JP6044114B2

JP6044114B2 - 状態判定装置、蓄電装置、状態判定方法

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Publication number: JP6044114B2
Application number: JP2012111279A
Authority: JP
Inventors: 将司中村; 剛之白石
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: US20120306436A1; KR20120135075A; EP2530478B1; CN102809730A; EP2530478A8; US9018897B2; EP2530478A2; KR101895619B1; EP2530478A3; JP2013011590A

Description

本発明は、劣化等の蓄電素子の状態を判定する技術に関する。

従来から、二次電池などの繰り返し使用可能な蓄電素子が用いられている。蓄電素子は、電気自動車など現在その使用分野を広げている。

このような蓄電素子では、使用回数が増えるに従って劣化により内部抵抗が増加したり、電池容量が減少したりすることがある。例えば、内部抵抗が増加すると、最大電圧や最大電力など蓄電素子に求められている性能を実現することができず、そのような電池を組み込んだ装置では、電圧低下による誤作動などが発生する虞がある。そのため、従来から、劣化等の電池の状態を判定する技術が知られている（例えば、引用文献１）。この技術では、定電流充電を行った定電流充電時間に基づいて電池の劣化を判定する技術が記載されている。この技術によれば、電池の容量を測定して電池の状態を判定する技術のように、完放電状態から完充電状態までの充電電流を充電時間に亘って継続して測定する必要がなく、比較的容易に電池の劣化を判定することができる。

特開２００１−２８６０６４号公報

蓄電素子の使用分野の広がりに応じて、電池状態の判定に対する精度向上が望まれている。本発明者らは、充電時間に基づいて電池状態を判定する方法について評価を重ねたところ、充電時間に基づく電池状態の判定には、判定精度の向上の余地が残されていることが解った。

本発明は、蓄電素子の状態を判定する技術を提供することを目的とする。

蓄電素子の状態の変化に対する定電流充電時間、定電力充電時間及び定電圧充電時間を詳しく精査したところ、蓄電素子の劣化に伴って定電圧充電時間は増大する一方、定電流充電時間及び定電力充電時間は減少し、定電流充電時間及び定電力充電時間と定電圧充電時間とで蓄電素子の劣化に対するふるまいが異なるという知見を得た。本発明者らは、この知見を利用し、以下の状態判定装置等を創作するに至った。

本明細書で開示する状態判定装置は、充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、前記第１充電時間と前記第２充電時間を用いて判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理と、を実行する構成を有する。

この状態判定装置では、蓄電素子の状態判定に用いる判定値を求める際に、定電流充電時間と定電力充電時間の一方の充電時間を示す第１充電時間と定電圧充電時間を示す第２充電時間を用いて判定値を算出する。例えば、第１充電時間から第２充電時間を減じて判定値を算出することで、蓄電素子の劣化に伴う判定値の変化を蓄電素子の劣化に伴う定電流充電時間の変化に比べて大きくすることができる。このように、第１充電時間と第２充電時間から判定値を求めることで、蓄電素子の状態変化による判定値の変化を顕著とすることができ、判定値を用いて蓄電素子の状態を精度よく判定することができる。

この状態判定装置では、前記制御部は、前記第１充電時間と前記第２充電時間のうち、一方を他方で除して前記判定値を算出する構成としても良い。このように判定値を算出することで、蓄電素子の状態変化に伴う判定値の変化を蓄電素子の状態変化に伴う定電流充電時間の変化に比べて大きくすることができ、蓄電素子の状態を精度よく判定することができる。

この状態判定装置では、前記制御部は、前記第１充電時間の取得を開始する際の前記蓄電素子のＳＯＣである開始値を取得するＳＯＣ取得処理を更に実行する。ここで、「ＳＯＣ（state of charge）」とは、蓄電素子の充電状態を示しており、満充電状態においてＳＯＣが１００％となり、完放電状態においてＳＯＣが０％となる。前記制御部は、前記蓄電素子の基準状態のＳＯＣを１００％から差し引いた基準値を１００％から前記開始値を差し引いた値で除した補正値を算出し、前記補正値に前記第１充電時間を積して補正充電時間を算出し、前記補正充電時間と前記第２充電時間とから前記判定値を算出する構成としても良い。

この状態判定装置では、第１充電時間の取得を開始する際のＳＯＣを取得し、第１充電時間とＳＯＣを用いて補正充電時間を算出する。これにより、任意の充電状態において取得される第１充電時間を基準状態において取得される第１充電時間を意味する補正充電時間に換算することができ、第１充電時間の取得を開始する際のＳＯＣによらず蓄電素子の状態を精度よく判定することができる。

この状態判定装置では、記憶部を更に備え、前記制御部は、前記蓄電素子の状態を繰り返し判定するとともに、前記判定値を判定の順番に対応付けて前記記憶部に記憶し、今回算出された判定値と前回算出された判定値とを比較して前記蓄電素子の状態を判定する構成としても良い。

この状態判定装置によれば、今回算出された判定値と前回算出された判定値とを比較して蓄電素子の状態を判定することで、前回の状態判定から今回の状態判定までの蓄電素子の状態変化を精度良く検出することができるとともに、状態判定装置自身の故障を診断することができる。

なお、判定部で用いられる判定値は、前記第１充電時間と前記第２充電時間のうち、一方から他方を減じて算出されてもよければ、前記第１充電時間と前記第２充電時間を加えて和充電時間を算出し、前記第１充電時間を前記和充電時間で除して前記判定値を算出されてもよければ、前記第２充電時間を前記和充電時間で除して前記判定値を算出されても良い。

本発明は、上記の状態判定装置と、蓄電素子と、を備える蓄電装置にも具現化される。本明細書に記載の蓄電装置によれば、第１充電時間と第２充電時間を用いて算出された判定値を用いて、蓄電素子の状態を精度よく判定することができる。

また、本発明は、上記の状態判定装置を用いて実現される状態判定方法にも具現化される。本明細書に記載の状態判定方法は、充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定方法であって、一定の充電電流で充電される定電流充電時間、又は一定の充電電力で充電される定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得工程と、前記第１取得工程後、一定の充電電圧で充電される定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得工程と、前記第１充電時間と前記第２充電時間とから判定値を算出する算出工程と、前記判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定工程と、を備える。

この状態判定方法では、蓄電素子の状態を判定するのに用いる判定値を算出する際に、第１充電時間と第２充電時間を用いて判定値を算出することで、蓄電素子の状態変化に伴う判定値の変化を蓄電素子の状態変化に伴う定電流充電時間の変化に比べて大きくすることができ、判定値を用いて蓄電素子の状態を精度よく判定することができる。

本発明によれば、蓄電素子の状態を判定することができる。

本実施形態の状態判定装置のブロック図本実施形態の状態判定処理を示すフローチャート実施形態１の状態判定処理を示すフローチャート状態判定処理における二次電池に流れる電流の変化を示すグラフ状態判定処理における二次電池に流れる電流の変化を示すグラフ実施形態２の状態判定処理を示すフローチャート状態判定処理における二次電池に与えられる電力の変化を示すグラフ

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
１．状態判定装置の構成
図１は、本実施形態における充電装置１０の構成を示す図である。充電装置１０は、二次電池（蓄電素子の一例）１２と接続されることで、当該二次電池１２を充電するとともに、内在する電池管理装置（状態判定装置の一例であり、以下、ＢＭＳ）２０を用いて当該二次電池１２の劣化等の状態を判定する。つまり、二次電池１２とＢＭＳ２０によって、二次電池１２を充電するとともに、その状態を判定する蓄電装置３８が構成されている。本実施形態では、二次電池１２として、リチウムイオン電池を用いた例を示す。

図１に示すように、充電装置１０は、ＢＭＳ２０、ＢＭＳ２０の外部に配置された充電部（充電器の一例）２６、及び充電用配線２８を含む。充電部２６は、外部電源１４に接続されており、外部電源１４から供給される電力を、接続端子１６及び充電用配線２８を介して二次電池１２に供給する。

ＢＭＳ２０は、中央処理装置（制御部の一例、以下、ＣＰＵ）３０、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶部の一例）３２、アナログ−デジタル変換機（以下、ＡＤＣ）３４、温度計１８、電流計（電流検出部の一例）２２、電圧計（電圧検出部の一例）２４、及びこれらをお互いに接続するバス３６を備える。
メモリ３２には、充電装置１０の動作を制御するための各種のプログラムが記憶されており、ＣＰＵ３０は、メモリ３２から読み出したプログラムに従って、計時部４０、制御部４２、判定部４４、取得部４６等として機能し、各部の制御を行うとともに、充電部２６に信号を送信する。

温度計１８は、接触式あるいは非接触式で二次電池１２の温度を測定し、測定した温度Ｙをバス３６を介してメモリ３２に記憶する。電流計２２は、充電用配線２８を介して二次電池１２に流れる充電電流（以下、電流）を所定期間毎に測定し、測定した電流値ＩをＡＤＣ３４に送信する。電圧計２４は、二次電池１２の両端に接続され、二次電池１２の両端電圧である電圧値Ｖを直接測定し、測定した電圧値ＶをＡＤＣ３４に送信する。電圧計２４では、充電用配線２８を介さず、両端電圧を直接測定することで、充電用配線２８の配線抵抗による影響を含まない正確な二次電池１２の充電電圧（以下、電圧）を測定することができる。

ＡＤＣ３４は、電流計２２及び電圧計２４に接続されており、電流計２２及び電圧計２４から送信されるアナログデータである電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、デジタルデータに変換し、変換した電流値Ｉ及び電圧値Ｖを、バス３６を介してメモリ３２に記憶する。制御部４２、判定部４４及び取得部４６として機能するＣＰＵ３０は、メモリ３２に記憶された当該電流値及び電圧値を用いて各々の処理を行う。

さらに、充電装置１０には、ユーザからの入力を受け付ける入力部５０、充電装置１０の状態や判定結果等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部５２が設けられている。

２．状態判定処理
図２から図４を用いて、充電装置１０を用いて二次電池１２を充電する際に、ＢＭＳ２０で行われる劣化等の状態判定処理を説明する。本実施形態では、二次電池１２は、定電流充電された後に定電圧充電される。図２、３は、ＣＰＵ３０で実行される状態判定処理のフローチャートである。図４は、当該処理において、二次電池１２に流れる電流の変化を示すグラフである。なお、図４では、同一の劣化状態の二次電池１２を用い、異なる２つの充電状態にて計測された電流の変化が示されており、実線は基準状態である完放電状態の二次電池１２を充電した場合に二次電池１２に流れる電流の変化を示し（この場合の経過時間を時間Ｔ１で示す）、一点鎖線はＳＯＣが５０％の二次電池１２を充電した場合に二次電池１２に流れる電流の変化を示している（この場合の経過時間を時間Ｔ２で示す）。

ＣＰＵ３０は、ユーザから入力部５０等を介して充電指示が入力されると、メモリ３２に記憶されたプログラムに従って状態判定処理を開始する。ＣＰＵ３０は、処理を開始すると、取得部４６として機能し、当該処理を開始した時点のＳＯＣ［％］（開始値の一例）を取得する（Ｓ２）。メモリ３２には、ＳＯＣと電圧値Ｖとが関連付けられて記憶されている。ＣＰＵ３０は、電圧計２４を用いて処理開始時点における二次電池１２の電圧値Ｖを測定し、測定された電圧値Ｖに関連付けられているＳＯＣを処理開始時点のＳＯＣとして取得する。後述して説明するように、Ｓ２において取得されるＳＯＣは、定電流充電を開始する際に取得されるＳＯＣでもあり、定電流充電時間ＴＣの計測開始時のＳＯＣ（以後、充電開始時のＳＯＣ）ということができる。

また、ＣＰＵ３０は、充電指示が入力されたことを充電部２６に伝達する（Ｓ４）。充電部２６は、これに伴って二次電池１２の充電を開始する。充電部２６は、充電を開始すると、まず、二次電池１２に流れる電流を一定の基準電流値ＩＫに設定し、二次電池１２を定電流充電する。この際、ＣＰＵ３０は、計時部４０として機能し、定電流充電時間ＴＣの計測を開始する（Ｓ６）。メモリ３２には、予め基準電流値ＩＫが記憶されており、ＣＰＵ３０は、電流計２２を用いて二次電池１２に流れる電流を監視し、二次電池１２に流れる電流の電流値Ｉが基準電流値ＩＫとなってからの時間を計時する。また、ＣＰＵ３０は、温度計１８を用いて二次電池１２の温度Ｙを測定する（Ｓ８）。

ＣＰＵ３０は、二次電池１２の定電流充電が開始されると、制御部４２として機能し、電圧計２４を用いて二次電池１２に印加される電圧を監視する（Ｓ１０：ＮＯ）。メモリ３２には、予め基準電圧値ＶＫが記憶されており、ＣＰＵ３０は、二次電池１２に印加される電圧が基準電圧値ＶＫ以上となった場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、定電流充電時間ＴＣの計測を終了し、計測された定電流充電時間ＴＣをメモリ３２に記憶する（Ｓ１２）。

充電部２６は、二次電池１２に印加される電圧が基準電圧値ＶＫ以上となると、二次電池１２に印加される電圧を一定の基準電圧値ＶＫに設定し、二次電池１２を定電圧充電する。これによって、図４に示すように、定電圧充電開始直後は基準電流値ＩＫであった二次電池１２に流れる電流は、充電が進むにつれて単調に減少する。この際、ＣＰＵ３０は、計時部４０として機能し、定電圧充電時間ＴＶの計測を開始する（Ｓ１４）。ＣＰＵ３０は、定電流充電時間ＴＣの計測を終了してからの定電圧充電時間ＴＶを計時する。

ＣＰＵ３０は、二次電池１２の定電圧充電が開始されると、制御部４２として機能し、電流計２２を用いて二次電池１２に流れる電流を監視する（Ｓ１６：ＮＯ）。メモリ３２には、予め終端電流値ＩＺが記憶されており、ＣＰＵ３０は、二次電池１２に流れる電流が終端電流値ＩＺ以下となった場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、定電圧充電時間ＴＶの計測を終了し、計測された定電圧充電時間ＴＶをメモリ３２に記憶する（Ｓ１８）。充電部２６は、二次電池１２に流れる電流が終端電流値ＩＺよりも低く設定されている充電終了電流値ＩＸとなると、充電を終了する。

ここで、終端電流値ＩＺは、充電装置１０の充電用配線２８に発生することが予想されるノイズ等によって決定される。本実施形態では、終端電流値ＩＺが、充電用配線２８に発生するノイズによって生じる二次電池１２に流れる電流の変動幅よりも大きな値に設定されている。そのため、不定期に発生するノイズにより定電圧充電時間ＴＶの計測が終了することが抑制される。

次に、ＣＰＵ３０は、取得されたＳＯＣ、測定された温度Ｙ及び計測された充電時間ＴＣ、ＴＶに基づいて二次電池１２の劣化状態を判定する。この際、ＣＰＵ３０は、判定部４４として機能する。
まず、ＣＰＵ３０は、基準値Ｄ及び補正値Ｃを算出する（Ｓ２０）。基準値Ｄは、１００％から基準状態のＳＯＣを差し引いた値であり、本実施形態では、基準状態が完放電状態であるため、基準値Ｄは１００％となる。また、補正値Ｃは、基準値Ｄを、１００％からＳ２において取得された充電開始時のＳＯＣを差し引いた値で除したものである。次に、ＣＰＵ３０は、測定された温度Ｙから温度パラメータαを設定する（Ｓ２２）。温度パラメータαは、測定された温度Ｙが高い場合に小さく、測定された温度Ｙが低いほど大きくなるように変化する値である。ＣＰＵ３０は、定電流充電時間ＴＣと補正値Ｃと温度パラメータαを用いて、補正充電時間ＴＨを以下のように算出する（Ｓ２４）。
Ｃ＝Ｄ／（１００−ＳＯＣ）
ＴＨ＝ＴＣ×α×（１００／（１００−ＳＯＣ））

図４に実線で示すように、二次電池１２が完放電状態である場合、つまり充電開始時のＳＯＣが０％である場合、補正充電時間ＴＨは定電流充電時間ＴＣ１に温度パラメータαを乗じた値に等しい。また、図４に一点鎖線で示すように、充電開始時のＳＯＣが５０％である場合、補正充電時間ＴＨは定電流充電時間ＴＣ２の２倍に温度パラメータαを乗じた値となる。図４に示すように、ＳＯＣが５０％の二次電池１２の定電流充電時間ＴＣ２は、ＳＯＣが０％の二次電池１２の定電流充電時間ＴＣ１の半分となる。そのため、補正充電時間ＴＨは、充電開始時のＳＯＣによらず一定となる。そのため、補正充電時間ＴＨは、任意のＳＯＣの二次電池１２を用いて計測される定電流充電時間ＴＣを、完放電状態の定電流充電時間ＴＣに換算したものということができる。

次に、ＣＰＵ３０は、定電圧充電時間ＴＶを補正充電時間ＴＨで除して判定値Ｊを算出する（Ｓ２６）。二次電池１２が完放電状態である場合、判定値Ｊは定電圧充電時間ＴＶを温度パラメータα及び定電流充電時間ＴＣで除したものとなる。図４に示すように、定電圧充電時間ＴＶ（ＴＶ’）は、充電開始時のＳＯＣによらず一定である。また、上述したように、補正充電時間ＴＨは、充電開始時のＳＯＣによらず一定である。そのため、定電圧充電時間ＴＶ及び補正充電時間ＴＨから算出される判定値Ｊも、充電開始時のＳＯＣによらず一定となる。
Ｊ＝ＴＶ／ＴＨ

メモリ３２には、予め基準判定値ＪＫが記憶されており、ＣＰＵ３０は、算出された判定値Ｊを基準判定値ＪＫと比較し、二次電池１２の状態を判定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ３０は、判定値Ｊが基準判定値ＪＫよりも小さい場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、二次電池１２に劣化等の状態異常が発生していないと判定し（Ｓ３０）、処理を終了する。一方、判定値Ｊが基準判定値ＪＫ以上である場合（Ｓ２８：ＮＯ）、二次電池１２に劣化等の状態異常が発生していると判定し（Ｓ３２）、表示部５２を介してユーザに報知し（Ｓ３４）、処理を終了する。

図５に、劣化状態の異なる２つの二次電池１２を状態判定処理した際に測定された二次電池１２に流れる電流の変化を示す。なお、図５は、いずれも完放電状態の二次電池１２を用いて計測されたもので、実線は比較的劣化の進んでいない二次電池１２を用いて測定された電流の変化を示し、二点鎖線は比較的劣化の進んだ二次電池１２を用いて測定された電流の変化を示している。

図５に示すように、二次電池１２では、劣化が進むにつれて定電圧充電時間ＴＶが増大する一方、定電流充電時間ＴＣが減少する。そのため、状態判定処理において、定電圧充電時間ＴＶを定電流充電時間ＴＣで除して判定値Ｊを算出し、予め定められた基準判定値ＪＫを用いて判定値Ｊを判定することで、劣化等の状態異常であることを精度良く判定することができる。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態の充電装置１０では、二次電池１２の判定値Ｊを求める際に、定電流充電時間ＴＣと定電圧充電時間ＴＶを用いて判定値Ｊを算出する。具体的には、定電圧充電時間ＴＶを定電流充電時間ＴＣで除して判定値Ｊを算出することで、二次電池１２の劣化に伴う判定値Ｊの変化を二次電池１２の劣化に伴う定電流充電時間ＴＣの変化に比べて大きくすることができ、二次電池１２の状態を精度よく判定することができる。

（２）本実施形態の充電装置１０では、定電流充電時間ＴＣと定電圧充電時間ＴＶを計測することで二次電池１２の状態を判定する。つまり、充電時間の計測機能を有する装置であれば実現可能であり、高速動作や高精度計測を必要としない。本実施形態の充電装置１０によれば、ローコストかつ簡単なアルゴリズムで電池状態を精度よく判定することができる。

（３）本実施形態の充電装置１０では、二次電池１２の状態判定処理を開始する際（つまり、二次電池１２の定電流充電時間ＴＣの計測を開始する際）の二次電池１２のＳＯＣを取得し、定電流充電時間ＴＣと取得された充電開始時のＳＯＣを用いて完放電状態からの定電流充電時間ＴＣを意味する補正充電時間ＴＨを算出する。これにより、二次電池１２の充電開始時のＳＯＣによらず電池状態を精度よく判定することができる。

（４）本実施形態の充電装置１０では、二次電池１２の判定値Ｊを求める際に、充電開始時の二次電池１２の温度Ｙを測定し、測定された温度Ｙを用いて温度パラメータαを算出し、温度パラメータαを用いて判定値Ｊを算出する。一般に、定電流充電時間ＴＣは、温度が低いと短くなり、温度が高いと長くなる傾向にある。また、定電圧充電時間ＴＶは、温度が低いと長くなり、温度が高いと短くなる傾向になる。つまり、定電流充電時間ＴＣと定電圧充電時間ＴＶでは、その温度特性が異なる。そのため、判定値Ｊを算出する際に、温度パラメータαを用いることで、定電流充電時間ＴＣと定電圧充電時間ＴＶとの間の温度特性の差を、温度パラメータαの温度特性により相殺することができ、二次電池１２の温度によらず電池状態を精度よく判定することができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図６を用いて説明する。図６に示すように、本実施形態の充電装置１０では、今回の状態判定処理で算出された判定値Ｊを、前回の状態判定処理で算出された判定値ＪＯで除した比較判定値Ｈを用いて二次電池１２の状態を判定する点で実施形態１の充電装置１０と異なる。

本実施形態の充電装置１０では、特定の二次電池１２に対して繰り返し状態判定処理を実行しており、ＣＰＵ３０は、算出される判定値Ｊをメモリ３２に記憶する。また、ＣＰＵ３０は、当該二次電池１２に対する状態判定処理の処理回数を計数しており、判定値Ｊをメモリ３２に記憶する際、当該処理回数に関連付けて判定値Ｊを記憶する。以下の説明では、実施形態１と同一の内容については重複した記載を省略する。

１．状態判定処理
ＣＰＵ３０は、判定値Ｊを算出する（Ｓ２６）と、算出された判定値Ｊを当該状態判定処理の処理回数に関連つけてメモリ３２に記憶する（Ｓ４２）。また、ＣＰＵ３０は、メモリ３２から前回の状態判定処理で記憶された判定値ＪＯを読み出し（Ｓ４４）、判定値Ｊを判定値ＪＯで除して比較判定値Ｈを算出する（Ｓ４６）。
Ｈ＝Ｊ／ＪＯ

メモリ３２には、経年劣化による状態変化に基づいて設定された基準比較値ＨＫが記憶されており、ＣＰＵ３０は、算出された比較判定値Ｈを基準比較値ＨＫと比較する（Ｓ４８）。ＣＰＵ３０は、比較判定値Ｈが基準比較値ＨＫよりも小さい場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、前回の状態判定処理から今回の状態判定処理の間に、破損等の経年劣化以上の状態変化が二次電池１２に発生していないと判断し（Ｓ５０）、処理を終了する。一方、比較判定値Ｈが基準比較値ＨＫ以上である場合（Ｓ４８：ＮＯ）、二次電池１２に破損等の経年劣化以上の状態変化が二次電池１２に発生していると判定し（Ｓ５２）、表示部５２を介してユーザに報知し（Ｓ５４）、処理を終了する。

２．本実施形態の効果
本実施形態の充電装置１０によれば、今回算出された判定値Ｊを前回算出された判定値ＪＯで除した比較判定値Ｈを用いて二次電池１２の状態を判定することで、前回の状態判定から今回の状態判定までの電池状態の変化を精度良く検出することができる。また、判定値Ｊが前回算出された判定値ＪＯから大きく異なっている場合、つまり比較判定値Ｈが１から大きく異なっている場合、ＢＭＳ自身の故障が発生していることがあり、比較判定値Ｈを用いて二次電池１２の状態を判定することで、ＢＭＳ自身の故障を診断することができる。

＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図７を用いて説明する。図７に示すように、本実施形態の充電装置１０では、二次電池１２は、定電力充電された後に定電圧充電される点で実施形態１の充電装置１０と異なる。

１．状態判定処理
本実施形態の充電装置１０では、充電部２６は、二次電池１２の充電を開始すると、二次電池１２に与えられる電力を一定の基準電力値ＷＫに設定し、二次電池１２を定電力充電する。この際、ＣＰＵ３０は、計時部４０として機能し、電流計２２を用いて二次電池１２に流れる電流を監視するとともに電圧計２４を用いて二次電池１２に印加される電圧を監視し、二次電池１２が定電力充電される定電力充電時間（第１充電時間の別例）ＴＷの計測を開始する。

ＣＰＵ３０は、二次電池１２の定電力充電が開始されると、電圧計２４を用いて二次電池１２に印加される電圧を監視し、定電力充電において二次電池１２に印加される電圧が基準電圧値ＶＫ以上となった場合、定電力充電時間ＴＷの計測を終了し、計測された定電力充電時間ＴＷをメモリ３２に記憶する。

充電部２６は、二次電池１２に印加される電圧が基準電圧値ＶＫ以上となると、二次電池１２に印加される電圧を基準電圧値ＶＫに設定し、二次電池１２を定電圧充電する。この際、ＣＰＵ３０は、計時部４０として機能し、二次電池１２が定電圧充電される定電圧充電時間ＴＶの計測を開始する。以後の処理は、実施形態１において定電流充電時間ＴＣを用いて説明されていた内容を定電力充電時間ＴＷに置き換えた内容となる。つまり、ＣＰＵ３０は、定電力充電時間ＴＷから補正充電時間ＴＨを算出し、補正充電時間ＴＨと定電圧充電時間ＴＶから判定値Ｊを算出する。そして、この判定値Ｊから二次電池１２の状態を判定する。

２．本実施形態の効果
図７に、劣化状態の異なる２つの二次電池１２を状態判定処理した際に測定された二次電池１２に流れる電流の変化を示す。なお、図７は、いずれも完放電状態の二次電池１２を用いて計測されたもので、実線は比較的劣化の進んでいない二次電池１２を用いて測定された電流の変化を示し、二点鎖線は比較的劣化の進んだ二次電池１２を用いて測定された電流の変化を示している。

図７に示すように、二次電池１２では、定電圧充電において、二次電池１２に流れる電流が減少し、二次電池１２に与えられる電力も減少する。二次電池１２では、劣化が進むにつれて定電圧充電時間ＴＶが増大する一方、定電力充電時間ＴＷが減少する。

本実施形態の充電装置１０では、二次電池１２の判定値Ｊを求める際に、定電力充電時間ＴＷと定電圧充電時間ＴＶを用いて判定値Ｊを算出する。そのため、二次電池１２の劣化に伴う判定値Ｊの変化を二次電池１２の劣化に伴う定電力充電時間ＴＷ又は定電圧充電時間ＴＶの変化に比べて大きくすることができ、二次電池１２の状態を精度よく判定することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、充電装置１０が１つのＢＭＳ２０を有し、計時部４０、制御部４２、判定部４４等の機能をＢＭＳ２０が有する１つのＣＰＵ３０によって実行する例を用いて示したが、本発明はこれに限られない。例えば、複数のＣＰＵにより各部が構成されてもよければ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などのハード回路のみにより各部が構成されてもよい。さらには、単数又は複数のＣＰＵ及びＡＳＩＣによって、各部が構成されてもよい。

（２）上記実施形態では、定電圧充電時間ＴＶを定電流充電時間ＴＣで除して判定値Ｊを算出する例を用いて説明を行ったが、判定値Ｊはこれに限られない。（ｉ）定電流充電時間ＴＣを定電圧充電時間ＴＶで除して判定値Ｊを算出しても良い。（ｉｉ）定電圧充電時間ＴＶから定電流充電時間ＴＣを減じて判定値Ｊを算出しても良い。（ｉｉｉ）定電流充電時間ＴＣから定電圧充電時間ＴＶを減じて判定値Ｊを算出しても良い。（ｉｖ）定電圧充電時間ＴＶを、定電圧充電時間ＴＶと定電流充電時間ＴＣを加えた総充電時間（和充電時間の一例）ＴＭで除して判定値Ｊを算出しても良い。（ｖ）定電流充電時間ＴＣを総充電時間ＴＭで除して判定値Ｊを算出しても良い。
（ｉ）Ｊ＝ＴＣ／ＴＶ（ｉｉ）Ｊ＝ＴＶ−ＴＣ
（ｉｉｉ）Ｊ＝ＴＣ−ＴＶ（ｉｖ）Ｊ＝ＴＶ／ＴＭ
（ｖ）Ｊ＝ＴＣ／ＴＭ

（３）上記実施形態では、ＳＯＣを取得する際に、充電開始前の二次電池１２の電圧値Ｖを測定し、この電圧値ＶからＳＯＣを取得する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、当該二次電池１２が充電装置１０に接続された状態で使用されており、ＣＰＵ３０が継続的に二次電池１２に充電される、あるいは二次電池１２から放電される電流値Ｉを電流計２２を用いて計測している場合には、この電流値Ｉを積算することでＳＯＣを取得しても良い。

（４）上記実施形態では、今回算出された判定値Ｊと前回算出された判定値ＪＯを比較して二次電池１２の状態を判定する例として、判定値Ｊを判定値ＪＯで除して比較判定値Ｈを算出する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、判定値ＪＯを判定値Ｊで除して比較判定値Ｈを算出してもよければ、判定値Ｊと判定値ＪＯとの差を比較判定値Ｈとして算出してもよい。さらには、判定値Ｊと判定値ＪＯとの差をさらに判定値ＪＯで除して比較判定値Ｈを算出してもよければ、判定値Ｊと判定値ＪＯとの差を判定値Ｊで除して比較判定値Ｈを算出してもよい。

（５）上記実施形態では、定電流充電時間ＴＣや定電圧充電時間ＴＶなどの充電時間を、ＢＭＳ２０に含まれる電流計２２及び電圧計２４により監視される電流値Ｉ及び電圧値Ｖが所定の条件になった場合に、ＣＰＵ３０が計時部４０として機能し、計測して取得する例を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、ＢＭＳ２０が入力部を介して自動車の電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）などの外部装置に接続されており、定電流充電、定電力充電、及び定電圧充電の開始時や終了時等にこれらの外部装置から入力される信号を基準として、ＣＰＵ３０が計時部４０として機能し、充電時間を計測して取得してもよい。

（６）さらには、ＣＰＵ３０がこれらの充電時間を計測する必要もない。例えば、ＢＭＳ２０が入力部を介して自動車の電子制御ユニットなどの外部装置に接続されており、これらの外部装置からの充電時間の入力によりＣＰＵ３０が充電時間を取得してもよい。

（７）上記実施形態では、基準状態として完放電状態を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限られず、任意の状態を基準状態として選ぶことができる。この場合、基準値Ｄは、基準状態のＳＯＣに応じて適宜変更される。

１０：充電装置、１２：二次電池、１８：温度計、２０：ＢＭＳ、２２：電流計、２４：電圧計、２６：充電部、３０：ＣＰＵ、３２：メモリ、３４：ＡＤＳ、３８：蓄電装置、４０：計時部、４２：制御部、４４：判定部、４６：取得部、Ｃ：補正値、Ｄ：基準値、Ｈ：比較判定値、Ｊ：判定値、ＴＣ：定電流充電時間、ＴＨ：補正充電時間、ＴＭ：総充電時間、ＴＶ：定電圧充電時間、ＴＷ：定電力充電時間、α：温度パラメータ、

Claims

充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、
前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、
前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、
前記第１充電時間及び前記第２充電時間のうちの一方を他方で除して判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理と、を実行する構成を有する状態判定装置。
充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、
前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、
前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、
前記第１充電時間及び前記第２充電時間のうちの一方から他方を減じて判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理と、を実行する構成を有する状態判定装置。
充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、
前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、
前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、
前記第１充電時間と前記第２充電時間を加えて和充電時間を算出し、前記第１充電時間を前記和充電時間で除して判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理と、を実行する構成を有する状態判定装置。
充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、
前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、
前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、
前記第１充電時間と前記第２充電時間を加えて和充電時間を算出し、前記第２充電時間を前記和充電時間で除して判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理と、を実行する構成を有する状態判定装置。
充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定装置であって、
前記蓄電素子の充電電流を検出する電流検出部と、
前記蓄電素子の充電電圧を検出する電圧検出部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電流検出部によって検出される充電電流が一定である定電流充電時間、又は前記電流検出部及び前記電圧検出部によって検出される充電電力が一定である定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得処理と、
前記電圧検出部によって検出される充電電圧が一定である定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得処理と、
前記第１充電時間と前記第２充電時間とを用いて判定値を算出し、当該判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定処理とを実行し、
さらに、前記制御部は、前記第１充電時間の取得を開始する際の前記蓄電素子のＳＯＣである開始値を取得するＳＯＣ取得処理を実行し、
前記蓄電素子の基準状態のＳＯＣを１００％から差し引いた基準値を１００％から前記開始値を差し引いた値で除した補正値を算出し、前記補正値に前記第１充電時間を乗じて補正充電時間を算出し、前記第１充電時間に代えて前記補正充電時間を使用して前記判定値を算出する、状態判定装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の状態判定装置であって、
前記制御部は、
前記第１充電時間の取得を開始する際の前記蓄電素子のＳＯＣである開始値を取得するＳＯＣ取得処理を更に実行し、
前記蓄電素子の基準状態のＳＯＣを１００％から差し引いた基準値を１００％から前記開始値を差し引いた値で除した補正値を算出し、前記補正値に前記第１充電時間を乗じて補正充電時間を算出し、前記第１充電時間に代えて前記補正充電時間を使用して前記判定値を算出する、状態判定装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の状態判定装置であって、
記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記蓄電素子の状態を繰り返し判定するとともに、前記判定値を判定の順番に対応付けて前記記憶部に記憶し、今回算出された判定値と前回算出された判定値とを比較して前記蓄電素子の状態を判定する、状態判定装置。
蓄電素子と、
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の状態判定装置と、
を備える蓄電装置。
充電器によって充電される蓄電素子の状態を判定する状態判定方法であって、
一定の充電電流で充電される定電流充電時間、又は一定の充電電力で充電される定電力充電時間を示す第１充電時間を取得する第１取得工程と、
前記第１取得工程後、一定の充電電圧で充電される定電圧充電時間を示す第２充電時間を取得する第２取得工程と、
前記第１充電時間と前記第２充電時間とから判定値を算出する算出工程と、
前記判定値を用いて前記蓄電素子の状態を判定する判定工程と、
を備える状態判定方法。