WO2010001605A1

WO2010001605A1 - 鉛蓄電池の寿命推定方法および電源システム

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Publication number: WO2010001605A1
Application number: PCT/JP2009/003054
Authority: WO
Inventors: 室地晴美; 吉原靖之
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2010-01-07
Also published as: US8649988B2; JPWO2010001605A1; US20110004428A1; CN102057289A; RU2010132255A

Abstract

　鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部が、前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶する記憶ステップと、前記鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値である積算放電電気量を表す積算放電電気量Ｂを算出する算出ステップと、前記積算放電閾値Ａから前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算ステップと、前記差分電気量を用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定ステップと、を含む。

Description

鉛蓄電池の寿命推定方法および電源システム

　本発明は鉛蓄電池の寿命推定方法、および鉛蓄電池を用いた電源システムに関する。

　二酸化炭素の排出や石油資源の枯渇を抑制する気運が高まる中、電力（例えば鉛蓄電池などの二次電池）のみを動力とする小型車両の開発が嘱望されている。

　中でも鉛蓄電池は、タフユースに強く適度な重量を有しているため、例えば運搬車両における動力源として有用と考えられる。

　この鉛蓄電池の使用限界を精度良く見極めて合理的に交換するための方法が種々検討されている。例えば特許文献１には、トリクルまたはフロート使用の鉛蓄電池（トリクル充電またはフロート充電される鉛蓄電池）の表面温度を継続的に測定し、この表面温度を考慮して鉛蓄電池の容量劣化率を演算する方法が挙げられている。特許文献１には、常時微弱な充電電流を鉛蓄電池へ供給する無停電電源装置において、鉛蓄電池の温度依存性を考慮して精度良く容量劣化率を演算できると記されている。この方法を活用して、種々の用途で用いられる鉛蓄電池の使用限界を精度良く見極められることができれば、その効果は大きいと考えられる。

　特許文献１に示されている無停電電源装置は、不定期に起こる停電に備えるものであって、平時は放電を伴わない。一方、上述した運搬車両は平時から放電（走行）するものである。しかも、運搬車両において鉛蓄電池は、走行（放電）と充電の繰り返しにより比較的顕著なＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ／充電状態）の変化を伴うものである。このような用途において、単に鉛蓄電池の表面温度を測定するだけでは、この鉛蓄電池の寿命を精度良く推定できない。また運搬車両の走行距離（ＳＯＣの変化）は一定でなく、毎回の充電電気量もまちまちであることを考えると、単に充電回数（サイクル数）によって鉛蓄電池の寿命を推定することも困難だと考えられる。

特開平０５－３１５０１５号公報

　本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、運搬車両の動力源等のサイクル使用で鉛蓄電池を用いる場合に、この鉛蓄電池の使用限界を精度良く推定し、鉛蓄電池の合理的な交換時期を精度良く見極めることができる方法及びこの方法を実現できる電源システムを提案することを目的とする。

　本発明の一局面に従う鉛蓄電池の寿命推定方法は、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部が、前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶する記憶ステップと、前記鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値である積算放電電気量を表す積算放電電気量Ｂを算出する算出ステップと、前記積算放電閾値Ａから前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算ステップと、前記差分電気量Ａ－Ｂを用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定ステップと、を含む。

　この構成によれば、鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａから、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂ（二酸化鉛の体積変化の蓄積値）を減じて、得られた値から鉛蓄電池の残余寿命を推定する。

　そのため、鉛蓄電池の使用停止を促す積算放電閾値Ａと、二酸化鉛の体積変化の蓄積値を表す積算放電電気量Ｂと、の差分が判断されることによって、二酸化鉛の体積変化の蓄積値が、鉛蓄電池の使用停止を促す積算放電閾値Ａにどの程度近づいているかが判る。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上するので、精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定できるようになる。そのため、例えば、運搬車両の動力源等のサイクル使用で鉛蓄電池を用いる場合に、この鉛蓄電池の使用限界を精度良く見極め、鉛蓄電池の合理的な交換時期を精度良く推定できる。また、運搬車両の走行可能距離を推定することが容易となる。

電源システムによって行われる寿命推定処理の一例を示したフローチャートである。積算放電電気量Ｂを算出する処理の一例を示したフローチャートである。残余寿命推定精度表示処理の一例を示したフローチャートである。鉛蓄電池のサイクル寿命特性の一例を示した図である。鉛蓄電池の充電電流と係数との相関の一例を示した図である。鉛蓄電池の充電電流と温度差との相関の一例を示した図である。鉛蓄電池の充電電流と係数との相関の一例を示した図である。第５及び第６の実施形態を、第３及び第４の実施形態に組み合わせた際の積算放電電気量Ｂの算出処理の一例を示したフローチャートである。鉛蓄電池の放電電流と係数との相関の一例を示した図である。過充電電気量と係数との相関の一例を示した図である。鉛蓄電池の充電受け入れ性の一例を示した図である。ＳＯＣと過充電係数との相関の一例を示した図である。差分Ｃ_c－Ｃ₈₀と係数との相関の一例を示した図である。第３～第１２の実施形態を組み合わせた際の積算放電電気量Ｂの算出処理の一例を示したフローチャートである。過充電電気量（差分Ｃ_c－Ｃ₈₀）と鉛蓄電池の表面温度とに基づくトータル係数の一例を表す図である。本発明の電源システムの一例を示したブロック図である。本発明の電源システムの他の例を示したブロック図である。推定部の機能モジュールの一例を示したブロック図である

　以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いて説明する。

　第１の実施形態は、鉛蓄電池の寿命推定方法であって、鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａと、積算放電電気量Ｂとの差分（Ａ－Ｂ）を用いて、鉛蓄電池の残余寿命を推定することを特徴とする。

　ここに、積算放電電気量Ｂは、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す電気量である。ここに、厳密には、積算放電電気量は、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返した結果、得られる放電電気量の積算値である。標準条件とは異なる実際条件において放電が行われた場合には、得られる放電電気量の積算値は、標準条件における放電電気量の積算値とは異なるものである。

　しかしながら、本実施形態では、説明の容易のため、実際条件において鉛蓄電池が放電を繰り返して劣化するまでの放電電気量の積算値を、前記劣化と同じ程度に劣化すると考えられる、標準条件における放電電気量の積算値に置き換えて積算放電電気量Ｂとしている。

　本実施形態で使用される鉛蓄電池は、充電及び放電を交互に繰り返して使用される。一般に、鉛蓄電池では正極の活物質として二酸化鉛（ＰｂＯ₂）が用いられる。本発明者らは、この二酸化鉛の利用率（実際に電池反応に使われる比率）の変化が、充放電回数よりもむしろ積算放電電気量に大きく相関することを知見した。二酸化鉛は収縮（充電）と膨張（放電）という体積変化を繰り返すことにより微細化されるので、二酸化鉛における電気化学的な反応性が変化する。そのため、本発明者らの知見によれば、二酸化鉛の微細化の進捗は、単純な充放電回数よりも、二酸化鉛の体積変化（二酸化鉛が膨張することによる体積変化）の蓄積値（すなわち積算放電電気量）に相関するものと推測される。従って、本発明では、鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａから、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂ（二酸化鉛の体積変化の蓄積値）を減じることで、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定するようにしている。また、運搬車両の走行可能距離も推定できるようにしている。

　以下に、先述された第１の実施形態に係る鉛蓄電池の寿命推定方法について図１を用いて説明する。第１の実施形態に係る鉛蓄電池の寿命推定方法は、図１６及び図１７に示される電源システムＳ１及びＳ２によって行われる寿命推定処理によって実現される。

　図１に示される寿命推定処理は、鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルが終了する度に、電源システムＳ１及びＳ２の推定部（マイクロコンピュータ４；以下、推定部４という）（図１６及び図１７参照）によって行われる。推定部４は、予め、積算放電閾値Ａを記憶しておき（ステップＳ１；記憶ステップ）、積算放電電気量Ｂを算出する（ステップＳ２；算出ステップ）。そして、推定部４は、積算放電閾値Ａから積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る（ステップＳ３；減算ステップ）。

　そして、推定部４は、ステップＳ３において得られた差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める（ステップＳ４；比率取得ステップ）。そして、推定部４は、求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する（ステップＳ５）。ここに、ステップＳ４及びＳ５からなる連続した処理が推定ステップを表す。

　このような処理により求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝は、積算放電電気量Ｂが０に近ければ１に近くなる。一方、積算放電電気量ＢがＡに近ければ、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝は０に近くなる。そのため、推定部４は、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が１に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいていないので、鉛蓄電池の推定残余寿命が長いことを推定できる。一方、推定部４は、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が０に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいているので、鉛蓄電池の推定残余寿命が短いことを推定できる。そして、推定部４は、次に鉛蓄電池が放電したときには（ステップＳ２０のＹＥＳ）、算出ステップＳ２のステップＳ２１に示される処理を行い、同様に比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求め、その時点における残余寿命を推定する。

　尚、推定部４が、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝と、鉛蓄電池の寿命となる期間とが対応したテーブルを参照できるようにすると、推定部４が鉛蓄電池の寿命となる期間を推定することができる。例えば、推定部４は、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求めた後、テーブルを参照して、当該比率に対応する期間を得るようにすると、推定部は残余寿命の具体的な期間を推定できる。

　また、推定部４が比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝に、予め設定された所定の係数を乗じたり加えたりすることで、推定部４が鉛蓄電池の寿命となる期間を推定するようにしてもよい。

　第２の実施形態は、第１の実施形態において、放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数を乗じ、この値を積算することで積算放電電気量Ｂを算出するようにしたことを特徴とする。つまり、第２の実施形態は、先述されたステップＳ２に示される算出ステップにおいて、鉛蓄電池が放電するサイクル毎に、放電された電気量を表す放電電気量に係数を乗じた値を求めておき、放電電気量に係数を乗じた値を順次積算することで積算放電電気量Ｂを算出することを特徴とする。

　鉛蓄電池の寿命は、上述した二酸化鉛の体積変化の蓄積を主因としつつも、電気化学的な反応性に影響を及ぼす他の因子（詳細は後述）の影響も受ける。またそれら因子の影響は、放電サイクル毎にまちまちであり、一義的な数値として制御しがたい。そこで下記式（１）のように放電サイクル毎に得られる放電電気量に、実際の放電条件から設定された係数を乗じ、この値を積算することで、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値である積算放電電気量を表す積算放電電気量Ｂを算出するようにしている。

　これにより、二酸化鉛の電気的な反応性に影響を及ぼす因子の影響が考慮された積算放電電気量Ｂが得られ、二酸化鉛の電気的な反応性を影響を及ぼす因子が含まれる鉛蓄電池の実際条件における残余寿命が推定される。そのため、鉛蓄電池の実際の使用条件に即して、より精度良く鉛蓄電池の使用限界を見極めることができる。

　尚、標準条件とは、鉛蓄電池の表面温度、充電電流、放電電流が予め定められた値である条件をいう。また、実際条件とは、鉛蓄電池の表面温度、充電電流、放電電流が実際に計測された値である条件をいう。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　但し、１，２，・・・ｎは、前記鉛蓄電池の放電サイクル毎に付与された番号、Ｂ₁～Ｂ_nは各放電サイクル中の放電電気量、ｘ₁～ｘ_nは各放電サイクル中の放電電気量に乗じる係数。

　なお上記式（１）は、以下の[数１]のように表すこともできる。

　以下に、先述された第２の実施形態に係る鉛蓄電池の寿命推定方法について図２を用いて説明する。第２の実施形態に係る鉛蓄電池の寿命推定方法は、図１６及び図１７に示される電源システムＳ１及びＳ２によって行われる寿命推定処理によって実現される。

　図２に示される算出ステップは、電源システムＳ１及びＳ２の推定部４（図１６及び図１７参照）によって行われる。推定部４は、ステップＳ２０～ステップＳ２６に示される処理を行う。

　推定部４は、鉛蓄電池が放電すると（ステップＳ２０のＹＥＳ）、該当する放電サイクルにおける放電電気量を、放電電流を放電時間で積分することで測定し、記憶する（ステップＳ２１）。そして、推定部４は、後述される処理によって係数ｘが設定されていれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、測定された放電電気量に対して、該当する放電サイクルにおける係数ｘを乗じた値を求め（ステップＳ２３）、求められた値を積算し、得られた値を積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。一方、もし、後述される処理によって係数ｘが設定されていないなら（ステップＳ２２のＮＯ）、所定のエラー処理を行う。エラー処理は、第１処理部４７１～第５処理部４７５（図１８参照）によって行われる。

　エラー処理としては、設定されていない係数ｘを仮に１として、その係数「１」を、ステップＳ２１において測定された放電電気量に乗じた値を求め、求められた値を記憶する（ステップＳ２５及びＳ２６）。そして、推定部４は、係数を「１」として当該係数を放電電気量に乗じて得た値を積算し、得られた値を積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。

　このように、推定部４は、係数ｘが設定されていない場合でも、設定されていない係数ｘを仮に「１」として放電電気量に乗じて得た値を積算するので、係数が設定されていないときに計測された放電電気量の値を破棄する場合と比較すると、実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値の誤差が少なくなる。

　その後、推定部４は、図３のステップＳ２００～Ｓ２０４に示される処理を行う。つまり、推定部４は、鉛蓄電池の残余寿命が推定される精度をユーザに知らせる残余寿命推定精度表示処理を行う。

　この処理は、係数設定エラーが発生しているときに計測された放電電気量のみが順次積算された積算値（放電電気量Ｂｅｒｒｏｒ）と、係数設定エラーが発生しているか否かが区別されずに、計測された放電電気量が順次積算された積算値（積算放電電気量Ｂ）との比率の大きさによって、残余寿命の推定精度を知らせる処理である。

　図３は、残余寿命推定精度表示処理の一例を示したフローチャートである。推定部４は、係数設定エラーが発生したとき（ステップＳ２２において係数ｘが設定されていないとき）に測定された放電電気量Ｂｅｒｒｏｒを順次積算する（ステップＳ２０１）。推定部４は、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶する（ステップＳ２０２）。

　その後、推定部４は、係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対するこれまでの積算放電電気量Ｂの比率Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂの値を求め、求められた値を、表示部７（図１６及び図１７参照）において表示させる（ステップＳ２０３及びＳ２０４）。推定部は、以上の残余寿命推定精度表示処理が終了すると、図３のステップＳ２の処理に戻る。

　このように、推定部４は、係数ｘが設定されていない場合には、残余寿命推定精度表示処理を行うので、ユーザは、積算放電電気量Ｂに占める係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒの割合が判り、残余寿命が推定される精度を認識できる。

　例えば、積算放電電気量Ｂに占める係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒの割合が「１」に近いほど、鉛蓄電池の寿命に影響を与える因子によって定められる係数が残余寿命の推定に考慮されていないことが判る。そのため、残余寿命の推定精度が低いことが判る。一方、積算放電電気量Ｂに占める係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒの割合が「０」に近いほど、係数が残余寿命の推定に考慮されていることが判る。そのため、残余寿命の推定精度が高いことが判る。

　以上に示される算出ステップで算出された積算放電電気量Ｂは、図１に示されるステップＳ３（減算ステップ）において使用される。

　以上に示されるように、放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで積算放電電気量Ｂを算出している。そのため、鉛蓄電池から外部へ放出された電気量が積算された値を表す積算放電電気量Ｂが求められる。従って、第２の実施形態によれば、鉛蓄電池から累積的に外部に放出された電気量を精度良く判断することができるので、精度良く鉛蓄電池の使用限界を見極めることができるようになる。

　以下に示される第３～第１２に係る実施形態は、第２の実施形態において用いられる係数ｘを設定する処理を行うことを特徴とする。以下に、第３～第１２に係る実施形態の各々が、係数ｘをいつ、どのように設定するかについて、図４～図１５の各々を用いて説明する。

　第３の実施形態は、第２の実施形態において、推定部４の第１の係数設定部４５０（図１８参照）が、該当する放電における鉛蓄電池の温度（例えば表面温度）に相応して係数ｘを設定することを特徴とする。第４の実施形態は、第３の実施形態において、第１の係数設定部４５０が、鉛蓄電池の温度が高いほど係数ｘを大きくすることを特徴とする。一般に、鉛蓄電池の温度が高い場合、鉛蓄電池が過充電されやすくなるので、鉛蓄電池の寿命が短くなることが知られている。すなわち、鉛蓄電池は高温下で充電を行った場合、鉛格子の腐食反応が促進して過充電されやすい傾向がある。そのため、該当する放電における鉛蓄電池の温度が高い場合、次の充電開始時点における鉛蓄電池の温度もまた高くなって過充電されやすくなるので、鉛蓄電池の残余寿命が短くなる。従って、この傾向を反映させ、該当する放電における鉛蓄電池の温度が高い場合に係数ｘを大きく設定することで、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定できるようにしている。

　図４は、３時間率定格容量（鉛蓄電池の表面温度が２５度、放電電流が３時間率である条件下で鉛蓄電池が放電したときに、鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量；以下同じ）が６０Ａｈのセルを６セル直列に接続した、公称電圧１２Ｖの鉛蓄電池（パナソニック社製のＥＶ用制御弁式鉛蓄電池）のサイクル寿命特性を示した図である。なおサイクル寿命は、鉛蓄電池の表面温度がそれぞれ異なる条件下で、以下に示される実験によって判断された。すなわち、６Ａ（１０時間率）で３６Ａｈの充電と、２０Ａ（３時間率）で３０Ａｈの放電とを繰返して行い、積算放電電気量Ｂが３０００Ａｈ時点の放電電気量５６Ａｈを初期電気量として、放電電気量がこの初期電気量５６Ａｈの８０％（４４．８Ａｈ）まで低下した時点を寿命と判断した。

　以下、本明細書において、３時間率定格容量６０Ａｈとは、鉛蓄電池の表面温度が２５度、放電電流が３時間率である条件下で鉛蓄電池が放電したときに、鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量が６０Ａｈであることをいう。

　図４からも明らかなように、２５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂをベースとして判断された場合、０℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂは、２５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂよりも大きい。一方、４５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂは、２５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂよりも小さい。

　以上に示されるように、寿命到達までの積算放電電気量Ｂは、温度の変化によって２５℃における積算放電電気量Ｂからずれる。図４から、積算放電電気量Ｂを以下に示されるように、実験的に表すことができる。２５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂを１とすると、０℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂは、１／０．９１４で表される。また、２５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂを１とすると、４５℃における寿命到達までの積算放電電気量Ｂは、１／１．６００で表される。

　このように、温度が高いほど積算放電電気量Ｂが大きくなり、温度が低いほど積算放電電気量Ｂが小さくなることは、温度が高いほど鉛格子の腐食反応が促進され、温度が低いほど鉛格子の腐食反応が促進されないことに起因する。

　本実施形態では、２５度における寿命到達までの積算放電電気量Ｂを、実験的に１としたときに得られる各温度における寿命到達までの積算放電電気量Ｂの分母を係数ｘとしている。そのため、０℃における積算放電電気量Ｂの分母は０．９１４であるので、０℃における係数ｘは０．９１４とされる。また、４５℃における積算放電電気量Ｂの分母は１．６００であるので、４５℃における係数ｘは１．６００とされる。先述されたような実験を、鉛蓄電池の表面温度を逐次変更させて行い、２５度における寿命到達までの積算放電電気量Ｂを、実験的に１としてときに得られる各温度における寿命到達までの積算放電電気量Ｂの分母を係数ｘとすることで、図５に示される温度－係数相関図が得られる。

　図５に示される温度－係数相関図は、係数ｘの温度依存性をプロットした図である。第３および第４の実施形態では、図５に示される温度―係数相関図から推定される係数の変化を反映して、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定するようにしている。つまり、第１の係数設定部４５０は、鉛蓄電池の表面温度が判れば、該表面温度に対応する係数ｘを図５に示される温度－係数相関図から取得し、取得した係数ｘを設定する。

　尚、先述された第３の実施形態において、第１の係数設定部４５０は、鉛蓄電池の表面温度が低くなるほど、係数ｘを大きく設定することもできる。

　一般に、鉛蓄電池の充電が不足しやすい条件では、鉛蓄電池において以下に示される傾向が現れることが知られている。つまり、放電サイクルにおける鉛蓄電池の表面温度が低い場合、その直後の充電サイクルが開始される時点では、鉛蓄電池の表面温度が低温のままである。その際、鉛蓄電池において充電不足が発生しやすいため、鉛蓄電池の残余寿命が短くなる。

　一方、放電サイクルにおける鉛蓄電池の表面温度が高温のとき、その直後の充電サイクルが開始される時点では、鉛蓄電池の表面温度が高温のままである。その際、鉛蓄電池の充電効率が高いため、充電不足が解消される。これにより、鉛蓄電池の残余寿命が長くなる。

　従って、鉛蓄電池の充電が不足しやすい条件では、このような傾向を反映させて、放電サイクルにおける鉛蓄電池の表面温度が低くなるほど係数ｘを大きくすれば、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。尚、鉛蓄電池の充電が不足しやすい条件として、例えば、３時間率定格容量６０Ａｈの鉛蓄電池が、定電圧充電（１４．７Ｖ制御、最大充電電流１２Ａ、充電時間６時間）されている条件が挙げられる。

　第５の実施形態は、第２の実施形態において、推定部４の第２の係数設定部４５１（図１８参照）が、該当する放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流に相応して係数を設定することを特徴とする。第６の実施形態は、第５の実施形態において、第２の係数設定部４５１が、充電電流が大きいほど係数を大きくすることを特徴とする。このように、第２の係数設定部４５１が、放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流が大きいほど大きな係数ｘを設定する理由は、以下に示される通りである。

　つまり、鉛蓄電池自身が抵抗体であるため、充電電流が大きい場合、ジュール熱による鉛蓄電池の発熱もまた大きくなる。この現象を反映させ、該当する放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流が大きい場合に係数ｘを大きく設定することで、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定できるようにしている。

　図６は、２５℃環境下で上述した鉛蓄電池を種々の充電電流で充電した場合の、鉛蓄電池の充電開始時の温度と、鉛蓄電池の充電終了時の温度との温度差を示したものである。つまり、図６には、充電電流値－温度差相関図が示されている。

　図６から、時間率で表される充電電流の値が大きくなるほど、充電終了時の鉛蓄電池の温度と、充電開始時の鉛蓄電池の温度との温度差（充電終了時上昇温度）が大きくなることが判る。そのため、充電電流が大きい場合、鉛蓄電池において生じるジュール熱による発熱が大きくなっていることがわかる。そこで、推定部４は、第４の実施形態で示した係数ｘの温度依存性（図５参照）を把握している場合、以下の処理ができる。

　つまり、推定部４は、図５に示される温度－係数相関図が、鉛蓄電池が１０時間率の充電電流で充電されている条件下における係数ｘの温度依存性がプロットされた図であると仮定する。また、推定部４は、図５に示される温度（℃）が、１０時間率の充電電流で充電されている条件下における、充電終了時の鉛蓄電池の温度と、充電開始時の鉛蓄電池の温度との温度差（充電終了時上昇温度）に相当すると仮定する。

　このような条件下において、推定部４が、１０時間率充電の場合における充電終了時上昇温度と、図６に示される各々の充電電流値に対応する充電終了時終了温度との差を求める。すると、図６の最も右列に示される「１０時間率充電の場合における充電終了時上昇温度との差」が得られる。

　そして、推定部４は、図６に示されるように、時間率が１の場合には「１０時間率充電の場合における充電終了時上昇温度との差」として１５℃の値が得られるので、鉛蓄電池が２５℃ではなく、１５℃加えられた４０℃の条件下で充電が行われたと仮定する。すると、図５に示される温度－係数相関図から、４０℃に対応する係数ｘとして、およそ１．４３の値が得られる。

　同様に、推定部４は、時間率が１０の場合には「１０時間率充電の場合における充電終了時上昇温度との差」として０℃の値が得られるので、鉛蓄電池が実際の温度である２５℃の条件下で充電が行われたものと取り扱う。すると、図５に示される温度－係数相関図から、２５℃に対応する係数ｘとして１が得られる。

　同様に、推定部４は、図６に示されるように、時間率が４０の場合には「１０時間率充電の場合における充電終了時上昇温度との差」として－７℃の値が得られるので、鉛蓄電池が２５℃ではなく、７℃引かれた１８℃の条件下で充電が行われたと仮定する。すると、図５に示される温度－係数相関図から、１８℃に対応する係数ｘとして、およそ０．９２の値が得られる。

　推定部４は、先述された処理を、時間率の各々に対応して行うことで得られる係数ｘの値を、仮定された温度に関連づけてプロットすると、図７に示される充電電流－係数相関図を得ることができる。そのため、推定部４は、図７に示される充電電流－係数相関図から、充電電流に応じた係数ｘを得ることによって、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定できるようになる。

　尚、第５及び第６の実施形態は、第３及び第４の実施形態における鉛蓄電池の表面温度の計測に代えて充電電流を計測し、充電電流より表面温度を推定し、推定された表面温度から係数ｘを求めるものである。このような第５及び第６の実施形態を、第３及び第４の実施形態に組み合わせれば、エラーで表面温度に応じた係数ｘを設定できなかった場合でも、充電電流に応じた係数ｘによって、精度の高い残余寿命の推定が実現される。

　図８は、第５及び第６の実施形態を、第３及び第４の実施形態に組み合わせた際の積算放電電気量Ｂの算出処理の一例を示したフローチャートである。

　推定部４は、鉛蓄電池が放電すると（ステップＳ２０のＹＥＳ）、該当する放電サイクルにおける放電電気量を放電電流を放電時間で積分することで測定し、記憶する（ステップＳ２１）。そして、推定部４は、鉛蓄電池の表面温度を測定して記憶する（ステップＳ３０）。一方、推定部４は、鉛蓄電池が放電せずに充電されているときには（ステップＳ２０のＮＯ、及び、ステップＳ３３のＹＥＳ）、充電電流を測定して記憶する（ステップＳ３４）。

　その後、推定部４は、先述された表面温度に基づく係数ｘの設定がなされている場合には（ステップＳ３１のＹＥＳ）、設定済みの係数ｘを、測定された放電電気量に乗じた値を求め（ステップＳ２３）、求められた値を積算し、得られた値を積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。

　また、推定部４は、先述された表面温度に基づく係数ｘの設定がなされていない場合には、先述された充電電流に基づく係数ｘの設定がなされているか否かを判定する（ステップＳ３２）。この結果、充電電流に基づく係数ｘの設定がなされているときには（ステップＳ３２のＹＥＳ）、設定済みの係数ｘを、測定された放電電気量に乗じた値を求め（ステップＳ２３）、求められた値を積算し、得られた値を積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。

　一方、推定部４は、表面温度に基づく係数ｘの設定、及び、充電電流に基づく係数ｘの設定のいずれもなされていない場合には（ステップＳ３１のＮＯ、及び、ステップＳ３２のＮＯ）、先述されたエラー処理（ステップＳ２４～Ｓ２６）、及び、残余寿命推定精度表示処理（ステップＳ２００～Ｓ２０４）を行う。

　第７の実施形態は、第２の実施形態において、推定部４の第３の係数設定部４５２（図１８参照）が、該当する放電における放電電流に相応して係数を設定することを特徴とする。第８の実施形態は、第７の実施形態において、第３の係数設定部４５２が、放電電流が大きいほど係数を大きくすることを特徴とする。第３の係数設定部４５２は、予め推定部４に記憶されている放電電流－係数相関図（図９参照）から、放電電流に相応する係数を設定する。このように、第３の係数設定部４５２が、放電電流が大きいほど大きな係数ｘを設定する理由は、以下に示される通りである。

　すなわち、新品もしくは同じ劣化率の鉛蓄電池でも、放電電流により取り出される電気量が異なることが知られている。また、鉛蓄電池自身が抵抗体となるので、放電電流が大きい場合、ジュール熱による鉛蓄電池の発熱もまた大きくなる。そのため、放電ステップにおける放電が終わってから、次の充電までに十分に冷却されない場合、充電時における鉛蓄電池の表面温度が高いままである。もし、放電終了直後における鉛蓄電池の表面温度が高いままで充電されると、先述されたように、鉛蓄電池の残余寿命が短くなる。そのため、これらの現象を反映させ、該当する放電における放電電流が大きい場合に係数ｘを大きく設定することで、より精度良く鉛蓄電池の残余寿命を推定できるようにしている。

　第９の実施形態は、第２の実施形態において、推定部４の第４の係数設定部４５３（図１８参照）が、該当する放電サイクルの直前の充電サイクルにおける、後述する過充電電気量に相応して係数を設定したことを特徴とする。第１０の実施形態は、第９の実施形態において、第４の係数設定部４５３が、過充電電気量が大きいほど係数を大きくすることを特徴とする。第４の係数設定部４５３は、推定部４に予め記憶されている、過充電電気量－係数相関図（図１０参照）から、後述する過充電電気量に相応する係数を設定する。以下、このように、第４の係数設定部４５３が、過充電電気量が大きいほど大きな係数ｘを設定する理由が、図１１とともに説明される。

　図１１は、一般的な鉛蓄電池の充電受け入れ性を充電電気量の違いとともに示した図である。

　図１１において、横軸は理論的な満充電電気量に対する充電電気量（Ｃｈａｒｇｅ　Ｉｎｐｕｔ）の比、縦軸は理論的な満充電電気量に対する放電電気量（Ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ　Ｃａｐａｃｉｔｙ）の比に相当する。図１１に示されるように、充電電流が小さい場合でも充電電気量（Ｃｈａｒｇｅ　Ｉｎｐｕｔ）が理論的な満充電電気量（公称容量；以下同じ）の８０％を超えると、充電電気量（Ｃｈａｒｇｅ　Ｉｎｐｕｔ）と放電電気量（Ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ　Ｃａｐａｃｉｔｙ）とで得られるラインが、充電電気量と放電電気量とが同じ値となる理想的なライン（ｉｄｅａｌ　ｌｉｎｅ）から外れ始め、充電に費やしたものの放電に寄与しない電気量の割合が増す。

　すなわち、図１１に示されるように、充電電流が０．０５ＣＡ（但し、ＣＡは時間率の逆数とする）のように小さな場合でも、充電電気量が理論的な満充電電気量の８０％を超えると、得られる放電電気量が、理想的なラインから得られる放電電気量よりも小さくなる。また、図１１に示されるように、充電電流が０．１ＣＡ及び０．１５ＣＡのときには、充電電気量が理論的な満充電電気量（公称容量）の８０％未満であっても、理論的な充電電気量のおよそ６５％の充電電気量を超えると、充電電気量と放電電気量とで得られるラインが、理想的なラインから外れ始める。その結果、充電電気量とその充電電気量で充電された直後の放電サイクルにおける放電電気量との間に差が生じる。

　このような差は、過充電電気量と呼ばれる。このような差を、充電電流を０．０５ＣＡから０．１５ＣＡの範囲内で変化させながら求めて、求められた値をプロットした領域が、図１１において斜線で表される領域Ａで示されている。このような過充電電気量が多いほど、鉛格子（集電体）の腐食による劣化が起こりやすいので、鉛蓄電池の寿命が短くなる。そこで、推定部４は、鉛蓄電池の充放電がどのＳＯＣの範囲で行われているかを把握し、該当する放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量を算出して過充電電気量が大きいほど係数ｘを大きく設定する。

　以下、推定部４によるＳＯＣの把握処理、及び、推定部４による過充電電気量の算出処理について説明する。

　推定部４が、鉛蓄電池の充放電がどのＳＯＣの範囲で行われているかを把握することは、例えば、推定部４が、鉛蓄電池の充放電サイクルが終了する毎に以下の処理を行うことによって実現できる。つまり、推定部４は、予め初期電気量（図４参照）を記憶しておき、放電サイクルにおける放電電気量を放電電流を放電時間で積分することで測定し、その直後の充電サイクルにおける充電電気量を充電電流を充電時間で積分することで測定する。そして、推定部４は、初期電気量から放電電気量を減算し、その後、充電電気量を加算する。この処理によって、推定部４が、鉛蓄電池の充放電がどのＳＯＣの範囲で行われているかが把握される。

　また、推定部４が過充電電気量を算出することは、例えば、以下の処理によって実現される。推定部４には、予め、ＳＯＣと過充電係数ａとの相関を表すデータが記録されている。ここに、過充電係数ａは、各ＳＯＣにおいて充電反応に使われなかった電気量で表される数値が、係数として扱われて定められた係数である。ＳＯＣと過充電係数ａとの相関を表すデータは、例えば、図１２に示されるＳＯＣ－過充電係数相関図として表される。

　このＳＯＣ－過充電係数相関図は、鉛蓄電池の表面温度が一定の温度を保持している状態で一定値の充電電流を鉛蓄電池のＳＯＣがそれぞれ異なる状態で流す実験によって得られる。つまり、ＳＯＣ－過充電係数相関図は、表面温度及び充電電流が一定であるときに、鉛蓄電池のＳＯＣを変化させながら、各ＳＯＣにおいて充電反応に使われなかった電気量を都度求める実験によって得られる。

　例えば、図１２に示される相関図は、３時間率定格容量６０Ａｈの鉛蓄電池において、鉛蓄電池の表面温度が２５度である条件において行われた、以下に示される実験によって得られている。つまり、図１２に示される相関図は、当該条件において、鉛蓄電池に対して０．１ＣＡ（６Ａ）の充電電流を流し続けて、ＳＯＣをおよそ７５％の状態からおよそ１２０％の間で変化させながら、各々のＳＯＣにおいて充電反応に使われなかった電気量を都度求める実験が行われて得られている。

　図１２において示されているように、充電電流を鉛蓄電池に流し続けた結果、ＳＯＣが１００％を超えるような充電電気量が鉛蓄電池に入ったとする。その際、図１２における点線で示されているように、充電反応に使われなかった電気量（つまり、過充電係数ａ）が急激に増加する。

　推定部４は、このようなＳＯＣと過充電係数ａとの相関を表すデータを用いて、過充電電気量を求める。つまり、推定部４は、放電サイクルにおける放電電気量及びその放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量を用いて、先述されたＳＯＣの把握処理を行う。すると、充放電がどのＳＯＣの範囲で行われたかを推定部４が把握できる。

　そして、推定部４は、把握された範囲のＳＯＣに相応する過充電係数ａを、図１２に示されるＳＯＣ－過充電係数相関図より得る。その後、推定部４は、測定された充電電気量に、把握された範囲のＳＯＣの各々に相応する過電流係数ａの各々を乗じて得られた値を順次積算する。その結果得られる値が、該当する放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量である。

　例えば、３時間率定格容量６０Ａｈの鉛蓄電池において、鉛蓄電池の表面温度が２５度にて、ＳＯＣが５０％である状態から０．１ＣＡ、すなわち６Ａにて、３６Ａｈ充電したとする。

　その場合、ＳＯＣを５０％から７５％の状態にさせるために必要な充電電気量（この例では１５Ａｈ）は、図１２のＳＯＣ－過充電係数相関図に示されるように、充電により、ＳＯＣを５０％の状態から７５％の状態にする間には、過充電係数ａの値は０のままである。そのため、ＳＯＣを５０％から７５％の状態にする間には、過充電電気量は０Ａｈである。

　ところが、ＳＯＣが７５％の状態を超えると、図１２に示されるように過充電領域が存在する。そのため、推定部４は、ＳＯＣが７５％の状態を超えてから、先述されたような処理により過充電電気量を求める。

　例えば、ＳＯＣが８９％から９０％の範囲内にある間、当該範囲内のＳＯＣに対応する対応する過充電係数ａは“０．１”である。そのため、ＳＯＣが８９％の状態から９０％の状態になるまでの間に測定された充電電気量の和（この例では０．６Ａｈ）に、８９％から９０％の範囲内のＳＯＣの各々に対応する過充電係数“０．１”を乗じた値が、ＳＯＣが８９％から９０％の範囲内にある場合の過充電電気量となる。

　このような処理を、７５％を超えるＳＯＣの範囲内で行うことにより、全体の過充電電気量（２．７Ａｈ）が求まる。

　ここに、過充電電気量が大きくなるほど、鉛蓄電池の充電反応に使われる電気量よりも、鉛格子の腐食反応や、電解液中の水の電気分解に使われる電気量が大きくなるので、鉛蓄電池の劣化が進み、残余寿命が短くなる。そのため、過充電電気量の大きさに応じた係数ｘが設定されることによって、精度の良い鉛蓄電池の残余寿命の推定が実現される。

　第１１の実施形態は、第２の実施形態において、推定部４の第５の係数設定部４５４（図１８参照）が、該当する放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、３時間率定格容量を表す理論電気量の８０％値をＣ₈₀としたときに、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して係数ｘを設定することを特徴とする。第１２の実施形態は、第１１の実施形態において、第５の係数設定部４５４が、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀が大きいほど係数ｘを大きくする機能を推定部４に持たせたことを特徴とする。

　第５の係数設定部４５４は、推定部４に予め記憶されている「Ｃ_c－Ｃ₈₀」－「係数」相関図（図１３参照）から、差分「Ｃ_c－Ｃ₈₀」の値に相応する係数ｘを設定する。このように、第５の係数設定部４５４が、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど大きな係数ｘを設定する理由は、以下に示される通りである。

　つまり、仮に、推定部４が第９及び１０の実施形態のように、図１１の領域Ａを求める演算機能を有していなくても、推定部４が鉛蓄電池の充放電がどのＳＯＣの範囲で行われているかを把握できていれば、上述したＣ_cおよびＣ₈₀が求められる。

　例えば、３時間率定格容量６０Ａｈの鉛蓄電池において、鉛蓄電池の表面温度が２５度にて、ＳＯＣが５０％である状態から０．１ＣＡ、すなわち６Ａにて、３６Ａｈの充電電気量を充電するとする。その場合、前記充電において、ＳＯＣ５０％から充電することが明確であれば、３時間率定格容量である６０Ａｈの５０％（３０Ａｈ）に、実際の充電電気量（３６Ａｈ）を加えた電気量である６２Ａｈを、Ｃ_cとすることができる。一方、３時間率定格容量６０Ａｈの８０％（４８Ａｈ）をＣ₈₀とすることができる。

　そして、Ｃ_c（６２Ａｈ）から、Ｃ₈₀（４８Ａｈ）を引いた値から、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀（１４Ａｈ）が求められる。尚、推定部４は、充放電がどのＳＯＣの範囲で行われているかについて、先述された処理によって把握することができる。

　このような差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど、実際の充電電気量が３時間率定格容量の８０％を超えている大きさが大きいことが判る。一方、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が小さいほど、実際の充電電気量が３時間率定格容量の８０％を超えている大きさが小さいことが判る。また、Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が０もしくはマイナスの値であれば、実際の充電電気量が３時間率定格容量の８０％を超えていないことが判る。そのため、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値を、先述された過充電電気量と扱うことができる。

　従って、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値に相応してこの差分が大きいほど係数ｘを大きく設定することで、第９及び１０の実施形態より精度はやや劣るものの、簡便に鉛蓄電池の残余寿命を推定できる。

　なおここまでは第３～４、５～６、７～８、９～１０および１１～１２の実施形態を個々に用いた場合を示したが、これらの実施形態を組み合わせて用いることで、さらに鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上することは言うまでもない。

　図１４は、第３～第１２の実施形態を組み合わせた際の積算放電電気量Ｂの算出処理の一例を示したフローチャートである。

　推定部４は、鉛蓄電池が放電したときに（ステップＳ２０のＹＥＳ）、該当する放電サイクルにおける放電電気量を放電電流を放電時間で積分することで測定し、記憶する（ステップＳ２１）。そして、推定部４は、鉛蓄電池の表面温度を測定して記憶し（ステップＳ３０）、その後、推定部４は、放電電流を測定して記憶する（ステップＳ３７）。

　また、推定部４は、鉛蓄電池が、ステップＳ２０における放電の、直後の充電サイクルにおいて充電されているときに（ステップＳ２０のＮＯ、及び、ステップＳ３３のＹＥＳ）、充電電流を測定して記憶する（ステップＳ３４）。その後、推定部４は、測定された充電電流を充電時間で積分することで、充電電気量Ｃ_cを測定して記憶する（ステップＳ４５）。

　その後、推定部４は、得られた放電電気量及び充電電気量Ｃ_cを用いて先述されたＳＯＣの把握処理を行って、鉛蓄電池においてどのＳＯＣの範囲で充放電が行われたかを把握する（ステップＳ３８）。そして、推定部４は、把握された範囲のＳＯＣの各々に相応する過充電係数ａの各々を得る（ステップＳ３９）。

　そして、推定部４は、鉛蓄電池の表面温度に基づいて係数ｘが設定されているか否かを判断する（ステップＳ３１）。推定部４は、表面温度に基づいて係数ｘが設定されているときには（ステップＳ３１のＹＥＳ）、以下に示される処理を行う。尚、推定部４は、充電電流に基づいて係数ｘが設定されているとき（ステップＳ３２のＹＥＳ）、及び、放電電流に基づいて係数ｘが設定されているとき（ステップＳ３９のＹＥＳ）も、同様の処理を行う。

　つまり、推定部４は、先述された処理によって過充電電気量が算出されているか否かを判断する（ステップＳ４０）。過充電電気量が算出されているときには（ステップＳ４１のＹＥＳ）、推定部４は、図１５に示されるトータル係数図から、得られた表面温度及び過充電電気量に相応する係数であるトータル係数Ｘを得る（ステップＳ４１）。そして、推定部４は、トータル係数Ｘに、測定された放電電気量を乗じた値を求め（ステップＳ４２）、求められた値を積算して積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。

　一方、過充電電気量が算出されていないときには（ステップＳ４１のＮＯ）、充電電気量Ｃ_cが測定されているか否かを判断する（ステップＳ４３）。充電電気量Ｃ_cが測定されている際には（ステップＳ４３のＹＥＳ）、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値を算出し（ステップＳ４４）、得られた差分Ｃ_c－Ｃ₈₀及び表面温度に相応するトータル係数Ｘを得る（ステップＳ４１）。そして、推定部４は、トータル係数Ｘに、測定された放電電気量を乗じた値を求め（ステップＳ４２）、求められた値を積算して積算放電電気量Ｂとして記憶する（ステップＳ２４）。

　また、推定部４は、係数ｘ、過充電電気量、充電電気量Ｃ_cのいずれも得ていないときには（ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３９、ステップ４０、及びステップＳ４３のＮＯ）には、先述されたエラー処理（ステップＳ２４～Ｓ２６）、及び、残余寿命推定精度表示処理（ステップＳ２００～Ｓ２０４）を行う。

　このように、推定部４は、過充電電気量（又は差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値）に相応するトータル係数を用いて積算放電電気量Ｂを得ている。ここに、図１５に示されるトータル係数図は、予め推定部４が記憶している。トータル係数図において、表面温度が低く過充電電気量（又は差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値）が小さい領域では、充電不足による寿命の短縮が反映されている。また、表面温度が高く過充電電気量（又は差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値）が大きな領域は、正極格子腐食による寿命の短縮が反映されている。

　このように、鉛蓄電池の寿命となる要因が異なる場合でも、複数の要因を組み合わせて用いることで、残余寿命の推定精度を高めることができる。

　また、表面温度及び過充電電気量（又は差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値）に基づいたトータル係数Ｘの設定にエラーが生じた際でも、充電電流又は放電電流と、３時間率定格容量との差に基づいた別の係数を用いれば、推定精度を高めることができる。

　第１３の実施形態は、電源である鉛蓄電池と、この鉛蓄電池を充電するための充電器（充電装置）と、鉛蓄電池の使用停止を促す積算放電閾値Ａを記憶し、放電サイクル毎に得られる放電電気量を積算して積算放電電気量Ｂを算出し、積算放電閾値ＡとＢとの差分を用いて残余寿命を推定する推定部と、からなることを特徴とする電源システムに関する。ここに、鉛蓄電池１として、充電及び放電を交互に繰り返して使用される。

　また、第１３の実施形態の具体的な構成は、図１６及び図１７において電源システムＳ１及びＳ２として示されている。なお第１３の実施形態の効果は、第１の実施形態の効果と同様である。また、図１６及び図１７に示される電源システムＳ１及びＳ２の詳細な構成は後述される。

　第１４の実施形態は、第１３の実施形態において、放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数を乗じ、この値を積算することで積算放電電気量Ｂを算出するようにしたことを特徴とする。第１４の実施形態の具体的な構成も、図１６及び図１７において電源システムＳ１及びＳ２として示されている。なお第１４の実施形態の効果は、第２の実施形態の効果と同様である。

　第１５の実施形態は、第１４の実施形態において、鉛蓄電池の温度を測定する温度測定部を設け、この温度測定部の測定値に相応して係数を設定する機能を推定部に持たせたことを特徴とする。第１６の実施形態は、第１５の実施形態において、温度が高いほど係数を大きくする機能を推定部に持たせたことを特徴とする。

　図１６は第１３～第１６の実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。電源システムＳ１において、鉛蓄電池１は、これを充電するための充電器（充電装置）２および電動機器からなる負荷３と電気的に接続されている。一方で鉛蓄電池１はマイクロコンピュータ４とも接続されている。このマイクロコンピュータ４は少なくとも推定部を構成しており、かつ鉛蓄電池１に近接した状態で鉛蓄電池１の表面温度を測定する温度測定部５と接続されている。推定部（マイクロコンピュータ４）は少なくとも以下に示す４つの機能を有する。第１に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａを記憶する。第２に、推定部（マイクロコンピュータ４）は温度測定部５の測定値に相応して、放電サイクル毎に得られる放電電気量に異なる係数ｘを設定する。ここで、推定部（マイクロコンピュータ４）は、鉛蓄電池の表面温度が高いほど係数ｘの値を大きくする機能を有する。第３に、推定部（マイクロコンピュータ４）は放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで下記式１のように積算放電電気量Ｂを算出する。第４に、推定部（マイクロコンピュータ４）は積算放電閾値ＡとＢとの差分（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　第５に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める。第６に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する。

　なお図１６には第１３～第１６の実施形態に係る基本的な構成のみを示したが、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を表示部（例えばディスプレイや、電灯の点滅など）に表示させるのも、好ましい態様の１つである。また、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を、無線データ、音声データ、電子データなどのデータの形で通知することも好ましい。ここで第１５及び第１６の実施形態の各々の効果は、第３及び第４の実施形態の各々の効果とそれぞれ同様である。

　第１７の実施形態は、第１４の実施形態において、該当する放電サイクルの直前の充電サイクルにおける充電電流を測定する電流測定部を設け、この電流測定部の測定値に相応して係数を設定する機能を推定部に持たせたことを特徴とする。第１８の実施形態は、第１７の実施形態において、充電電流が大きいほど係数を大きくする機能を推定部に持たせたことを特徴とする。

　図１７は第１７及び第１８の実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。電源システムＳ２において、鉛蓄電池１は、これを充電するための充電器（充電装置）２および電動機器からなる負荷３と電気的に接続されている。一方で鉛蓄電池１はマイクロコンピュータ４とも接続されている。このマイクロコンピュータ４は少なくとも推定部を構成しており、かつ鉛蓄電池１の充電電流を測定する電流測定部６と接続されている。推定部（マイクロコンピュータ４）は少なくとも以下に示す４つの機能を果たす。第１に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１の使用停止を促すための積算放電閾値Ａを記憶する。第２に、推定部（マイクロコンピュータ４）は電流測定部６の測定値に相応して、放電サイクル毎に得られる放電電気量に異なる係数ｘを設定する。ここで推定部（マイクロコンピュータ４）は、充電電流が大きいほど係数ｘの値を大きくする機能を有する。第３に、推定部（マイクロコンピュータ４）は放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで下記式（１）のように積算放電電気量Ｂを算出する。第４に、推定部（マイクロコンピュータ４）は積算放電閾値ＡとＢとの差分（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　なお図１７には第１７及び第１８の実施形態に係る基本的な構成のみを示したが、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を表示部（例えばディスプレイや、電灯の点滅など）に表示させるのも、好ましい態様の１つである。また、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を、無線データ、音声データ、電子データなどのデータの形で通知することも好ましい。ここで第１７及び第１８の各々の実施形態の効果は、第５及び第６の実施形態の各々の効果とそれぞれ同様である。

　第１９の実施形態は、第１４の実施形態において、該当する放電における放電電流を測定する電流測定部を設け、この電流測定部の測定値に相応して係数を設定する機能を推定部に持たせたことを特徴とする。第２０の実施形態は、第１９の実施形態において、充電電流が大きいほど係数を大きくする機能を推定部に持たせたことを特徴とする。

　第１９及び第２０の実施形態は、図１７を用いて説明できる。具体的には、電流測定部６に鉛蓄電池１の放電電流を測定させ、推定部（マイクロコンピュータ４）が以下の機能を果たすことで、第１９及び第２０の実施形態を達成できる。第１に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１の使用停止を促す積算放電閾値Ａを記憶する。第２に、推定部（マイクロコンピュータ４）は電流測定部６の測定値に相応して、放電サイクル毎に得られる放電電気量に異なる係数ｘを設定する。ここで推定部（マイクロコンピュータ４）は、放電電流が大きいほど係数ｘの値を大きくする機能を有する。第３に、推定部（マイクロコンピュータ４）は放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで下記式（１）のように積算放電電気量Ｂを算出する。第４に、推定部（マイクロコンピュータ４）は積算放電閾値ＡとＢとの差分（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　第５に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める。第６に、推定部（マイクロコンピュータ）４は、求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する。

　なお図１７には第１９及び第２０の実施形態に係る基本的な構成のみを示したが、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を表示部（例えばディスプレイや、電灯の点滅など）に表示させるのも、好ましい態様の１つである。また、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を、無線データ、音声データ、電子データなどのデータの形で通知することも好ましい。ここで第１９及び第２０の実施形態の各々の効果は、第７～８の実施形態の各々の効果とそれぞれ同様である。

　第２１の実施形態は、第１４の実施形態において、該当する放電サイクルの直前の充電サイクルにおける過充電電気量を算出し、この過充電電気量に相応して係数を設定する機能を推定部に持たせたことを特徴とする。第２２の実施形態は、第２１の実施形態において、過充電電気量が大きいほど係数を大きくする機能を推定部に持たせたことを特徴とする。ここに、過充電電気量は、先述されたように、充電電気量とその充電電気量で充電された直後の放電サイクルにおける放電電気量との差を意味する。

　第２１～２２の実施形態も、図１７を用いて説明できる。一例として、図１７に示されるように、マイクロコンピュータ４にさらにタイマー４７を加え、推定部（マイクロコンピュータ４）が以下の機能を果たすことで、第２１及び第２２の実施形態を達成できる。第１に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１の使用停止を促す積算放電閾値Ａを記憶する。第２に、推定部（マイクロコンピュータ４）は過充電領域（図１１において斜線で表される領域Ａ）を記憶する。第３に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１のＳＯＣを把握した上で、電流測定部６の測定値とタイマー４７が計測する充電時間との積として算出した充電電気量を加算することで、鉛蓄電池１の充電後のＳＯＣ値を算出する。第４に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、上述した鉛蓄電池１の充電後のＳＯＣ値を過充電領域（図１１において斜線で表される領域Ａ）と照合して、該当する放電ステップの直前の充電サイクルにおける過充電電気量を算出する。第５に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、上述した過充電電気量に相応して、放電サイクル毎に得られる放電電気量に異なる係数ｘを設定する。ここで推定部（マイクロコンピュータ４）は、充電電流が大きいほど係数ｘの値を大きくする機能を有する。第６に、推定部（マイクロコンピュータ４）は放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで下記式（１）のように積算放電電気量Ｂを算出する。第７に、推定部（マイクロコンピュータ４）は積算放電閾値ＡとＢとの差分（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　第８に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める。第９に、推定部（マイクロコンピュータ）４は、求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する。

　なお上述した構成に加え、推定部の推定結果を表示部（例えばディスプレイや、電灯の点滅など）に表示させるのも、好ましい態様の１つである。また、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を、無線データ、音声データ、電子データなどのデータの形で通知することも好ましい。ここで第２１及び第２２の実施形態の各々の効果は、第９及び第１０の実施形態の各々の効果とそれぞれ同様である。

　第２３の実施形態は、第１４の実施形態において、該当する放電サイクルの直前の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、３時間率定格容量の８０％値をＣ₈₀としたときに、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀を算出し、この差分に相応して係数を設定する機能を推定部に持たせたことを特徴とする。第２４の実施形態は、第２３の実施形態において、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀が大きいほど係数を大きくする機能を推定部に持たせたことを特徴とする。

　第２３及び第２４の実施形態も、図１７を用いて説明できる。より詳しくは、上述した第２１及び第２２の実施形態における過充電領域（図１１において斜線で表される領域Ａ）を記憶する機能を省いて構成される。以下にその具体的な一例を示す。

　第１に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１の使用停止を促すための積算放電閾値Ａを記憶する。第２に、推定部（マイクロコンピュータ４）は鉛蓄電池１のＳＯＣを把握した上で、電流測定部６の測定値とタイマー４７が計測する充電時間との積として算出した充電電気量を加算することで、鉛蓄電池１の充電後のＳＯＣ値を算出する。第３に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、上述した充電後のＳＯＣ値から求められる充電電気量をＣ_c、３時間率定格容量の８０％値をＣ₈₀としたときに、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀を算出する。第４に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して、放電サイクル毎に得られる放電電気量に異なる係数ｘを設定する。ここで推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀が大きいほど係数ｘの値を大きくする機能を有する。第５に、推定部（マイクロコンピュータ４）は放電サイクル毎に得られる放電電気量に係数ｘを乗じ、この値を積算することで下記式（１）のように積算放電電気量Ｂを算出する。第６に、推定部（マイクロコンピュータ４）は積算放電閾値ＡとＢとの差分（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　第７に、推定部（マイクロコンピュータ４）は、差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める。第８に、推定部（マイクロコンピュータ）４は、求められた比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する。

　なお上述した構成に加え、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を表示部（例えばディスプレイや、電灯の点滅など）に表示させるのも、好ましい態様の１つである。また、推定部（マイクロコンピュータ４）の推定結果を、無線データ、音声データ、電子データなどのデータの形で通知することも好ましい。ここで第２３及び第２４の実施形態の各々の効果は、第１１及び第１２の実施形態の各々の効果とそれぞれ同様である。

　なおここまでは第１５～１６、１７～１８、１９～２０、２１～２２および２３～２４の実施形態を個々に用いた場合を示したが、これらの実施形態を組み合わせて用いることで、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上することは言うまでもない。このように、第１５～第２４の実施形態を組み合わせた際の積算放電電気量Ｂの算出処理は、図１４のフローチャートに示される処理と同様の処理である。

　以下、第１～第２４の各々の実施形態の中核をなす推定部４の機能モジュールについて説明する。推定部４は、図１８に示されるように、制御部４０、記憶部４１、算出部４２、減算部４３、比率取得部４４、係数設定部４５、及び、過充電電気量算出部４６、を備える。そして、推定部４には、先述されたように、温度測定部５及び電流測定部６のいずれかが接続されている。尚、図１８において実線矢印はデータの流れを示している。また、点線矢印は信号の流れを示している。

　図１８に示される推定部４において、制御部４０は、推定部４を統括的に制御する。記憶部４１は、この推定部４が動作するための制御プログラムを記憶している。また、記憶部４１は、鉛蓄電池１の残余寿命を推定するために必要なデータを記憶している。ここに、鉛蓄電池１の残余寿命を推定するために必要なデータとして、例えば、積算放電閾値Ａ、積算放電電気量Ｂ、積算放電電気量Ｂを求めるための各種データ、係数ｘ、放電電気量に係数ｘを乗じて得た値、及び、係数ｘを設定するための各種データが挙げられる。

　減算部４３は、積算放電閾値Ａから積算放電電気量Ｂを減じた値（差分電気量Ａ－Ｂ）を求める。比率取得部４４は、差分電気量Ａ－Ｂに対する積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める。係数設定部４５は係数ｘを設定する。

　係数設定部４５は、先述された第１～第５の係数設定部４５０～４５４を備える。第１～第５の係数設定部４５０～４５４は、係数ｘを設定するための各種データを用いて係数ｘを設定する。過充電電気量算出部４６は、鉛蓄電池が放電した放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量を、先述された手法によって算出する。

　また、推定部４は、第１処理部４７１～第５処理部４７５を備える。第１処理部４７１は、算出ステップが行われている際に、係数が求められていないときには、係数ｘを１として放電電気量に乗じた値を求める。第２処理部４７２は、係数ｘを１として放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶部４１に記憶させる。

　第３処理部４７３は、係数ｘを１として放電電気量に乗じて求められた値を積算して、得られた値を積算放電電気量Ｂとして記憶部４１に記憶させる。第４処理部４７４は、係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する積算放電電気量Ｂの比率を求める。第５処理部４７５は、求められた比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ｝を表示部７（図１６及び図１７参照）に表示させる。

　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

　本発明の一局面に従う鉛蓄電池の寿命推定方法は、鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部が、前記鉛蓄電池の表面温度、充電電流、及び放電電流が予め定められた値である標準条件である際に前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶する記憶ステップと、前記鉛蓄電池の前記表面温度、前記充電電流、及び前記放電電流が実際に計測された値である実際条件であって、前記鉛蓄電池が前記標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂを算出する算出ステップと、前記積算放電閾値Ａから前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算ステップと、前記差分電気量を用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定ステップと、を含むことを特徴とする。

　鉛蓄電池では正極の活物質として二酸化鉛（ＰｂＯ₂）が用いられる。本発明者らは、この二酸化鉛の利用率（実際に電池反応に使われる比率）の変化が、充放電回数よりもむしろ積算放電電気量に大きく相関することを知見した。鉛蓄電池が充電及び放電を繰り返す場合、二酸化鉛は収縮（充電）と膨張（放電）という体積変化を繰り返すことにより微細化されるので、二酸化鉛における電気化学的な反応性が変化する。そのため、本発明者らの知見によれば、二酸化鉛の微細化の進捗は、単純な充放電回数よりも、二酸化鉛の体積変化（二酸化鉛が膨張することによる体積変化）の蓄積値（すなわち積算放電電気量）に相関するものと推測される。従って、この構成によれば、鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａから、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂ（二酸化鉛の体積変化の蓄積値）を減じて、得られた値から鉛蓄電池の残余寿命を推定する。

　なお本発明では積算放電電気量が二酸化鉛の体積変化の蓄積値であるとしているが、代わりに積算充電電気量を用いても、積算充電電気量は二酸化鉛の体積変化（収縮）の蓄積値であるために積算放電電気量と同様の効果が得られる。但し充電電気量の一部が過充電に伴う副次反応に用いられる（すなわち二酸化鉛の体積変化の蓄積値とは見なされない）ことを考慮すると、積算放電電気量を用いる方が好ましい。

　上記構成において、前記推定ステップは、前記差分電気量Ａ－Ｂに対する前記積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める比率取得ステップを含んでおり、前記推定部が、前記比率取得ステップにおいて求められた前記比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することが望ましい。

　この構成によれば、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が１に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいていないので、鉛蓄電池の推定残余寿命が長いと推定される。一方、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が０に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいているので、鉛蓄電池の推定残余寿命が短いと推定される。そのため、鉛蓄電池の残余寿命が簡易に判る。

　上記構成において、前記算出ステップは、前記鉛蓄電池が放電するサイクル毎に、前記鉛蓄電池から放電された電気量を表す放電電気量に、前記実際条件を反映させて求められた係数を乗じた値を求めておき、前記サイクル毎に前記放電電気量に前記係数を乗じた値を、順次積算することで、下記式（１）のように前記積算放電電気量Ｂを算出するステップであることが望ましい。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　この構成によれば、電気化学的な反応性に影響を及ぼす他の因子（例えば、高温下での充電や、過充電量により、鉛格子（集電体）の腐食を触発すること）が積算放電電気量Ｂの算出に反映される。そのため、鉛蓄電池の実際の使用条件に即した残余寿命の推定が可能となるので、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　都度の放電に影響を及ぼす因子（例えば、放電電流の大きさの違いにより、劣化のない製造直後の鉛蓄電池であっても取り出せる放電電気量が異なること）を考慮するという観点では、係数を、鉛蓄電池の使用停止を促す積算放電閾値Ａに乗じても同様の効果が得られる。尚、係数は、鉛蓄電池の規格及び充放電条件が同じ場合に、積算放電閾値Ａに乗じられることが好ましい。

　しかしながら、鉛蓄電池自身が抵抗体であるため、放電電流が大きいほど、ジュール熱による鉛蓄電池の発熱が大きくなるので、次の充電までに十分に冷却されない場合、次の充電が開始される時点における鉛蓄電池の表面温度が高いままである。鉛蓄電池の表面温度が高いままで充電されると、先述されたように、鉛蓄電池の残余寿命が短くなる。そのため、放電電流から得られる放電電気量に係数を乗じた方が、鉛蓄電池の寿命に影響を与える放電電流値を、残余寿命の推定に反映させることができるので、より寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記算出ステップは、前記係数が求められていない際には、前記係数を１として前記放電電気量に乗じた値を求めるステップと、前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶するステップと、前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を積算して、得られた値を前記積算放電電気量Ｂとして記憶するステップと、前記係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する前記積算放電電気量Ｂの比率を求めるステップと、求められた前記比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ）を表示するステップと、をさらに備えることが望ましい。

　この構成によれば、係数が設定されていない場合には、係数を仮に１として放電電気量に乗じて求められた値が順次積算されて、得られた積算値が係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶される。また、係数を１として放電電気量に乗じて求められた値が積算されて、得られた値が積算放電電気量Ｂとして記憶される。

　そして、係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する積算放電電気量Ｂの比率が求められて、求められた前記比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ）が表示される。そのため、ユーザは、積算放電電気量Ｂに占める係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒの割合が判り、残余寿命が推定される精度を認識できる。

　上記構成において、前記係数は、前記鉛蓄電池が放電する際における前記鉛蓄電池の温度に相応して設定されていることが望ましい。

　鉛蓄電池の温度は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、鉛蓄電池が放電する際における鉛蓄電池の温度に相応して係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記鉛蓄電池の温度が高いほど大きな係数に設定されていることが望ましい。

　この構成によれば、鉛蓄電池の劣化が進みやすい高温下では係数を大きく設定しているので、より鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流に相応して設定されていることが望ましい。

　鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流に応じて係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記充電電流が大きいほど大きな係数に設定されていることが望ましい。

　この構成によれば、充電電流が大きな場合のように、鉛蓄電池の劣化が進みやすい状況下では、係数を大きく設定しているので、より鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記鉛蓄電池が放電する際における放電電流に相応して設定されていることが望ましい。

　鉛蓄電池が放電する際における放電電流は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、鉛蓄電池が放電する際における放電電流に応じて係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記放電電流が大きいほど大きな係数に設定されていることが望ましい。

　この構成によれば、放電電流が大きな場合のように、鉛蓄電池の劣化が進みやすい状況下では、係数を大きく設定しているので、より鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量に相応して設定されており、前記過充電電気量は、充電電気量とその充電電気量で充電された充電サイクルの直後の放電サイクルにおける放電電気量との差であることが望ましい。

　放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量に応じて係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記過充電電気量が大きいほど大きな係数に設定されていることが望ましい。

　この構成によれば、過充電電気量が大きな場合のように、鉛蓄電池の劣化が進みやすい状況下では、係数を大きく設定しているので、より鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、前記鉛蓄電池の表面温度が２５度、前記放電電流が３時間率である条件下で前記鉛蓄電池が放電したときに、前記鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量の８０％値をＣ₈₀としたときに、前記係数が、前記充電電気量と前記理論電気量との差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して設定されていることが望ましい。

　差分Ｃ_c－Ｃ₈₀は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に応じて係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記係数は、前記差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど大きな係数に設定されていることが望ましい。

　この構成によれば、差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きな場合のように、鉛蓄電池の劣化が進みやすい状況下では、係数を大きく設定しているので、より鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　また、本発明の他の局面に従う電源システムは、電源である鉛蓄電池と、前記鉛蓄電池を充電するための充電装置と、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部と、を備えており、前記推定部は、前記鉛蓄電池の表面温度、充電電流、及び放電電流が予め定められた値である標準条件である際に前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶し、前記鉛蓄電池の前記表面温度、前記充電電流、及び前記放電電流が実際に計測された値である実際条件であって、前記鉛蓄電池が前記標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂを算出し、前記積算放電閾値Ａと前記積算電気量Ｂとの差分を用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することを特徴とする。

　この構成によれば、この構成によれば、鉛蓄電池の使用停止を促すための積算放電閾値Ａから、鉛蓄電池が標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂ（二酸化鉛の体積変化の蓄積値）を減じて、得られた値から鉛蓄電池の残余寿命を推定する。

　上記構成において、前記推定部は、前記積算放電閾値Ａを記憶する記憶部と、前記積算放電電気量Ｂを算出する算出部と、前記記憶部に記憶されている前記積算放電閾値Ａから、前記算出部によって算出された前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算部と、前記減算部によって得られた前記差分電気量Ａ－Ｂに対する前記積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める比率取得部と、を備えており、前記比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することが望ましい。

　この構成によれば、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が１に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいていないので、鉛蓄電池の推定残余寿命が長いことを推定できる。一方、推定部４は、比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝が０に近いほど、積算放電電気量Ｂが積算放電閾値Ａに近づいているので、鉛蓄電池の推定残余寿命が短いことを推定できる。そのため、鉛蓄電池の残余寿命が簡易に判る。

　上記構成において、前記算出部は、前記鉛蓄電池が放電するサイクル毎に、前記鉛蓄電池から放電された電気量を表す放電電気量に、前記実際条件を反映させて求められた係数を乗じた値を求めておき、前記サイクル毎に前記放電電気量に前記係数を乗じた値を、順次積算することで、下記式（１）のように前記積算放電電気量Ｂを算出することが望ましい。

　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）

　上記構成において、前記推定部は、記憶部と、前記係数が求められていない際には、前記係数を１として前記放電電気量に乗じた値を求める第１処理部と、前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして前記記憶部に記憶させる第２処理部と、前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を積算して、得られた値を積前記積算放電電気量Ｂとして前記記憶部に記憶させる第３処理部と、前記係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する前記積算放電電気量Ｂの比率を求める第４処理部と、求められた前記比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ）を表示する第５処理部と、を備えることが望ましい。

　この構成によれば、この構成によれば、係数ｘが設定されていない場合には、係数を仮に１として放電電気量に乗じて求められた値が順次積算されて、得られた積算値が係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶される。また、係数を１として放電電気量に乗じて求められた値が積算されて、得られた値が積算放電電気量Ｂとして記憶される。

　上記構成において、前記鉛蓄電池の温度の高さを測定する温度測定部をさらに備えており、前記推定部は、前記温度測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第１の係数設定部をさらに備えることが望ましい。

　鉛蓄電池が放電する際における鉛蓄電池の温度は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、鉛蓄電池が放電する際における鉛蓄電池の温度に相応して係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記第１の係数設定部は、前記温度測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することが望ましい。

　上記構成において、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備えており、前記推定部は、前記電流測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第２の係数設定部をさらに備えることが望ましい。

　放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流は、鉛蓄電池が早く劣化するか遅く劣化するかに影響する。そのため、この構成によれば、放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流に応じて係数を設定している。従って、鉛蓄電池の残余寿命の推定精度が向上する。

　上記構成において、前記第２の係数設定部は、前記電流測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することが望ましい。

　上記構成において、前記鉛蓄電池が放電する際における放電電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備えており、前記推定部は、前記電流測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第３の係数設定部をさらに備えることが望ましい。

　上記構成において、前記第３の係数設定部は、前記電流測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することが望ましい。

　上記構成において、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量を算出する過充電電気量算出部と、算出された前記過充電電気量に相応して前記係数を設定する第４の係数設定部をさらに備えており、前記過充電電気量は、充電電気量とその充電電気量で充電された直後の放電サイクルにおける放電電気量との差であることが望ましい。

　上記構成において、前記第４の係数設定部は、前記過充電電気量が大きいほど大きな前記係数を設定することが望ましい。

　上記構成において、前記推定部は、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、前記鉛蓄電池の表面温度が２５度、前記放電電流が３時間率である条件下で前記鉛蓄電池が放電したときに、前記鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量の８０％値をＣ₈₀としたときに、前記充電電気量と前記理論電気量との差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して前記係数を設定する第５の係数設定部をさらに備えることが望ましい。

　上記構成において、前記第５の係数設定部は、前記差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど大きな前記係数を設定することが望ましい。

　本発明の鉛蓄電池の寿命推定方法および電源システムは、タフユースが可能で安全性が高い鉛蓄電池の使用限界を精度良く見極め、鉛蓄電池の合理的な交換時期の正確な推定を促進するものであり、産業の発展に与える影響は大きい。

Claims

　鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部が、
　前記鉛蓄電池の表面温度、充電電流、及び放電電流が予め定められた値である標準条件である際に前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶する記憶ステップと、
　前記鉛蓄電池の前記表面温度、前記充電電流、及び前記放電電流が実際に計測された値である実際条件であって、前記鉛蓄電池が前記標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂを算出する算出ステップと、
　前記積算放電閾値Ａから前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算ステップと、
　前記差分電気量を用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定ステップと、
　を含むことを特徴とする鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記推定ステップは、
　前記差分電気量Ａ－Ｂに対する前記積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める比率取得ステップを含んでおり、
　前記推定部が、前記比率取得ステップにおいて求められた前記比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記算出ステップは、
　前記鉛蓄電池が放電するサイクル毎に、前記鉛蓄電池から放電された電気量を表す放電電気量に、前記実際条件を反映させて求められた係数を乗じた値を求めておき、前記サイクル毎に前記放電電気量に前記係数を乗じた値を、順次積算することで、下記式（１）のように前記積算放電電気量Ｂを算出するステップであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）
　但し、１，２，・・・ｎは、前記鉛蓄電池の放電サイクル毎に付与された番号、Ｂ₁～Ｂ_nは各放電サイクル中の放電電気量、ｘ₁～ｘ_nは各放電サイクル中の放電電気量に乗じる係数
　前記算出ステップは、
　前記係数が求められていない際には、前記係数を１として前記放電電気量に乗じた値を求めるステップと、
　前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして記憶するステップと、
　前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた値を積算して前記積算放電電気量Ｂとして記憶するステップと、
　前記係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する前記積算放電電気量Ｂの比率を求めるステップと、
　求められた前記比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ）を表示するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記鉛蓄電池が放電する際における前記鉛蓄電池の温度に相応して設定されていることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記鉛蓄電池の温度が高いほど大きな係数に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流に相応して設定されていることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記充電電流が大きいほど大きな係数に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記鉛蓄電池が放電する際における放電電流に相応して設定されていることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記放電電流が大きいほど大きな係数に設定されていることを特徴とする請求項９に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量に相応して設定されており、
　前記過充電電気量は、充電電気量とその充電電気量で充電された直後の放電サイクルにおける放電電気量との差であることを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記過充電電気量が大きいほど大きな係数に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、前記鉛蓄電池の表面温度が２５度、前記放電電流が３時間率である条件下で前記鉛蓄電池が放電したときに、前記鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量の８０％値をＣ₈₀としたときに、前記係数が、前記充電電気量と前記理論電気量との差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して設定されていることを特徴とする請求項３記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　前記係数は、前記差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど大きな係数に設定されていることを特徴とする、請求項１３記載の鉛蓄電池の寿命推定方法。
　電源である鉛蓄電池と、
　前記鉛蓄電池を充電するための充電装置と、
　前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定する推定部と、
　を備えており、
　前記推定部は、
　前記鉛蓄電池の表面温度、充電電流、及び放電電流が予め定められた値である標準条件である際に前記鉛蓄電池の寿命を判断する際に基準とされる積算放電閾値Ａを記憶し、前記鉛蓄電池の前記表面温度、前記充電電流、及び前記放電電流が実際に計測された値である実際条件であって、前記鉛蓄電池が前記標準条件において放電を繰り返したときに生じる劣化と同じ程度に劣化するであろう実際条件における前記鉛蓄電池の放電電気量の積算値を表す積算放電電気量Ｂを算出し、前記積算放電閾値Ａと前記積算電気量Ｂとの差分を用いて、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することを特徴とする電源システム。
　前記推定部は、
　前記積算放電閾値Ａを記憶する記憶部と、
　前記積算放電電気量Ｂを算出する算出部と、
　前記記憶部に記憶されている前記積算放電閾値Ａから、前記算出部によって算出された前記積算放電電気量Ｂを減じて差分電気量Ａ－Ｂを得る減算部と、
　前記減算部によって得られた前記差分電気量Ａ－Ｂに対する前記積算放電閾値Ａの比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝を求める比率取得部と、
　を備えており、
　前記比率｛（Ａ－Ｂ）／Ａ｝から、前記鉛蓄電池の推定残余寿命を推定することを特徴とする請求項１５に記載の電源システム。
　前記算出部は、
　前記鉛蓄電池が放電するサイクル毎に、前記鉛蓄電池から放電された電気量を表す放電電気量に、前記実際条件を反映させて求められた係数を乗じた値を求めておき、前記サイクル毎に前記放電電気量に前記係数を乗じた値を、順次積算することで、下記式（１）のように前記積算放電電気量Ｂを算出することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の電源システム。
　Ｂ＝ｘ₁Ｂ₁＋ｘ₂Ｂ₂＋・・・＋ｘ_nＢ_n・・・（１）
　但し、１，２，・・・，ｎは、前記鉛蓄電池の放電サイクル毎に付与された番号、Ｂ₁～Ｂ_nは各放電サイクル中の放電電気量、ｘ₁～ｘ_nは各放電サイクル中の放電電気量に乗じる係数
　前記推定部は、
　記憶部と、
　前記係数が求められていない際には、前記係数を１として前記放電電気量に乗じた値を求める第１処理部と、
　前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を順次積算して、得られた積算値を係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒとして前記記憶部に記憶させる第２処理部と、
　前記係数を１として前記放電電気量に乗じて求められた値を積算して、得られた値を積前記積算放電電気量Ｂとして前記記憶部に記憶させる第３処理部と、
　前記係数設定エラー時積算放電電気量Ｂｅｒｒｏｒに対する前記積算放電電気量Ｂの比率を求める第４処理部と、
　求められた前記比率（Ｂｅｒｒｏｒ／Ｂ）を表示する第５処理部と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記鉛蓄電池の温度の高さを測定する温度測定部をさらに備えており、
　前記推定部は、
　前記温度測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第１の係数設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記第１の係数設定部は、
　前記温度測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することを特徴とする請求項１９に記載の電源システム。
　前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備えており、
　前記推定部は、
　前記電流測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第２の係数設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記第２の係数設定部は、
　前記電流測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することを特徴とする請求項２１に記載の電源システム。
　前記鉛蓄電池が放電する際における放電電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備えており、
　前記推定部は、
　前記電流測定部の測定値に相応して前記係数を設定する第３の係数設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記第３の係数設定部は、
　前記電流測定部の測定値が大きいほど大きな前記係数を設定することを特徴とする請求項２３に記載の電源システム。
　前記推定部は、
　前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける過充電電気量を算出する過充電電気量算出部と、
　算出された前記過充電電気量に相応して前記係数を設定する第４の係数設定部をさらに備えており、
　前記過充電電気量は、充電電気量とその充電電気量で充電された直後の放電サイクルにおける放電電気量との差であることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記第４の係数設定部は、
　前記過充電電気量が大きいほど大きな前記係数を設定することを特徴とする請求項２５に記載の電源システム。
　前記推定部は、
　前記鉛蓄電池の放電サイクルの直後の充電サイクルにおける充電電気量をＣ_c、前記鉛蓄電池の表面温度が２５度、前記放電電流が３時間率である条件下で前記鉛蓄電池が放電したときに、前記鉛蓄電池の電圧が予め定められた放電終止電圧に達するまでの間に生じる放電電気量の８０％値をＣ₈₀としたときに、前記充電電気量と前記理論電気量との差分Ｃ_c－Ｃ₈₀に相応して前記係数を設定する第５の係数設定部をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の電源システム。
　前記第５の係数設定部は、
　前記差分Ｃ_c－Ｃ₈₀の値が大きいほど大きな前記係数を設定することを特徴とする請求項２７に記載の電源システム。