WO2012091077A1 - 電池の劣化度の検出方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting the degree of deterioration of a battery, and in particular, detection of the degree of deterioration that is optimal for detecting the degree of deterioration of a battery that is used in a power supply device that runs an electric vehicle or that is used for a power source that stores the power of a solar battery. Regarding the method.
  • the battery that can be charged will deteriorate as charging and discharging are repeated, and the chargeable capacity will decrease. Since the deterioration of the battery increases due to overcharge and overdischarge, the life can be extended by preventing overcharge and overdischarge, and further limiting charge and discharge in a region close to overcharge and overdischarge.
  • a battery that is mounted on a hybrid car or the like and runs the vehicle is charged and discharged within a specific remaining capacity [SOC (%)] range, for example, SOC within a range of 50% ⁇ 20%. Deterioration is reduced and the service life is extended. In order to charge and discharge the battery remaining capacity [SOC (%)] within a specific range, it is necessary to detect the full charge capacity of the battery.
  • the remaining capacity [SOC (%)] is represented by the ratio of the capacity (Ah) that can be discharged to the full charge capacity (Ah).
  • the full charge capacity of the battery can be detected from the accumulated value of the discharge current completely discharged from the fully charged state, or can be detected from the accumulated value of the charge current after fully discharging the fully discharged battery.
  • a hybrid car cannot drive a vehicle with a battery when it is completely discharged, and cannot charge a battery with regenerative braking by a brake when fully charged.
  • batteries that are charged with solar cells can be difficult to use in a fully charged or fully discharged state because the output of the solar cell depends on the weather and the discharge of the battery depends on the load. There is.
  • the full charge capacity cannot be detected by the integrated value of the current. Must be detected in a different way. If the full charge capacity cannot be accurately detected, the remaining capacity [SOC (%)] is controlled within a predetermined range, and charging / discharging cannot be performed. Therefore, it is required to accurately detect the full charge capacity in this use state. Since the battery has a property that the full charge capacity changes as it deteriorates, the full charge capacity can be detected by accurately detecting the degree of deterioration of the battery. Therefore, accurate detection of the degree of deterioration is particularly important for batteries that are charged and discharged while being limited to a predetermined remaining capacity range.
  • Patent Document 1 In order to detect the degree of battery deterioration, a method of integrating the charging / discharging current of the battery has been developed. (See Patent Document 1)
  • the secondary battery charging method described in Patent Document 1 accumulates the accumulated value of the charging current of the battery, counts as one cycle every time the accumulated amount reaches the full charge capacity of the battery, and accumulates based on the count.
  • the degree of deterioration of the battery is detected by increasing the number of cycles. This method detects the degree of deterioration of the battery from the integrated value of the charging current. That is, as the integrated value of the charging current increases, it is determined that the battery has deteriorated, and the degree of deterioration is detected.
  • the degree of deterioration is detected by the integrated value of the current, but actually, the degree of deterioration of the battery is not specified only by the integrated value of the current, and the degree of deterioration is constant even if the integrated value of the current is the same value. Not. Even if the integrated value of the current is the same value, the degree of deterioration in a state where the current changes is larger than the degree of deterioration in a state where a constant current flows. For example, the integrated value of the current when the current of 10 A flows continuously for 10 seconds is 100 A ⁇ sec, but the integrated value of the current when the peak current of 100 A flows for 1 second and no current flows for the remaining 9 seconds. Is the same 100 A ⁇ sec.
  • the deterioration degree of the battery in a state where a peak current of 100 A flows is larger than that in a state where a current of 10 A flows continuously. Therefore, the method of detecting the degree of deterioration only with the integrated value of current has a drawback that the degree of deterioration of the battery cannot always be accurately detected.
  • An important object of the present invention is to provide a method for detecting the degree of deterioration of a battery that can more accurately detect the degree of deterioration from the current of the battery.
  • the battery deterioration degree detection method of the present invention detects the charge / discharge current flowing in the battery and detects the battery deterioration degree SOH from the charge / discharge current.
  • the battery deterioration degree detection method detects the battery deterioration degree SOH from the effective value (Irms) of the current indicated by the root mean square of the charge / discharge current flowing through the battery.
  • the above-described method for detecting the degree of deterioration detects the degree of deterioration SOH from the effective value (Irms) of the current, which is the root mean square of the charge / discharge current, instead of the integrated value of the average current flowing through the battery.
  • the degree of deterioration SOH can be detected more accurately. This is because, even if the integrated current value is the same for the battery, the deterioration degree SOH in the state where the current changes is larger than the state where a constant current flows on average.
  • the battery deterioration degree detection method of the present invention can detect the battery deterioration degree SOH from the cumulative value of the effective value (Irms) of the charge / discharge current flowing through the battery.
  • the degree of deterioration SOH is detected from the accumulated value of the effective value (Irms). Therefore, the number of times of detecting the degree of deterioration SOH of the battery from the effective value of the current (Irms) is reduced. SOH can be detected.
  • the method for detecting the degree of deterioration of a battery according to the present invention can detect an accumulated value by accumulating effective values (Irms) of charge / discharge currents flowing through the battery over a certain period of time.
  • effective values Irms
  • the degree of deterioration SOH can be easily detected.
  • the time for accumulating the effective value (Irms) of the charge / discharge current flowing in the battery is specified by the charge / discharge timing, and the degree of deterioration SOH is detected from the accumulated value. it can.
  • the optimum time is specified in a state where the battery is charged and discharged, and the effective current value (Irms) is accumulated, so that the degree of deterioration SOH can be detected easily and accurately.
  • the battery deterioration degree detection method of the present invention can detect the battery deterioration degree SOH from the effective value (Irms) of the charge / discharge current flowing through the battery and the accumulated time exceeding the preset limit current. it can.
  • the deterioration degree SOH is detected not only in the effective value (Irms) of the current but also in the accumulated time exceeding the limit current, so that the deterioration degree SOH can be detected more accurately.
  • the battery deterioration degree detection method of the present invention can detect the battery deterioration degree SOH from the root mean square of charge / discharge current flowing through the battery and the accumulated time exceeding the preset upper and lower limit voltages. it can.
  • the degradation level SOH since the degradation level SOH is detected in consideration of the cumulative time exceeding the upper limit / lower limit voltage in addition to the effective value (Irms) of the current, the degradation level SOH can be detected more accurately.
  • the method for detecting the degree of deterioration of a battery according to the present invention can detect a root mean square by detecting a current for charging / discharging the battery at a sampling period of 1 msec to 1 sec.
  • the battery current is detected at a sampling period of 1 msec to 1 sec, and the effective value (Irms) is detected from the root mean square. Therefore, the effective value (Irms) is accurately detected from the change in the current flowing through the battery.
  • the deterioration degree SOH can be accurately detected.
  • the method for detecting the degree of deterioration of the battery of the present invention can be used for applications in which the battery is charged and discharged while being controlled within a preset remaining capacity [SOC (%)] range.
  • SOC (%)] range a preset remaining capacity [SOC (%)] range.
  • the above-described detection method of the degree of deterioration accurately detects the full charge capacity from the degree of deterioration SOH of the battery, and accurately controls the battery within a certain remaining capacity range from the detected full charge capacity. It has a feature that can reliably prevent charging and overdischarge and prolong the service life.
  • the battery may be a battery that supplies power to a motor that drives the vehicle.
  • the above detection method detects the full charge capacity of the battery that supplies power to the motor from the deterioration degree SOH, prevents the battery from being overcharged and overdischarged from the detected full charge capacity, thereby preventing deterioration. It can be used for a long life.
  • the battery can be used as a power source for storing the power of the solar battery.
  • the above detection method accurately detects the full charge capacity of the battery charged with the solar battery from the deterioration degree SOH, prevents the battery from being overcharged and overdischarged from the detected full charge capacity to prevent deterioration, There is a feature that an expensive battery can be used for a long lifetime.
  • FIG. 3 is a graph showing current-voltage characteristics during charging and discharging of a battery. It is a graph which shows deterioration degree SOH2 with respect to internal resistance. It is a flowchart in which the determination circuit calculates the deterioration degree SOH.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are block diagrams of a power supply apparatus used in the method for detecting the degree of battery deterioration according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram for determining the degree of deterioration of the battery 1 mounted in the hybrid car 10A
  • FIG. 2 is a block diagram for determining the degree of deterioration of the battery 1 charged by the solar battery 20.
  • the present invention does not specify the use of the battery for detecting the degree of deterioration as a battery that is charged by an electric vehicle such as a hybrid car, a plug-in hybrid car, or an electric vehicle, or a solar battery.
  • the battery 1 used for the electric vehicle 10 such as the hybrid car 10A or the solar battery 20 detects the full charge capacity (Ah) from the degree of deterioration, and the detected full charge capacity (Ah) and the actual dischargeable capacity (Ah). ) And the remaining capacity [SOC (%)] is calculated, and the charge / discharge current is controlled so that the remaining capacity [SOC (%)] is within a predetermined range, for example, 50% ⁇ 20%.
  • the battery 1 of FIG. 1 used in the hybrid car 10A is discharged by supplying electric power to the motor 12 for driving the vehicle, and is charged by the generator 13 so that the remaining capacity is maintained at about 50%. Is done.
  • the deterioration degree SOH (State of Health) of the battery 1 is detected by the determination circuit 2.
  • the vehicle side includes a bidirectional power conversion device 11 that supplies electric power supplied from the battery 1 to the motor 12 and supplies electric power from the generator 13 to the battery 1.
  • the bidirectional power converter 11 converts the DC power of the battery 1 into three-phase AC power and supplies it to the motor 12.
  • the AC output from the generator 13 is converted into DC and supplied to the battery 1.
  • the bidirectional power converter 11 is controlled by the control circuit 14 to control the power supplied from the battery 1 to the motor 12 and the charging power from the generator 13 to the battery 1.
  • the control circuit 14 controls the bidirectional power converter 11 in consideration of the deterioration degree SOH of the battery 1 transmitted from the determination circuit 2 on the power supply device side via the communication line 9.
  • the control circuit 14 controls the bidirectional power converter 11 in the normal mode.
  • the control circuit 14 controls the bidirectional power converter 11 in the limit mode in which the charge / discharge power is smaller than in the normal mode.
  • the control circuit 14 sets the bidirectional power converter 11 in the acceleration mode in which the charge / discharge power is larger than in the normal mode, or in the normal mode. To control. In this way, the control circuit 14 controls the output of the motor 12 and the generator 13 via the bidirectional power converter 11, whereby the life of the battery 1 can be brought close to the target number of years.
  • the determination circuit 2 includes a current detection circuit 3 that detects a charge / discharge current flowing through the battery 1, a temperature sensor 4 that detects the temperature of the battery 1, and a voltage of the battery 1 in order to detect the deterioration degree SOH of the battery 1. And a calculation circuit 6 for detecting the deterioration degree SOH of the battery 1 from the detection values detected by these circuits.
  • the determination circuit 2 incorporates an EEPROM as the memory 7, stores the deterioration degree SOH in the EEPROM, and transmits the stored deterioration degree SOH to the control circuit 14 on the vehicle side via the communication line 9.
  • the current detection circuit 3 includes an A / D converter (not shown) that converts the current value of the analog signal to be detected into a digital signal at a constant sampling period.
  • the current detection circuit 3 detects the charge / discharge current of the battery 1 at a constant sampling period, converts it into a digital signal, and outputs it to the arithmetic circuit 6.
  • the current detection circuit 3 detects the current of the battery 1 with a sampling period of 1 msec to 10 msec.
  • the sampling period at which the current detection circuit detects the current is specified as an optimum value depending on whether the current flowing through the battery changes, that is, whether it changes rapidly in a short time or slowly changes over time. For example, it may be 1 msec to 1 sec.
  • the sampling period By shortening the sampling period, a rapidly changing current can be detected more accurately.
  • an A / D converter that detects current and converts it into a digital signal is required to perform high-speed processing, resulting in high component costs, and the arithmetic circuit 6 also detects the detected current signal at high speed. Since it is processed, the parts cost is increased.
  • the sampling period is too long, the changing current cannot be detected accurately. Therefore, the sampling period for detecting the current is specified as a period in which the changing current can be accurately detected.
  • the arithmetic circuit 6 calculates the root mean square from the current value of the digital signal input from the current detection circuit 3 to detect the effective value (Irms) of the current.
  • the arithmetic circuit 6 calculates the root mean square of the current value by the following equation to detect the effective value (Irms) of the current.
  • Effective value (Irms) [(I 1 2 + I 2 2 + I 3 2 +... + I n 2 ) / n] 1/2
  • the effective value (Irms) of the current is calculated from a plurality of detected current values detected in order. For example, the current is detected at a sampling period of 10 msec, and the effective values (I 1 , I 2 , I 3 , I 4 ,... I 100 ) of the current in the period of 1 sec are calculated as shown in FIG. .
  • the deterioration degree SOH of the battery 1 is detected from each effective value (Irms) of the detected current.
  • the arithmetic circuit 6 stores the deterioration degree SOH of the battery 1 with respect to the effective value (Irms) of the current in the memory 7 as a lookup table or as a function.
  • the determination circuit 2 that detects the effective value (Irms) at a cycle of 1 sec stores the degree of deterioration in which the battery 1 deteriorates every 1 sec from the effective value (Irms) that flows through the battery 1 during 1 sec.
  • the arithmetic circuit 6 adds the degree of deterioration stored in the memory 7 to detect the degree of deterioration SOH of the battery 1.
  • the arithmetic circuit 6 detects the deterioration degree SOH from the accumulated value of the effective current value (Irms) without detecting the deterioration degree SOH of the battery 1 every time the effective value (Irms) of the current flowing through the battery 1 is detected. You can also. For example, a one-minute cumulative value of the effective value (Irms) can be detected from the product of the effective value (Irms) of current and time, and the degree of degradation SOH can be detected from this cumulative value.
  • the arithmetic circuit 6 stores the deterioration level SOH of the battery 1 with respect to the accumulated value as a lookup table or a function, and detects the deterioration level SOH of the battery 1 from the stored accumulated value.
  • the arithmetic circuit 6 can also specify the accumulation time of the effective current value (Irms) at the charge / discharge timing and detect the deterioration degree SOH from the accumulated value. For example, as shown in FIG. 4, the arithmetic circuit 6 accumulates effective values (Irms) in the discharge time (T 2 ) and the charge time (t 1 , t 3 ) of the battery 1, and the battery 1 The degree of degradation SOH is detected. The arithmetic circuit 6 stores the accumulated value of the effective value (Irms) of the discharge current of the battery 1 and the deterioration degree SOH with respect to the accumulated value of the effective value (Irms) of the charging current in the memory 7. The battery deterioration degree SOH is detected from the accumulated value stored in the memory 7.
  • the arithmetic circuit 6 can average the current values of the digital signals detected by the current detection circuit 3 to detect an average value, and can calculate an effective value (Irms) from the average value. For example, the arithmetic circuit 6 calculates an average current by adding and averaging a plurality of current values, and calculates an effective value (Irms) from the calculated average current. Further, the arithmetic circuit 6 detects the average current by adding and averaging the current values excluding the maximum current and the minimum current from the plurality of detected current values, and calculates the effective value (Irms) from the average current. You can also. For example, the arithmetic circuit 6 can accurately detect the current of the battery 1 except for a current value that is not accurately detected due to the influence of noise.
  • the determination circuit 2 can detect the deterioration degree SOH of the battery 1 from the effective value (Irms) of the charge / discharge current flowing through the battery 1 and the accumulated time exceeding the preset current limit.
  • the determination circuit 2 stores the deterioration degree SOH of the battery 1 with respect to the accumulated time exceeding the limit current in the memory 7. From the deterioration degree SOH of the battery 1 with respect to the accumulated time stored in the memory 7, the determination circuit 2 The deterioration degree SOH is specified.
  • the determination circuit 2 adds the degree of deterioration due to the effective value (Irms) of the charge / discharge current of the battery 1 and the degree of deterioration detected from the limit current of the battery 1 to obtain the degree of deterioration SOH of the battery 1.
  • the determination circuit 2 can also detect the deterioration degree SOH of the battery 1 from the root mean square of the charge / discharge current flowing through the battery 1 and the accumulated time exceeding the preset upper and lower limit voltages.
  • the determination circuit 2 stores the deterioration degree of the battery 1 with respect to the accumulated time exceeding the upper limit / lower limit voltage in the memory 7, and the deterioration of the battery 1 is determined based on the deterioration degree of the battery 1 with respect to the accumulated time stored in the memory 7.
  • the degree SOH is specified.
  • This determination circuit 2 adds the degree of deterioration due to the effective value (Irms) of the charging / discharging current of the battery 1 and the degree of deterioration detected from the accumulated value of the upper limit / lower limit voltage of the battery 1 to add the degree of deterioration SOH of the battery 1.
  • the determination circuit 2 is detected from the deterioration degree detected from the effective value (Irms) of the current of the battery 1, the deterioration degree detected from the accumulated time exceeding the allowable current, and the accumulated time exceeding the upper limit / lower limit voltage.
  • the total deterioration degree SOH can be detected by adding the deterioration degrees. Further, the determination circuit 2 can detect the deterioration degree due to the temperature of the battery 1 and detect the deterioration degree SOH in consideration of the deterioration due to the temperature.
  • the determination circuit 2 can detect the deterioration degree SOH by detecting the internal resistance of the battery 1.
  • the determination circuit 2 that detects the deterioration degree SOH of the battery 1 by the internal resistance detects the deterioration degree SOH from both the deterioration degree SOH1 detected from the detection value other than the internal resistance and the deterioration degree SOH2 detected from the internal resistance. be able to.
  • This determination circuit 2 does not detect the deterioration degree SOH by adding the deterioration degree SOH1 and the deterioration degree SOH2, but uses the deterioration degree SOH1 and the deterioration degree SOH2 as a predetermined ratio, and the total deterioration of the battery 1 by the following formula:
  • Weight 1 and weight 2 are specified by the internal resistance of battery 1 as shown in the graph of FIG.
  • the horizontal axis represents the relative value of the internal resistance of the battery 1
  • the vertical axis represents weight 1 and weight 2.
  • the internal resistance of the battery 1 whose lifetime has been exhausted is set to 100 in a state where the degradation degree SOH of the battery 1 is 0%.
  • the weight 1 is decreased and the weight 2 is increased. This is because, in the battery 1, the internal resistance accurately specifies the deterioration degree SOH in a state where the internal resistance is large and the deterioration is advanced.
  • the weight 1 and the weight 2 are specified from the internal resistance of the battery 1.
  • weight 1 and weight 2 are specified from deterioration degree SOH2 specified from the internal resistance of battery 1, or weight 1 and weight 2 are specified from deterioration degree SOH determined from deterioration degree SOH1 and deterioration degree SOH2. You can also. Also in this case, the deterioration degree SOH2 is reduced or the deterioration degree SOH is reduced. In other words, the weight 1 is reduced and the weight 2 is increased as the end of life is approached.
  • the determination circuit 2 calculates the effective value (Irms), temperature, and allowable current of the current of the battery 1 in a state where the ignition switch of the vehicle is turned on, that is, in the traveling state of the vehicle.
  • the accumulated time exceeding, the accumulated time exceeding the upper limit / lower limit voltage, and the like are detected, and the deterioration degree SOH1 is detected every predetermined time, for example, every 10 sec.
  • the timing at which the determination circuit 2 calculates the deterioration degree SOH1 is not specified as 10 seconds, but is shorter or longer than 10 seconds, for example, 0.1 sec to 1 minute, preferably 0.3 sec to 30 sec, more preferably, It can also be 0.3 sec to 10 sec.
  • the determination circuit 2 detects the average temperature of the battery 1 every several hours, for example, every 1 to 5 hours, and calculates the deterioration degree SOH1.
  • the battery 1 charged with the solar battery 20 always detects the deterioration degree SOH1 of the battery 1 at a constant cycle, for example, every 1 sec to 1 minute.
  • the determination circuit 2 detects the internal resistance of the battery 1 and detects the deterioration degree SOH2 from the internal resistance.
  • An equivalent circuit of the battery 1 having internal resistance is shown in FIG.
  • the deterioration degree SOH2 of the battery 1 with respect to the internal resistance of the battery 1 is measured in advance and stored in the lookup table of the determination circuit 2, or the determination circuit 2 stores the deterioration degree SOH2 with respect to the internal resistance as a function.
  • FIG. 8 illustrates the degradation degree SOH2 with respect to the internal resistance, which is stored in the lookup table or stored as a function. In the battery having the characteristics shown in this figure, when the internal resistance is 300 m ⁇ , the deterioration degree SOH2 is 60%.
  • the determination circuit 2 that detects the deterioration degree SOH from the deterioration degree SOH1 and the deterioration degree SOH2 specifies the weight 1 and the weight 2 from the detected deterioration degree SOH1 and deterioration degree SOH2, and determines the deterioration degree SOH of the battery 1.
  • the filtering by temperature detects the battery temperature when detecting the internal resistance of the battery 1 and converts the detected internal resistance into an internal resistance at a set temperature as a function of temperature.
  • the determination circuit 2 that filters the internal resistance stores the change of the internal resistance with respect to the temperature as a function or in a lookup table. From this stored value, the internal resistance is filtered and corrected to the internal resistance at the set temperature.
  • Step n 3] The current and temperature at which the battery 1 is charged and discharged, and the internal resistance are measured and filtered.
  • Step n 9]
  • the determination circuit 2 calculates the degree of degradation SOH from the weight 1 and the degree of degradation SOH1, and from the weight 2 and the degree of degradation SOH2.
  • Step n 10] In order to bring the deterioration degree SOH1 closer to the deterioration degree SOH, the deterioration degree SOH1 is corrected from the calculated deterioration degree SOH.
  • the determination circuit 2 determines the deterioration level SOH of the battery 1 as described above, and transmits the determined deterioration level SOH to the vehicle-side control circuit 14 via the communication line 9. By detecting such a deterioration degree SOH, the life of the battery 1 can be known. Further, various characteristics in each deterioration degree SOH (for example, the relationship between the voltage in the deterioration degree SOH and the remaining capacity [SOC (%)] of the battery, the full charge capacity in the deterioration degree SOH, etc.) are stored in advance. Such stored characteristics can be used in accordance with the degree of degradation SOH at the time point determined and detected.
  • the determination circuit 2 stores the full charge capacity (Ah) with respect to the deterioration degree SOH of the battery 1 in a lookup table or as a function.
  • the full charge capacity (Ah) is detected from the degree of deterioration SOH, the battery 1 charged by the electric vehicle 10 or the solar battery 20 has a remaining capacity [Ah] from the ratio of the dischargeable capacity (Ah) to the full charge capacity (Ah). SOC (%)] is calculated.
  • the dischargeable capacity (Ah) is calculated from the integrated value of the charge / discharge current of the battery 1.
  • the dischargeable capacity (Ah) is detected by adding the integrated value of the charging current of the battery 1 and subtracting the integrated value of the discharging current.
  • the remaining capacity [SOC (%)] is detected, for example, the remaining capacity [SOC (%)] is set to 30% to 70%, or 20 so that the remaining capacity [SOC (%)] is within a predetermined range.
  • the charging / discharging current so as to be in the range of from 80% to 80%, or from 10% to 90%, the deterioration of the battery 1 can be reduced and the life can be extended.
  • the maximum current flowing through the battery 1 is controlled to be small or the maximum voltage when charging is lowered in accordance with the deterioration degree SOH of the battery 1. It is also possible to charge and discharge while protecting.
  • the method for detecting the degree of deterioration of the battery according to the present invention can be suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode.
  • a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage device for home use and a factory, a power supply for a street light, etc. Also, it can be used as appropriate for applications such as a backup power source such as a traffic light.

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Abstract

【課題】電池の電流からより正確に電池の劣化度を検出する。 【解決手段】電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電の電流を検出して、充放電の電流から電池の劣化度ＳＯＨを検出する。電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の二乗平均平方根で示される電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から電池の劣化度ＳＯＨを検出する。 【効果】電池に流れる平均電流の積算値でなくて、充放電電流の二乗平均平方根である電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から劣化度ＳＯＨを検出して、電池の電流による劣化度ＳＯＨをより正確に検出できる。

Description

電池の劣化度の検出方法
　本発明は、電池の劣化度の検出方法に関し、とくに電動車両を走行させる電源装置に使用され、あるいは太陽電池の電力を蓄える電源に使用される電池の劣化度の検出に最適な劣化度の検出方法に関する。
　充電できる電池は、充放電を繰り返すにしたがって劣化して、充電できる容量が減少する。電池は、過充電や過放電によって劣化が大きくなるので、過充電や過放電を防止し、さらに過充電や過放電に近い領域での充放電を制限することで寿命を長くできる。このことを実現するために、ハイブリッドカー等に搭載されて車両を走行させる電池は、特定の残容量［ＳＯＣ（％）］の範囲、たとえばＳＯＣを５０％±２０％の範囲で充放電して劣化を少なくして寿命を長くしている。電池の残容量［ＳＯＣ（％）］を特定範囲に制御して充放電するには、電池の満充電容量を検出する必要がある。残容量［ＳＯＣ（％）］が満充電容量（Ａｈ）に対する放電できる容量（Ａｈ）の比率で表されるからである。電池の満充電容量は、満充電した状態から完全に放電して、その放電電流の積算値で検出され、あるいは完全に放電した電池を満充電して充電電流の積算値で検出できる。ただ、この方法で満充電容量を検出するには、電池を完全に放電する状態から満充電する状態に充電し、あるいは満充電した電池を完全に放電する必要がある。電池を完全に放電し、また満充電することなく使用される使用環境では、放電電流や充電電流の積算値から満充電容量を検出できない。たとえば、ハイブリッドカーは、完全に放電すると電池で車両を走行できず、また満充電するとブレーキによる回生制動で電池を充電できなくなる。さらに、太陽電池で充電される電池も、太陽電池の出力が天候に左右され、また、電池の放電が負荷に左右されることから、満充電状態や完全な放電状態での使用が難しくなることがある。
　電池の劣化を少なくするために、所定の残容量［ＳＯＣ（％）］の範囲にコントロールして充放電する用途においては、電流の積算値で満充電容量を検出できないので、電池の満充電容量を別の方法で検出する必要がある。満充電容量を正確に検出できないと、残容量［ＳＯＣ（％）］を所定の範囲にコントロールして充放電できなくなるので、この使用状態で満充電容量を正確に検出することが要求される。電池は劣化するにしたがって満充電容量が変化する性質があるので、電池の劣化度を正確に検出することで満充電容量を検出することができる。したがって、所定の残容量範囲に制限して充放電される電池は、劣化度の正確な検出が特に大切である。
　電池の劣化度を検出するために、電池の充放電の電流を積算する方法が開発されている。（特許文献１参照）
特開２００８－２２８４９２号公報
　特許文献１に記載される二次電池の充電方法は、電池の充電電流の積算値を累積し、累積量が電池の満充電容量となる毎に１サイクルとカウントし、カウントに基づいて、累積サイクル数を増加させて電池の劣化度を検出する。この方法は、充電電流の積算値から電池の劣化度を検出する。すなわち、充電電流の積算値が大きくなるにしたがって、電池が劣化したと判定して劣化度を検出する。
　この方法は、電流の積算値で劣化度を検出するが、実際には、電流の積算値のみによって電池の劣化度が特定されず、電流の積算値が同じ値であっても劣化度は一定とならない。電流の積算値が同じ値であっても、一定の電流が流れる状態での劣化度に比較して、電流が変化する状態での劣化度は大きくなる。たとえば、１０Ａの電流が１０ｓｅｃ連続して流れる状態での電流の積算値は１００Ａ・ｓｅｃとなるが、１００Ａのピーク電流が１ｓｅｃ流れて、残りの９ｓｅｃは電流が流れない状態での電流の積算値も同じ１００Ａ・ｓｅｃとなる。ところが、１００Ａのピーク電流が流れる状態における電池の劣化度は、１０Ａの電流が連続して流れる状態よりも大きくなる。したがって、電流の積算値のみで劣化度を検出する方法は、つねに正確に電池の劣化度を検出できない欠点がある。
　本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池の電流からより正確に劣化度を検出できる電池の劣化度の検出方法を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電の電流を検出して、充放電の電流から電池の劣化度ＳＯＨを検出する。電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の二乗平均平方根で示される電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から電池の劣化度ＳＯＨを検出する。
　以上の劣化度の検出方法は、電池に流れる平均電流の積算値でなくて、充放電電流の二乗平均平方根である電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から劣化度ＳＯＨを検出するので、電池の電流による劣化度ＳＯＨをより正確に検出できる。それは、電池は電流の積算値が同じ値であっても、平均して一定の電流が流れる状態よりも、電流が変化する状態での劣化度ＳＯＨの方が大きくなるからである。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値から電池の劣化度ＳＯＨを検出することができる。
　以上の劣化度の検出方法は、実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値から劣化度ＳＯＨを検出するので、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から電池の劣化度ＳＯＨを検出する回数を少なくして、劣化度ＳＯＨを検出できる。すなわち、実効値（Ｉｒｍｓ）を累積する時間を、実効値（Ｉｒｍｓ）を検出する時間よりも長くすることで、劣化度ＳＯＨを検出する回数を少なくして劣化度ＳＯＨを検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を、一定の時間で累積して累積値を検出することができる。
　以上の劣化度の検出方法は、あらかじめ設定している一定の時間において、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を累積して劣化度ＳＯＨを検出するので、簡単に劣化度ＳＯＨを検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を累積する時間を、充放電のタイミングで特定して、累積値から劣化度ＳＯＨを検出することができる。
　以上の劣化度の検出方法は、電池を充放電する状態で最適な時間を特定して、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を累積するので、簡単で正確に劣化度ＳＯＨを検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）と、あらかじめ設定している制限電流を越えた累積時間とから電池の劣化度ＳＯＨを検出することができる。
　以上の検出方法は、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）のみでなく、制限電流を越えた累積時間の両方で劣化度ＳＯＨを検出するので、より正確に劣化度ＳＯＨを検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池に流れる充放電電流の二乗平均平方根と、あらかじめ設定している上限・下限電圧を越えた累積時間とから電池の劣化度ＳＯＨを検出することができる。
　以上の検出方法は、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）に加えて、上限・下限電圧を越えた累積時間をも考慮して劣化度ＳＯＨを検出するので、より正確に劣化度ＳＯＨを検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池を充放電する電流を１ｍｓｅｃないし１ｓｅｃのサンプリング周期で検出して二乗平均平方根を検出することができる。
　以上の検出方法は、電池の電流を１ｍｓｅｃ～１ｓｅｃのサンプリング周期で検出して二乗平均平方根から実効値（Ｉｒｍｓ）を検出するので、電池に流れる電流の変化から正確に実効値（Ｉｒｍｓ）を検出して、劣化度ＳＯＨを正確に検出できる。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池を、あらかじめ設定している残容量［ＳＯＣ（％）］の範囲に制御して充放電する用途に使用することができる。
　以上の劣化度の検出方法は、電池の劣化度ＳＯＨから満充電容量を正確に検出し、検出される満充電容量から電池を正確に一定の残容量範囲にコントロールし、このことによって電池の過充電や過放電を確実に防止して寿命を長くできる特徴がある。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池を、車両を走行させるモータに電力を供給する電池とすることができる。
　以上の検出方法は、モータに電力を供給する電池の満充電容量を劣化度ＳＯＨから検出し、検出される満充電容量から電池の過充電や過放電を防止して劣化を防止して、電池を長寿命に使用できる特徴がある。
　本発明の電池の劣化度の検出方法は、電池を、太陽電池の電力を蓄える電源に使用することができる。
　以上の検出方法は、太陽電池で充電される電池の満充電容量を劣化度ＳＯＨから正確に検出し、検出される満充電容量から電池の過充電や過放電を防止して劣化を防止し、高価な電池を長寿命に使用できる特徴がある。
本発明の一実施例にかかる電池の劣化度の検出方法に使用する電源装置を電動車両に搭載する状態を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる電池の劣化度の検出方法に使用する電源装置を太陽電池で充電する状態を示すブロック図である。 複数の検出電流値から電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を演算する一例を示す図である。 複数の検出電流値から電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を演算する他の一例を示す図である。 ウェイト１とウェイト２を示すグラフである。 内部抵抗を有する電池の等価回路を示す図である。 電池の充放電時における電流－電圧特性を示すグラフである。 内部抵抗に対する劣化度ＳＯＨ２を示すグラフである。 判定回路が劣化度ＳＯＨを演算するフローチャートである。
　以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池の劣化度の検出方法を例示するものであって、本発明は劣化度の検出方法を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
　図１と図２は、本発明の電池の劣化度の検出方法に使用する電源装置のブロック図である。図１は、ハイブリッドカー１０Ａに搭載される電池１の劣化度を判定するブロック図を示し、図２は、太陽電池２０で充電される電池１の劣化度を判定するブロック図を示している。ただし、本発明は、劣化度を検出する電池の用途を、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車などの電動車両や太陽電池で充電されるものには特定しない。ハイブリッドカー１０Ａ等の電動車両１０や太陽電池２０に使用される電池１は、劣化度から満充電容量（Ａｈ）を検出し、検出される満充電容量（Ａｈ）と現実の放電可能容量（Ａｈ）との比率から残容量［ＳＯＣ（％）］を演算し、残容量［ＳＯＣ（％）］が所定の範囲、たとえば５０％±２０％となるように、充放電の電流をコントロールする。
　ハイブリッドカー１０Ａに使用される図１の電池１は、車両の走行用のモータ１２に電力を供給して放電され、また、発電機１３で充電されて、残容量が約５０％の付近に保持される。電池１の劣化度ＳＯＨ（State of Health）は、判定回路２で検出される。
　車両側は、電池１から供給される電力をモータ１２に供給し、また発電機１３の電力を電池１に供給する双方向電力変換装置１１を備える。双方向電力変換装置１１は、電池１の直流電力を三相の交流電力に変換してモータ１２に供給し、発電機１３から出力される交流を直流に変換して電池１に供給する。この双方向電力変換装置１１は、制御回路１４で制御されて、電池１からモータ１２への供給電力と、発電機１３から電池１への充電電力をコントロールする。制御回路１４は、電源装置側の判定回路２から通信回線９を介して伝送される電池１の劣化度ＳＯＨを考慮して、双方向電力変換装置１１をコントロールする。電池１の劣化度ＳＯＨが予想される正常状態にあるとき、制御回路１４は双方向電力変換装置１１を正常モードでコントロールする。ただ、電池１の劣化度ＳＯＨが予想される正常状態よりも小さいとき、制御回路１４は双方向電力変換装置１１を正常モードよりも充放電の電力を小さくする制限モードでコントロールする。反対に、電池１の劣化度ＳＯＨが予想される正常状態よりも大きいときは、制御回路１４は双方向電力変換装置１１を正常モードよりも充放電の電力を大きくする加速モード、あるいは正常モードでコントロールする。このように、制御回路１４が双方向電力変換装置１１を介して、モータ１２や発電機１３の出力をコントロールすることで、電池１の寿命を目標年数に近づけることができる。
　判定回路２は、電池１の劣化度ＳＯＨを検出するために、電池１に流れる充放電の電流を検出する電流検出回路３と、電池１の温度を検出する温度センサ４と、電池１の電圧を検出する電圧検出回路５と、これらの回路で検出される検出値から電池１の劣化度ＳＯＨを検出する演算回路６を備えている。
　さらに、判定回路２は、メモリ７としてＥＥＰＲＯＭを内蔵しており、このＥＥＰＲＯＭに劣化度ＳＯＨを記憶し、記憶する劣化度ＳＯＨを通信回線９を介して車両側の制御回路１４に伝送する。
　電流検出回路３は、検出するアナログ信号の電流値を、一定のサンプリング周期でデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）を備えている。この電流検出回路３は、一定のサンプリング周期で電池１の充放電電流を検出してデジタル信号に変換して演算回路６に出力する。電流検出回路３は、１ｍｓｅｃ～１０ｍｓｅｃのサンプリング周期で電池１の電流を検出する。ただし、電流検出回路が電流を検出するサンプリング周期は、電池に流れる電流の変化する状態、すなわち短時間で急激に変化するか、あるいは時間をかけてゆっくり変化するかで、最適な値に特定され、たとえば１ｍｓｅｃないし１ｓｅｃとすることもできる。サンプリング周期を短くして、急激に変化する電流をより正確に検出できる。ただ、サンプリング周期を短くすると、電流を検出してデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータに高速処理するものが要求されて部品コストが高くなり、また、演算回路６も検出される電流信号を高速処理するので部品コストが高くなる。反対に、サンプリング周期が長すぎると、変化する電流を正確に検出できなくなる。したがって、電流を検出するサンプリング周期は、変化する電流を正確に検出できる周期に特定される。
　演算回路６は、電流検出回路３から入力されるデジタル信号の電流値から二乗平均平方根を演算して電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を検出する。演算回路６は、以下の式で、電流値の二乗平均平方根を演算して電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を検出する。
　実効値（Ｉｒｍｓ）＝［（Ｉ１ ２＋Ｉ２ ２＋Ｉ３ ２＋・・・・＋Ｉｎ ２）／ｎ］１／２
　電流の実効値（Ｉｒｍｓ）は、順番に検出される複数の検出電流値から演算される。たとえば、１０ｍｓｅｃのサンプリング周期で電流を検出して、図３に示すように、１ｓｅｃの周期における電流の実効値（Ｉ1、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、・・・Ｉ１００）を演算する。検出される電流の各々の実効値（Ｉｒｍｓ）から電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。演算回路６は、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）に対する電池１の劣化度ＳＯＨをルックアップテーブルとして、あるいは関数としてメモリ７に記憶している。実効値（Ｉｒｍｓ）を１ｓｅｃ毎の周期で検出する判定回路２は、１ｓｅｃ間に電池１に流れる実効値（Ｉｒｍｓ）から、電池１が１ｓｅｃ毎に劣化する劣化度を記憶している。演算回路６は、メモリ７に記憶する劣化度を加算して、電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。
　演算回路６は、電池１に流れる電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を検出する毎に電池１の劣化度ＳＯＨを検出することなく、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値から劣化度ＳＯＨを検出することもできる。たとえば、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）と時間の積から実効値（Ｉｒｍｓ）の１分間の累積値を検出し、この累積値から劣化度ＳＯＨを検出することができる。この演算回路６は、累積値に対する電池１の劣化度ＳＯＨをルックアップテーブルや関数として記憶しており、記憶される累積値から電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。
　さらに、演算回路６は、電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積する時間を、充放電のタイミングで特定して、その累積値から劣化度ＳＯＨを検出することもできる。この演算回路６は、たとえば、図４に示すように、電池１の放電時間（Ｔ２）と充電時間（ｔ1、ｔ３）において実効値（Ｉｒｍｓ）を累積し、その累積値から電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。この演算回路６は、電池１の放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値と、充電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値に対する劣化度ＳＯＨをメモリ７に記憶している。メモリ７に記憶される累積値から、電池の劣化度ＳＯＨを検出する。
　演算回路６は、電流検出回路３で検出されるデジタル信号の電流値を平均して平均値を検出し、この平均値から実効値（Ｉｒｍｓ）を演算することもできる。この演算回路６は、たとえば、複数回の電流値を加算平均して平均電流を演算し、演算される平均電流から実効値（Ｉｒｍｓ）を演算する。さらに、演算回路６は、検出される複数の電流値から、最大電流と最小電流を除いた電流値を加算平均して平均電流を検出し、この平均電流から実効値（Ｉｒｍｓ）を演算することもできる。この演算回路６は、たとえば、ノイズの影響で正確に検出されない電流値を除いて正確に電池１の電流を検出することができる。
　さらに、判定回路２は、電池１に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）と、あらかじめ設定している制限電流を越えた累積時間とから電池１の劣化度ＳＯＨを検出することができる。この判定回路２は、制限電流を越えた累積時間に対する電池１の劣化度ＳＯＨをメモリ７に記憶しており、メモリ７に記憶している累積時間に対する電池１の劣化度ＳＯＨから、電池１の劣化度ＳＯＨを特定する。この判定回路２は、電池１の充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）による劣化度と、電池１の制限電流から検出される劣化度とを加算して電池１の劣化度ＳＯＨとする。
　さらに、判定回路２は、電池１に流れる充放電電流の二乗平均平方根と、あらかじめ設定している上限・下限電圧を越えた累積時間とから電池１の劣化度ＳＯＨを検出することもできる。この判定回路２は、上限・下限電圧を越えた累積時間に対する電池１の劣化度をメモリ７に記憶しており、メモリ７に記憶される累積時間に対する電池１の劣化度から、電池１の劣化度ＳＯＨを特定する。この判定回路２は、電池１の充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）による劣化度と、電池１の上限・下限電圧の累積値から検出される劣化度とを加算して電池１の劣化度ＳＯＨとする。
　判定回路２は、電池１の電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から検出される劣化度と、許容電流を越えた累積時間から検出される劣化度と、上限・下限電圧を越えた累積時間から検出される劣化度を加算してトータルの劣化度ＳＯＨを検出することができる。さらに、判定回路２は、電池１の温度による劣化度を検出して、温度による劣化も考慮して劣化度ＳＯＨを検出することができる。
　さらにまた、判定回路２は電池１の内部抵抗を検出して劣化度ＳＯＨを検出することができる。電池１の劣化度ＳＯＨを内部抵抗によって検出する判定回路２は、内部抵抗以外の検出値から検出される劣化度ＳＯＨ１と、内部抵抗から検出される劣化度ＳＯＨ２の両方から劣化度ＳＯＨを検出することができる。この判定回路２は、劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２を加算して劣化度ＳＯＨを検出するのではなく、劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２を所定の比率として、以下の式で電池１のトータルの劣化度ＳＯＨを演算する。
　劣化度ＳＯＨ＝ウェイト１×劣化度ＳＯＨ１＋ウェイト２×劣化度ＳＯＨ２
　ただし、ウェイト１＋ウェイト２＝１である。
　ウェイト１とウェイト２は、図５のグラフに示すように、電池１の内部抵抗によって特定する。この図は、横軸を電池１の内部抵抗の相対値として、縦軸にウェイト１とウェイト２を示している。ただし、この図は、電池１の劣化度ＳＯＨを０％とする状態、いいかえると寿命の尽きた電池１の内部抵抗を１００としている。この図に示すように、電池１の劣化が進んで劣化度ＳＯＨが小さくなるにしたがって、ウェイト１を小さく、ウェイト２を大きくする。電池１は、内部抵抗が大きくなって劣化が進んだ状態では、内部抵抗が劣化度ＳＯＨを正確に特定するからである。この方法は、電池１の内部抵抗からウェイト１とウェイト２を特定する。ただし、電池１の内部抵抗から特定される劣化度ＳＯＨ２から、ウェイト１とウェイト２を特定し、あるいは劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２から判定される劣化度ＳＯＨからウェイト１とウェイト２を特定することもできる。この場合も、劣化度ＳＯＨ２が小さくなり、あるいは劣化度ＳＯＨが小さくなる、いいかえると寿命末期に近づくにしたがって、ウェイト１を小さくしてウェイト２を大きくする。
　さらに、判定回路２は、劣化度ＳＯＨ１を以下の式で判定する。
　劣化度ＳＯＨ１（％）＝前回の劣化度ＳＯＨ１（％）－電流や温度などによる劣化度ＳＯＨ１（％）
　電池１の劣化は、電池温度が高いほど進行する。したがって、判定回路２は、電流のみでなく電池温度により電池１が単位時間に劣化する劣化度をメモリ７に記憶している。判定回路２は、メモリ７に記憶される温度に対する劣化度から、時間の経過とともに劣化する電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。
　判定回路２は、車両に搭載される電池１にあっては、車両のイグニッションスイッチをオンとする状態、すなわち車両の走行状態において、電池１の電流の実効値（Ｉｒｍｓ）、温度、許容電流を越えた累積時間、上限・下限電圧を越えた累積時間などを検出して、所定の時間毎に、たとえば、１０ｓｅｃ毎に劣化度ＳＯＨ１を検出する。ただし、判定回路２が劣化度ＳＯＨ１を演算するタイミングは、１０ｓｅｃに特定しないで、１０ｓｅｃよりも短く、あるいは長く、たとえば、０．１ｓｅｃ～１分、好ましくは０．３ｓｅｃ～３０ｓｅｃ、さらに好ましくは、０．３ｓｅｃ～１０ｓｅｃとすることもできる。イグニッションスイッチがオフに切り換えられる状態にあっては、判定回路２は、数時間、たとえば、１～５時間毎に、電池１の平均温度を検出して、劣化度ＳＯＨ１を演算する。
　太陽電池２０で充電される電池１は、つねに一定の周期で、たとえば１ｓｅｃ～１分毎に電池１の劣化度ＳＯＨ１を検出する。
　さらに、判定回路２は、電池１の内部抵抗を検出し、内部抵抗から劣化度ＳＯＨ２を検出する。内部抵抗を有する電池１の等価回路を図６に示す。この等価回路の電池１を充放電して、電流Ｉと出力電圧ＶLを検出すると図７に示すようになる。図７において、電池１の電流－電圧特性を示すラインＡの傾きから内部抵抗Ｒ0が演算される。
　電池１の開放電圧をＶoとし、電流Ｉのときに電圧をＶLとすれば、
　　ＶL＝Ｖo－Ｒ0×Ｉ
　この式から、
　　Ｒ0＝（Ｖo－ＶL）／I　で演算される。
　電池１の内部抵抗に対する電池１の劣化度ＳＯＨ２はあらかじめ測定されて、判定回路２のルックアップテーブルに記憶され、あるいは判定回路２は、内部抵抗に対する劣化度ＳＯＨ２を関数として記憶している。ルックアップテーブルに記憶され、あるいは関数として記憶される、内部抵抗に対する劣化度ＳＯＨ２を図８に例示する。この図の特性の電池は、内部抵抗を３００ｍΩとするとき、劣化度ＳＯＨ２は６０％とする。
　劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２から劣化度ＳＯＨを検出する判定回路２は、検出される劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２からウェイト１とウェイト２を特定して、電池１の劣化度ＳＯＨを判定する。判定回路２が、劣化度ＳＯＨを演算するフローチャートを図９に示す。
［ｎ＝１のステップ］
　このステップで、判定回路２は内蔵するメモリ７のデータから、劣化度ＳＯＨ１、劣化度ＳＯＨ２、劣化度ＳＯＨを初期化する。
［ｎ＝２のステップ］
　このステップで、判定回路２は電池１の電流と電圧から内部抵抗を演算する。このとき、温度によるフィルタリングをして、測定精度を高くする。内部抵抗が温度により変化するからである。温度によるフィルタリングは、電池１の内部抵抗を検出するときの電池温度を検出し、検出される内部抵抗を温度を関数として設定温度における内部抵抗に変換する。内部抵抗をフィルタリングする判定回路２は、温度に対する内部抵抗の変化を、関数として、あるいはルックアップテーブルに記憶している。この記憶値から、内部抵抗を設定温度の内部抵抗にフィルタリングして補正する。
［ｎ＝３のステップ］
　電池１が充放電される電流と温度と、さらに内部抵抗を測定し、これをフィルタリングする。
［ｎ＝４のステップ］
　１ｓｅｃ経過するまで、ｎ＝２～４のステップをループする。
［ｎ＝５のステップ］
　１ｓｅｃ経過すると、このステップにおいて、１ｓｅｃ間における電流の実効値（Ｉｒｍｓ）、平均温度、内部抵抗を演算する。
［ｎ＝６のステップ］
　このステップで、判定回路２は、１ｓｅｃ間における電流の実効値（Ｉｒｍｓ）と電池の平均温度から劣化度ＳＯＨ１を計算する。
［ｎ＝７のステップ］
　さらに、判定回路２は、記憶しているルックアップテーブルや関数に基づいて、内部抵抗から劣化度ＳＯＨ２を演算する。
［ｎ＝８のステップ］
　このステップで、判定回路２は、劣化度ＳＯＨ１と劣化度ＳＯＨ２のウェイト１とウェイト２を特定する。ウェイト１とウェイト２は、図５から特定する。
［ｎ＝９のステップ］
　判定回路２は、ウェイト１及び劣化度ＳＯＨ１と、ウェイト２及び劣化度ＳＯＨ２から劣化度ＳＯＨを演算する。
［ｎ＝１０のステップ］
　劣化度ＳＯＨ１を劣化度ＳＯＨに近づけるために、演算された劣化度ＳＯＨから劣化度ＳＯＨ１を補正する。
　判定回路２は、以上のようにして電池１の劣化度ＳＯＨを判定し、判定された劣化度ＳＯＨを通信回線９を介して車両側の制御回路１４に伝送する。
　このような劣化度ＳＯＨを検出することにより、電池１の寿命を知ることができる。また、各劣化度ＳＯＨにおける各種の特性（たとえば、その劣化度ＳＯＨにおける電圧と電池の残容量［ＳＯＣ（％）］との関係、その劣化度ＳＯＨにおける満充電容量等）を予め保存しておき、判定、検出されたその時点における劣化度ＳＯＨに応じて、このような保存された特性を利用することができる。
　判定回路２は、電池１の劣化度ＳＯＨに対する満充電容量（Ａｈ）をルックアップテーブルに記憶し、あるいは関数として記憶している。劣化度ＳＯＨから満充電容量（Ａｈ）が検出されると、電動車両１０や太陽電池２０で充電される電池１は、満充電容量（Ａｈ）に対する放電可能容量（Ａｈ）の比率から残容量［ＳＯＣ（％）］が演算される。放電可能容量（Ａｈ）は、電池１の充放電電流の積算値から演算する。放電可能容量（Ａｈ）は、電池１の充電電流の積算値を加算し、放電電流の積算値を減算して検出される。残容量［ＳＯＣ（％）］が検出されると、残容量［ＳＯＣ（％）］を所定の範囲とするように、たとえば、残容量［ＳＯＣ（％）］を３０％～７０％、あるいは２０％～８０％、あるいはまた１０％～９０％の範囲となるように充放電の電流をコントロールして、電池１の劣化を少なく、寿命を長くできる。
　さらに、電池１の劣化度ＳＯＨが検出されると、電池１の劣化度ＳＯＨに対応して、電池１に流す最大電流を小さく制御し、あるいは充電するときの最大電圧を低くして、電池１を保護しながら充放電することもできる。
　本発明に係る電池の劣化度の検出方法は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車等の電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。
　　１…電池
　　２…判定回路
　　３…電流検出回路
　　４…温度センサ
　　５…電圧検出回路
　　６…演算回路
　　７…メモリ
　　９…通信回線
　１０…電動車両　　　　　　　　　　　１０Ａ…ハイブリッドカー
　１１…双方向電力変換装置
　１２…モータ
　１３…発電機
　１４…制御回路
　２０…太陽電池

Claims (10)

  1. 　電池に流れる充放電の電流を検出して、充放電の電流から電池の劣化度を検出する方法であって、
    　電池に流れる充放電電流の二乗平均平方根で示される電流の実効値（Ｉｒｍｓ）から電池の劣化度ＳＯＨを検出することを特徴とする電池の劣化度の検出方法。
  2. 　電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）の累積値から電池の劣化度ＳＯＨを検出する請求項１に記載される電池の劣化度の検出方法。
  3. 　電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を、一定の時間で累積して累積値を検出する請求項２に記載される電池の劣化度の検出方法。
  4. 　電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）を累積する時間を、充放電のタイミングで特定して、累積値から劣化度ＳＯＨを検出する請求項２に記載される電池の劣化度の検出方法。
  5. 　電池に流れる充放電電流の実効値（Ｉｒｍｓ）と、あらかじめ設定している制限電流を越えた累積時間とから電池の劣化度ＳＯＨを検出する請求項１ないし４のいずれかに記載される電池の劣化度の検出方法。
  6. 　電池に流れる充放電電流の二乗平均平方根と、あらかじめ設定している上限・下限電圧を越えた累積時間とから電池の劣化度ＳＯＨを検出する請求項１ないし５のいずれかに記載される電池の劣化度の検出方法。
  7. 　電池を充放電する電流を１ｍｓｅｃないし１ｓｅｃのサンプリング周期で検出して二乗平均平方根を検出する請求項１ないし６のいずれかに記載される電池の劣化度の検出方法。
  8. 　電池が、あらかじめ設定している残容量［ＳＯＣ（％）］の範囲に制御して充放電される用途に使用される請求項１ないし７のいずれかに記載される電池の劣化度の検出方法。
  9. 　電池が、車両を走行させるモータに電力を供給する電池である請求項８に記載される電池の劣化度の検出方法。
  10. 　電池が、太陽電池の電力を蓄える電源に使用される請求項８に記載される電池の劣化度の検出方法。
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