JP2019158597A

JP2019158597A - 二次電池システム

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Publication number: JP2019158597A
Application number: JP2018045644A
Authority: JP
Inventors: 明洋田力; Akihiro Tariki; 英司遠藤; Eiji Endo; 雅大井上; Masahiro Inoue
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-13
Also published as: JP7141012B2

Abstract

【課題】二次電池の劣化指標を高い精度で推定できる二次電池システムを提供する。【解決手段】組電池４の電池電圧Ｖと、組電池４の電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する微分曲線算出部１０と、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおいて所定の電池電圧の範囲内に現れるピーク部Ｐと電池電圧Ｖが増加するに伴って微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように傾斜する所定の直線Ｌとの交点を特徴点Ｐtとして特定する特徴点特定部１５と、特徴点Ｐtの電圧値Ｖtに基づいて、組電池４の劣化指標であるＳＯＨを推定するＳＯＨ推定部１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池システムに係り、詳しくは、二次電池の劣化度合いを表す劣化指標を推定する機能を備えた二次電池システムに関する。

二次電池の劣化度合いを表す劣化指標として、新品時の満充電容量に対する現状の満充電容量の比率であるＳＯＨ（State of Health）が広く知られている。この劣化指標ＳＯＨは、例えば二次電池を電池残容量０の状態から満充電まで充電して、実際の満充電容量を測定して得られることができる。しかしながら、劣化指標を推定するために電池残容量０の状態から満充電まで充電しなければならず、推定に要する時間が大幅に長くなるといった問題点がある。

そこで、二次電池の充放電時の電池容量及び電池電圧をパラメータとした微分特性を有する微分曲線が二次電池の劣化状態に応じて形状が異なることを利用して、微分曲線上に現れる特徴点の推移や変化量等に基づき二次電池の劣化指標を推定する種々の手法が提案されている。
例えば特許文献１に記載された二次電池システムでは、二次電池の充電時に電池容量Ｑを算出すると共に、電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶを求め、微分値ｄＱ/ｄＶと電池電圧Ｖとの関係から微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出している。

そして、所定の電池電圧Ｖの範囲内で微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに現れる特徴点の電圧値、詳しくはピーク形状の頂点部分である極大点の電圧値から、二次電池の劣化指標である容量低下率を求めている。
また、特許文献２に記載された二次電池システムでは、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに現れる特徴点から、詳しくは微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの極大点の微分値ｄＱ/ｄＶ（極大値）から二次電池の劣化指標を求めている。

特開２０１３−１９７０９号公報特開２０１４−１３９８９７号公報

しかしながら、特許文献１あるいは特許文献２における二次電池システムにおいては、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの極大点の微分値ｄＱ/ｄＶや極大点の電池電圧Ｖから二次電池の劣化指標を推定しているので、ノイズ等により極大点が変動した場合に、劣化指標の推定誤差を招く虞があった。
このように、上記特許文献１及び２に記載された二次電池システムは、劣化指標の推定精度に関して十分に満足できるものではなかった。

特に、電気自動車に搭載した二次電池においては、当該二次電池の劣化状態は車両の航続距離に影響するものであるので、少しでも精度の高い劣化指標の推定を可能にすることが要求されている。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、二次電池の劣化指標を高い精度で推定することができる二次電池システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の二次電池システムは、二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、二次電池の電池電圧Ｖと、前記電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する微分曲線算出部と、前記電池電圧Ｖの所定の領域において現れる前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピーク部と、前記電池電圧Ｖが増加するに伴って前記微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように傾斜する所定の直線との交点を特徴点として特定する特徴点特定部と、前記特徴点の電池電圧に基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、を備えたことを特徴とする。

このように構成した二次電池システムによれば、二次電池の充電時や放電時に、微分曲線算出部により微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが算出され、特徴点特定部により電池電圧Ｖの所定の領域において微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに現れるピーク部と、前記電池電圧Ｖが増加するに伴って前記微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように傾斜する所定の直線との交点を特徴点として特定される。そして、劣化指標推定部により、この特徴点の電池電圧に基づいて、二次電池の劣化指標が推定される。

本発明は、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピーク部と、電池電圧Ｖが増加するに伴って微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように傾斜する所定の直線との交点を特徴点として特定するので、ノイズ等により微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピークの微分値ｄＱ/ｄＶやピークの電池電圧に検出誤差が発生しても、特徴点を精度良く特定することができ、二次電池の劣化指標の推定精度を向上させることができる。

好ましくは、前記特徴点特定部は、前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの前記ピーク部に内接する所定の半径の円の接点を前記特徴点として特定するとよい。
これにより、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピーク部と所定の直線との交点である特徴点を、容易に特定することができる。
好ましくは、前記特徴点特定部は、前記ピーク部と前記所定の半径の円との接点のうち、低電圧側の接点を前記特徴点として特定するとよい。

これにより、比較的明確で容易に特定できる低電圧側の接点を特徴点として、精度よく劣化指標を推定することができる。
また、前記微分曲線算出部は、前記所定の領域より低い電池電圧から前記二次電池を充電して前記微分曲線を算出するとよい。
これにより、ピーク部と所定の半径の円との２つの接点のうち、低電圧側の接点を特徴点として特定することと合わせて、充電時に電池電圧の所定の領域で比較的早期に特徴点を特定して、二次電池の劣化指標を早期に推定することができる。

また、前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、前記劣化指標推定手段は、前記特徴点における前記電池電圧Ｖと前記二次電池の温度とに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定するとよい。
これにより、広い温度範囲で二次電池の劣化指標の推定精度を向上させることができる。

本発明の二次電池システムによれば、二次電池の劣化指標を高い精度で推定することができる。

本発明の実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。ＳＯＨ１００%における微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの一例を示す特性図である。ＳＯＨ８６%における微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの一例を示す特性図である。ＳＯＨ７３%における微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの一例を示す特性図である。ＳＯＨ６２%における微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの一例を示す特性図である。図２〜図５の微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶをまとめて記載した特性図である。微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの特徴点における微分値ｄＱ/ｄＶと電圧値Ｖとの関係の一例を示す特性図である。

以下、本発明を具体化した二次電池システムの一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の二次電池システムを示す概略構成図である。
本実施形態の二次電池システム１は電気自動車に搭載されており、走行用動力源である走行モータに電力を供給している。全体として二次電池システム１は、その全体を統合制御するメインコントローラ２、及びメインコントローラ２に並列に接続された複数の二次電池モジュール３から構成されている。

二次電池モジュール３は、組電池４（二次電池）、サブコントローラ５及び充放電制御部６から構成されている。
組電池４は、所期の電池容量及び出力電圧を達成するために複数の単電池を組み合わせて構成されている。本実施形態の組電池４は、その正極電極板にＬｉＭｎ_２Ｏ_４及びＬｉＭＯ_２（Ｍは、Ｃｏ,Ｎｉ,Ａｌ,Ｍｎ,Ｆｅの内、少なくとも１つを含む遷移金属元素）が含まれている。

組電池４には電圧センサ７、電流センサ８及び温度センサ９（温度検出部）が接続されている。電圧センサ７により組電池４の電池電圧Ｖが検出され、電流センサ８により組電池４の入出力電流Ｉが検出され、温度センサ９により組電池４の電池温度Ｔが検出され、それらの検出情報はサブコントローラ５に入力される。
サブコントローラ５は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。サブコントローラ５は充放電制御部６を駆動して組電池４の充放電を制御する機能を奏し、充放電制御の際には、組電池４の劣化指標に応じて最大許容電流や最大許容電圧を調整する。なお、本実施形態においては、組電池４の劣化指標として、新品時の満充電容量に対する現状の満充電容量の比率であるＳＯＨ（State of Health）を使用する。

また、サブコントローラ５は、組電池４のＳＯＨを推定するために必要な微分曲線を算出する微分曲線算出部１０を備えている。本実施形態では微分曲線としてＶ-ｄＱ/ｄＶを用いている。微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとは、組電池４の電池電圧Ｖと、組電池４の電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示すものである。

微分曲線算出部１０は、組電池４の充電時または放電時に所定時間毎に組電池４の電池容量Ｑを逐次算出すると共に、これに同期して電池電圧Ｖを取得し、組電池４の電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶを算出する。そして、得られた微分値ｄＱ/ｄＶと電池電圧Ｖとの関係を示す曲線として微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する。

図２〜図５は微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの一例を示す特性図である。図２〜図５では、微分値ｄＱ/ｄＶを縦軸とし、電池電圧Ｖを横軸として微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが表されている。組電池４の充電または放電に伴って組電池４の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）と共に電池電圧Ｖが増加または低下し、それに応じて微分値ｄＱ/ｄＶが変化することにより、例えば図２〜５に示すように微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上には、電圧値Ｖの所定範囲（例えば３．８５Ｖ〜４．０５Ｖ付近）においてピーク形状が現れる。以下、この所定範囲に現れる１つのピーク形状全体をピーク部Ｐという。なお、ピーク部Ｐは、図２ではＰ1、図３ではＰ2、図４ではＰ3、図５ではＰ4として記載している。

微分曲線算出部１０は、算出した微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ及び温度センサ９により検出された電池温度Ｔ（以下、これらを実測データと称する）をメインコントローラ２に出力する。ＳＯＨの推定に微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の何れの特徴点を特定し、どのように推定するのかは本発明の特徴部分であるため、その手法については後に詳述する。
なおサブコントローラ５は、組電池４の充放電に伴う入出力電流Ｉを所定時間毎に積算して組電池４のＳＯＣを算出し、その情報もメインコントローラ２に出力する。

一方、メインコントローラ２はサブコントローラ５と同様に、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。
メインコントローラ２は、入出力部１２、データ保存部１３、特徴点特定部１５、ＳＯＨ推定部１６（劣化指標推定部）及び充放電指令部１７を備えている。

データ保存部１３は、入出力部１２を介して各二次電池モジュール３のサブコントローラ５から入力された実測データを記憶する。またデータ保存部１３には、予め微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上の特定の特徴点Ｐtの電圧値Ｖtと組電池４のＳＯＨとの相関関係を示すデータ（以下、基準データと称する）が温度域毎に記憶されている。
基準データの作成処理は、以下の通りである。

まず、本実施形態の組電池４と同一規格の組電池４の劣化試験を実施し、未使用の組電池４の充放電を繰り返して寿命限界まで段階的に劣化させる。劣化過程の各ＳＯＨにおいて、異なる複数の温度域の下で組電池４を充放電させる。
そして、上記した微分曲線算出部１０の処理と同じく、充放電により得られた電池電圧Ｖ及び電池容量Ｑに基づき微分値ｄＱ/ｄＶを算出し、電池電圧Ｖと微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出した上で、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に出現した特定の特徴点Ｐｔの位置（Ｖ,ｄＱ/ｄＶ）を求める。結果として特定の特徴点Ｐtの電圧値Ｖtと組電池４のＳＯＨとの相関関係が温度域毎に定められ、各二次電池モジュール３の共通の基準データとして予めデータ保存部１３に記憶される。

ＳＯＨ推定部１６は、データ保存部１３に記憶された各二次電池モジュール３の基準データを読み出して逐次実測データと比較して、それぞれの二次電池モジュール３について現在の組電池４のＳＯＨを推定する。詳しくは、実測データの電池温度Ｔに基づき温度域を特定し、その温度域に対応する各ＳＯＨの基準データの中から、実測データの特定の特徴点の位置に対して一致または最も近い特徴点を有する基準データを選択し、その基準データのＳＯＨを推定値と見なす。本実施形態における特徴点Ｐtは、電池電圧Ｖと微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示すグラフ上で、所定の傾きを有する直線Ｌと、測定した微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとの交点とする。

このときの実測データは微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの全領域が算出されている必要はなく、上記所定範囲の電池電圧Ｖの領域を含むものであれば特徴点Ｐtの特定、延いてはＳＯＨの推定が可能である。本発明の劣化指標推定部は、このような部分的な微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する場合も含むものとする。
なお、各ＳＯＨ間及び各温度域間は基準データを特定できないため、補間処理により基準データを算出してもよい。

充放電指令部１７は、ＳＯＨ推定部１６により推定されたＳＯＨ等に基づき、各二次電池モジュール３のサブコントローラ５に入出力部１２を介して充放電制御の指令を出力する。例えば所定値未満のＳＯＨが推定された二次電池モジュール３に対しては、充放電時の最大許容電流や最大許容電圧を制限する指令を出力する。この指令に基づくサブコントローラ５による充放電制御により、劣化の進行した組電池４の保護が図られる。

また充放電指令部１７は、何れかの二次電池モジュール３で寿命限界を下回るＳＯＨが推定された場合等には、運転席に設けられた表示部１８に車両点検を促すメッセージを表示する。これにより販社等で車両点検が実施されて、必要に応じて組電池４が交換される。
なお、以上の説明では、各二次電池モジュール３の組電池４全体を対象として、電池電圧Ｖ、入出力電流Ｉ及び温度Ｔの検出処理、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの算出処理、ＳＯＨの推定処理を実施したが、これに限るものではない。例えば、組電池４を構成する単電池毎に各処理を実施したり、或いは複数の単電池からなる単電池群毎に各処理を実施したりしてもよい。また、微分曲線算出部１０、データ保存部1３、特徴点特定部１５、ＳＯＨ推定部１６は必ずしもメインコントローラ２やサブコントローラ５に存在する必要は無く、外部ＰＣのソフトウェアなどでこれらの処理を行ってもよい。

データ保存部１３は、更に、ＳＯＨ毎の特徴点Ｐtを結んだ直線Ｌが、電池温度Ｔ毎に記憶されている。以下に、直線Ｌの設定方法について説明する。
組電池４は、例えばＳＯＨ１００％、電池温度Ｔが摂氏２５℃において図２に示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶが得られている。そして、本実施形態の二次電池システムは、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上に出現している複数の特徴点の中から、ＳＯＨの推定に好適な特徴点として、電池電圧Ｖの所定範囲において現れるピーク部Ｐに内接する円Ａとの接点を特徴点Ｐtとした。

図２〜５は、電池温度Ｔが摂氏２５℃で各ＳＯＨにおいて、完全放電状態から充電した際の実測値に基づいた微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの例である。図２はＳＯＨ１００％、図３はＳＯＨ８６％、図４はＳＯＨ７３％、図５はＳＯＨ６２％である。図６は、図２〜図５の微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶをまとめて記載した特性図である。更に、図２〜図６には、ピーク部Ｐ（Ｐ1〜Ｐ4）に内接する所定の半径Ｒの円Ａを記載している。所定の半径Ｒは、一定の値であり、図２〜図４に示すように、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに２カ所で内接するように、組電池４の仕様によって適宜設定すればよい。なお、特徴点Ｐtについては、図２ではＰt1、図３ではＰt2、図４ではＰt3、図５ではＰt4と記載している。特徴点Ｐtの電圧値Ｖtについては、図２ではＶt1、図３ではＶt2、図４ではＶt3、図５ではＶt4と記載している。

発明者は、組電池４を各ＳＯＨの状態で、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを測定した。その結果、図２〜５に示すように、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおけるピーク部Ｐ（Ｐ1〜Ｐ4）は、劣化の進行に伴って高電圧側に移行することが確認された。これは、組電池４の劣化に伴い、組電池４の内部抵抗が増加することや正極及び負極の劣化が原因と考えられる。
そこで、本実施形態では、完全放電状態から充電を開始して微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおける電池電圧Ｖの所定範囲において現れる上向きのピーク部Ｐに内接する所定の半径Ｒの円Ａと微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとの２つの接点のうち、電池電圧Ｖの低い側の接点を特徴点Ｐtとした。

その結果、図６に示すように、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶに内接する円Ａの中心Ｃは、直線Ｌ上に並ぶことが判明した。即ち、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶと円Ａの低電圧側の交点である特徴点Ｐt（Ｐt1〜Ｐt4）は直線Ｌ上に並ぶ。更に、ＳＯＨが低下するに伴って、円Ａ及び特徴点Ｐtは図６中で右下に、即ち微分値ｄＱ/ｄＶが低下するとともに電圧値Ｖ（Ｖｔ1〜Ｖt4）が増加することが判明した。

なお、図５に示すＳＯＨ６２％の微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおいては、ピーク部Ｐ4の幅が大きく形成されており、半径Ｒの円Ａが微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの低電圧側と高電圧側の両方に接しない。これは、このピーク部Ｐ4は、破線で示すように２種類の材料によって発生する２つのピーク部Ｐd1、及びＰd2を合わせたものであるためと推定される。したがって、低電圧側のピーク部Ｐd1において２カ所内接する円Ａが、その他のＳＯＨの微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶで規定された円Ａの中心Ｃを結ぶ直線Ｌ上に位置することと考えられる。

図７は、本実施形態における特徴点Ｐtの電圧値Ｖtと微分値ｄＱ/ｄＶとの関係について、複数個計測した結果を示す特性図である。なお、図７中における□点は電池温度Ｔが摂氏０度、◇点は電池温度Ｔが摂氏２５度である。
図７に示すように、組電池４を、電池温度Ｔが摂氏０度の場合と、電池温度Ｔが摂氏２５度の場合の夫々において、複数のＳＯＨで特徴点Ｐtの位置（電圧値Ｖt及び微分値ｄＱ/ｄＶ）を実測したところ、特徴点Ｐtは電池温度Ｔ毎に略直線上に並んだ。

図６、７に示すように、電池温度Ｔ毎に、特徴点ＰtがＳＯＨに応じて直線上に並ぶので、特徴点Ｐtの電圧値ＶtからＳＯＨを求めることが可能となる。
本実施形態では、例えば工場等において、組電池４に対し、あらかじめ判明している複数のＳＯＨにおいて、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを夫々計測し、内接する一定の円Ａを設定し、その中心Ｃを結ぶ直線Ｌを、適宜設定した電池温度Ｔ毎に演算する。そして、この直線Ｌを、特徴点Ｐtの電圧値Ｖtと微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示すデータとしてデータ保存部１３に記憶しておく。なお、この直線Ｌについては、同一の仕様の組電池４については同一のものであり共用可能である。

組電池４の使用時においては、特徴点特定部１５は、例えば組電池４の充電時に、データ保存部１３にあらかじめ記憶している直線Ｌと、計測した微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとの交点である特徴点Ｐtを求める。そして、ＳＯＨ推定部１６は、特徴点Ｐtの電圧値Ｖtから基準データを用いてＳＯＨを推定する。
詳しくは、充放電指令部１７は、組電池４が完全放電状態または完全放電に近い所定量以下の充電状態から、充放電制御部６を介して組電池４を充電させる。そして、微分曲線算出部１０において微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する。なお、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する際にフィルタを用いてもよい。

特徴点特定部１５は、データ保存部１３から、現在の電池温度Ｔに近い直線Ｌを読み出し、この直線Ｌと微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとの交点、詳しくは上述のように、所定の電池電圧の範囲内での低電圧側の交点を特徴点Ｐtとして特定する。
ＳＯＨ推定部１６は、データ保存部１３にあらかじめ記憶しておいた基準データから、温度センサ９から入力した電池温度Ｔに基づく基準データを読み出し、当該基準データを用いて、特徴点Ｐtの電圧値Ｖtに基づいてＳＯＨを推定する。なお、この電池温度Ｔは、充電中に変化することが予想されるので、充電中において電池電圧Ｖの検出とともに電池温度Ｔを検出して記憶しておき、変化量最大電圧値Ｖｓにおける電池温度Ｔを用いればよい。

以上のように、本実施形態では、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの特徴点Ｐtの電圧値ＶtからＳＯＨを推定するので、ＳＯＨと強い相関性のある電圧値Ｖtとの関係を利用してＳＯＨを精度良く推定することができる。
また、図７に示すように、電池温度Ｔが摂氏０℃と２５℃では、変化量最大電圧値ＶtとＳＯＨとの相関関係の差が少ない組電池４に対しては、例えば摂氏０℃から２５℃の間の温度領域では、基準データをまとめることができ、データ保存部１３におけるメモリ容量を抑えることができるとともに、ＳＯＨ推定部１６においてＳＯＨを推定する際の演算負荷を抑制することができる。

電池温度Ｔによって変化量最大電圧値ＶｓとＳＯＨとの相関関係の差が大きい電池においては、電池温度Ｔ毎に基準データを使い分けることで、精度のよいＳＯＨの推定が可能となる。
ところで、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶにおいて微分値ｄＱ/ｄＶのピーク部にノイズが乗ることで、微分値ｄＱ/ｄＶのピーク値が変動する可能性がある。したがって、特許文献１のように微分値ｄＱ/ｄＶのピークにおける電圧値に基づいて電池のＳＯＨを推定したり、特許文献２のように微分値ｄＱ/ｄＶのピーク値に基づいて電池のＳＯＨを推定したりすると、推定精度が低下する虞がある。

これに対し、本実施形態では、ピーク部Ｐに内接する内接円の接点を特徴点Ｐtとするので、ピーク部Ｐにノイズが乗ってピーク値が変化しても、その影響を回避して、ＳＯＨを精度よく推定することができる。このように、本実施形態では、ピーク値やピークの電圧値ではなく、ピーク部Ｐの全体形状から特定される特徴点Ｐｔに基づいてＳＯＨを推定することで、ノイズの影響を受け難く、精度よくＳＯＨを推定することができる。

本実施形態の組電池４は、例えば正極電極板に活物質としてＬｉＭｎ_２Ｏ_４、及びＬｉＭＯ_２（Ｍは、Ｃｏ,Ｎｉ,Ａｌ,Ｍｎ,Ｆｅの内、少なくとも１つを含む遷移金属元素）が含まれているが、このうちＬｉＭｎ_２Ｏ_４により現れると考えられる特徴が微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶ上で所定の電圧範囲で明確なピーク形状として現れ、この明確なピーク形状のピーク部に内接する円の接点を特徴点Ｐtとして利用し、特徴点Ｐtの電圧値から精度の高い推定が可能となる。

また、本実施形態では、変化量最大電圧値Ｖｓだけでなく、電池温度Ｔに基づいてＳＯＨの推定を行うので、広い温度範囲でＳＯＨの推定精度を向上させることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する際に、組電池４を完全放電状態または完全放電に近い充電状態から充電を行うが、ピーク部Ｐが確実に表れる電圧Ｖの範囲で充電すればよい。例えば、図２〜６に示すような微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶとなる本実施形態の組電池４では、３.８Ｖから４.１Ｖ付近の電圧Ｖの範囲で充電すれば、ピーク部Ｐが現れる。これにより、ＳＯＨを推定する際に完全放電する必要がなく、ＳＯＨの推定時間を短縮することができる。

また、上記実施形態では、特徴点Ｐtを特定するために使用する直線Ｌを、ピーク部Ｐに内接する所定の半径Ｒの円Ａの中心Ｃを結ぶ線としたが、これに限定するものではない。直線Ｌについては、図６に示すようにＳＯＨが低下するに伴ってピーク部Ｐが右下に変化するに伴って、電池電圧Ｖが増加するに伴って微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように右下がりに傾斜するような直線に適宜設定してもよい。

但し、上記実施形態のように直線Ｌを、ピーク部Ｐに内接する所定の半径Ｒの円Ａの中心Ｃを結ぶ線にすることで、直線Ｌを容易に設定して特徴点Ｐtを容易に特定することができる。
また、本実施形態では、電気自動車に搭載された二次電池システム１として本発明を具体化したが、本発明は車両用に限定されるものではなく、例えば、工場や店舗等で利用される定置型の二次電池システムに具体化してもよい。

４組電池（二次電池）
６充放電制御部
９温度センサ（温度検出部）
１０微分曲線算出部
１５特徴点特定部
１６ＳＯＨ推定部（劣化指標推定部）

Claims

二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、
二次電池の電池電圧Ｖと、前記電池電圧Ｖの変化量ｄＶに対する前記二次電池の電池容量Ｑの変化量ｄＱの割合である微分値ｄＱ/ｄＶとの関係を示す微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶを算出する微分曲線算出部と、
前記電池電圧Ｖの所定の領域において現れる前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピーク部と、前記電池電圧Ｖが増加するに伴って前記微分値ｄＱ/ｄＶが減少するように傾斜する所定の直線との交点を特徴点として特定する特徴点特定部と、
前記電池電圧Ｖの所定の領域において現れる前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶのピーク部に内接する所定の半径の円の接点を特徴点として特定する特徴点特定部と、
前記特徴点の電池電圧に基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定する劣化指標推定部と、
を備えたことを特徴とする二次電池システム。
前記特徴点特定部は、前記微分曲線Ｖ-ｄＱ/ｄＶの前記ピーク部に内接する所定の半径の円の接点を前記特徴点として特定することを特徴とする請求項１に記載の二次電池システム。
前記特徴点特定部は、前記ピーク部と前記所定の半径の円との２つの接点のうち、低電圧側の接点を前記特徴点として特定することを特徴とする請求項２に記載の二次電池システム。
前記微分曲線算出部は、前記所定の領域より低い電池電圧から前記二次電池を充電して前記微分曲線を算出することを特徴とする請求項３に記載の二次電池システム。
前記二次電池の温度を検出する温度検出部を備え、
前記劣化指標推定部は、前記特徴点の電池電圧と前記二次電池の温度とに基づいて、前記二次電池の劣化指標を推定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の二次電池システム。