テーブルと、
前記内部抵抗算出部によって算出された内部抵抗の最大値から前記電池特性テーブルに
基づいて、二次抵抗の電池容量を推定する電池容量推定部、を有することを特徴とする
請求項１に記載の二次電池の電池状態推定装置。
二次電池の電池容量を測定するリセット充放電制御部と、
前記内部抵抗および前記リセット充放電制御部が測定した電池容量を記録する記憶部と
、
前記記憶部に記憶された内部抵抗と電池容量との相関を単回帰分析することによって関
係式を導出する演算部と、
前記内部抵抗と前記演算部が導出した関係式とから二次電池の電池容量を推定する電池
容量推定部、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電池状態推定
装置。
前記演算部が内部抵抗および電池容量の相関を単回帰分析するとき、電池劣化を表す近
似式として想定される近似式の中から、最も相関の高い近似式を選択し、そのパラメータ
を同定することを特徴とする請求項３に記載の二次電池の電池状態推定装置。
前記電池容量推定部は、推定した電池容量を時系列プロットすることによって電池容量
の変化率を求め、求めた変化率から、将来の電池容量を推定するように構成したことを特
徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の二次電池の電池状態推定装置。