JP5906491B2

JP5906491B2 - 蓄電装置の状態検知方法

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Publication number: JP5906491B2
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Inventors: 広行蛇口
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Description

本発明は、蓄電装置の状態を検知する方法に関し、特に、蓄電装置の劣化状態や充電状態を正確に検知するための蓄電装置の状態検知方法に関する。

リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置は、様々な用途に利用され、例えば、携帯電話の電池パックやＰＣのバッテリ、或いは自動車のバッテリ等に広く適用されている。その際に、蓄電装置の状態、例えば劣化状態（ＳＯＨ；State Of Healthという）や充電状態（ＳＯＣ；State Of Chargeという）を検知するのは大変重要な事項となっている。特に、自動車において、アイドリングストップを行う省エネ自動車やハイブリッド自動車、電気自動車等における蓄電装置の状態を検知することは、自動車の走行に深く関連しており、非常に重要なこととして注目されている。

この蓄電装置の状態を検知するために、一般的に良く知られているのが、蓄電装置の電圧、電流及び温度を測定し、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）等を算出する方法である。この中でも蓄電装置の温度は、蓄電装置の状態を検知する際に大きな影響を与えるため、重要な測定パラメータである。

蓄電装置の温度の測定方法の従来技術として、特許文献１のように、温度検出素子を蓄電装置に当てる或いは繋いで直接測定する方法が一般的に知られている。特許文献１では、温度検出素子にツェナーダイオ−ドを用い、ツェナーダイオ−ドを蓄電装置のプラス端子に接続し、蓄電装置のプラス端子から伝わる温度を正確に測定できるとしている。しかしながら、特許文献１（従来例１）では、蓄電装置の内部抵抗の自己発熱等により、温度検出素子の温度検出点（従来例１では蓄電装置のプラス端子）の温度と蓄電装置の内部の温度とに大きな差が生じる場合があり、蓄電装置の正確な温度を把握できないという問題があった。

一方、熱電対などの温度検出素子で蓄電装置の温度を検知し、蓄電装置の内部インピーダンスを求めて蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）を判定する装置（特許文献２）や、温度検出素子を用いずに蓄電装置の内部インピーダンスを求めて内部温度を決定する装置（特許文献３）が提案されている。

特許文献２（従来例２）の装置は、蓄電装置の温度を調整する温度調整手段と、蓄電装置の内部インピーダンスを算出するインピーダンス算出手段と、算出された内部インピーダンスに基づいて蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）を判定する劣化判定手段とから構成されている。そして、蓄電装置を温度調整手段によって所定範囲内の温度に調整した状態で、蓄電装置が所定周波数（１０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下）の交流電流で充電または放電されたときの内部インピーダンスの算出値と、蓄電装置の電圧及び蓄電装置の温度とに基づいて、予め蓄電装置の温度及び蓄電装置の電圧に対応させて設定した内部インピーダンスのマップを参照して、劣化状態（ＳＯＨ）の判定が行えるとしている。

また、特許文献３（従来例３）の内部温度を決定する装置は、蓄電装置に時間変動する電気励起を付与するための電気励起回路と、その結果で時間変動する電気応答を検出するための応答検出回路と、入力された励起と応答信号から導出された電圧と電流信号を使用して内部温度を決定するための計算回路とから構成される。そして、時間変動する電気励起を異なる周波数（実施例では５Ｈｚ、７０Ｈｚ、１ｋＨｚ）で与え、測定されたインピーダンスを想定される等価回路に代入し、この等価回路の特定の要素値から蓄電装置の内部温度を算定するとしている。

特開平６−２６０２１５号公報特開２０１０−６７５０２号公報特表２００３−５０８７５９号公報特開２０１２−２２０１９９

しかしながら、従来例２では、蓄電装置の電解質におけるイオンの挙動の影響を受ける低い周波数（従来例２では１０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下）で内部インピーダンスの測定をしているので、内部インピーダンスを正確に測定するため、温度の影響を受けないように蓄電装置を温度調整手段によって所定範囲内の温度に調整した状態で測定を行っている。この方法では、温度調整手段によって調整された蓄電装置の周辺温度と真の蓄電装置の内部温度とは、充放電時の温度変化に対して時間差が生じており、状態検知時における正確な蓄電装置の内部温度が得られなかった。このため、内部温度による影響の補正が正確に行われず、劣化状態（ＳＯＨ）の判定に誤差が生じるという問題があった。

また、従来例３では、充電状態（ＳＯＣ）に対して変化の少ない周波数を測定に用いるのが好適としているが、従来例２と同様に、蓄電装置の電解質におけるイオンの挙動の影響を受ける低い周波数（従来例３では５Ｈｚ、７０Ｈｚ、１ｋＨｚ）で内部インピーダンスの測定をしているので、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）により、測定される内部インピーダンスの測定値が異なり、正確な蓄電装置の内部温度が得られなかった。このため、従来例３ようなの内部温度の算定方法を用いても、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）を正確に検知することができないという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）を正確に検知するための蓄電装置の状態検知方法を提供することを目的とする。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする。

これによれば、本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨを補正し、ＳＯＨを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＨを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨを補正し、ＳＯＨを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスのインダクタンス成分がキャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＨを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置のイオンが追従できる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、前記蓄電装置のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨを補正し、ＳＯＨを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨを求めることができる。特に、蓄電装置の電解質のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＨを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、１ｋＨｚ以下の第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨを補正し、ＳＯＨを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨを求めることができる。特に、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、電解質のイオンがこの第２周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。このため、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができ、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＨを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記内部抵抗の測定時のＳＯＣが、毎回ほぼ同じであることを特徴とする。

これによれば、内部抵抗の測定時のＳＯＣが毎回ほぼ同じであるので、ＳＯＣの違いによる内部抵抗への影響を低減することができる。このことにより、より正確な初期ＳＯＨを算出でき、蓄電装置のＳＯＨをより正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に前記内部抵抗を測定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に内部抵抗を測定するので、常にＳＯＣを一定条件にして、ＳＯＣの違いによる内部抵抗への影響を確実に低減することができる。このことにより、より一層正確な初期ＳＯＨを算出でき、蓄電装置のＳＯＨをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＣを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置の内部インピーダンスのインダクタンス成分がキャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＣを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、前記蓄電装置内のイオンが追従できる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、前記蓄電装置内のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置の電解質のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＣを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、１ｋＨｚ以下の第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＣを求めることができる。特に、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、蓄電装置の内部インピーダンスを測定しているので、電解質のイオンがこの第２周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。このため、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができ、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置のＳＯＣを正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から前記内部抵抗を求めることを特徴とする。

これによれば、電流が大きく変化した前後での内部抵抗の測定値から内部抵抗を求めるので、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が車両に搭載され、前記内部抵抗の測定時に前記車両が停車していることを特徴とする。

これによれば、車両が停車している時に内部抵抗の測定を行うので、車両の走行時に発生する、蓄電装置への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第２周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体を有し、前記第２周波数が、前記正極集電体、前記電解質、前記セパレータ及び前記負極集電体の少なくとも一つのインピーダンスが電子伝導性の抵抗として測定される周波数であることを特徴とする。

これによれば、信号の周波数が、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定される第２周波数なので、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。このため、電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス（Ｒ、実部）が測定されるので、温度のみに依存する蓄電装置の内部インピーダンスの変化を測定でき、蓄電装置の内部温度をより正確に測定することができる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に与えられたパルスが誘起する過渡応答に対して、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換し、前記第２周波数における前記内部インピーダンスを算出し、算出した値を前記インピーダンス測定値としたことを特徴とする。

これによれば、蓄電装置に与えられたパルス信号によって蓄電装置に誘起された過渡応答信号からのフーリエ変換を利用して、イオンが追従しない或いは１０ｋＨｚ以上の第２周波数における内部インピーダンスの算出値を測定値としたので、蓄電装置に高い周波数の信号を付与するための交流信号源を設ける必要がなく、蓄電装置に対して新たに高い周波数の信号を与える必要もない。このことにより、測定のための交流信号源を準備する必要がなく、本発明の蓄電装置の状態検知方法を用いた蓄電装置の製造コストを下げることができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置が二次電池であることを特徴とする。

これによれば、蓄電装置が充放電を繰り返すタイプの二次蓄電装置であるので、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）がその都度違ってくる。本発明の蓄電装置の状態検知方法では、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが内部インピーダンスの測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置を用いる場合でも、蓄電装置の内部温度を正確に測定することができる。更に、二次電池が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置の内部発熱により、蓄電装置の内部温度と蓄電装置の表面温度との差が大きく生じるが、その際にも蓄電装置の内部温度を正確に測定することができる。これらのことにより、より一層正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層益々正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される充電回路と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記充電回路で生じる信号の前記第２周波数のノイズを除去することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置に接続される充電回路と蓄電装置との間にローパスフィルタを設けるので、充電回路で生じる内部温度測定用の信号の第２周波数のノイズを除去できる。このため、充電回路からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される負荷と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記負荷で生じる信号の前記第２周波数のノイズを除去することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置に接続される負荷と蓄電装置との間にローパスフィルタを設けるので、負荷で生じる内部温度測定用の信号の第２周波数のノイズを除去できる。このため、負荷からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される電力変換器のスイッチ電源から生じる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする。

これによれば、電力変換器で発生する信号を用いて蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部温度測定用の信号を発生する信号源を別に設ける必要がない。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される充電回路のインピーダンスより小さくなる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置のインピーダンスが充電回路のインピーダンスより小さくなる第２周波数の信号で蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において充電回路の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される負荷のインピーダンスより小さくなる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の内部インピーダンスを測定することを特徴とする。

これによれば、蓄電装置のインピーダンスが負荷のインピーダンスより小さくなる第２周波数の信号で蓄電装置の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において負荷の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置に接続される位相補償回路により、前記第２周波数の信号による電流の位相と電圧の位相とが揃えられることを特徴とする。

これによれば、蓄電装置に接続される位相補償回路により、電流の位相と電圧の位相とを揃えることで、検出装置の性能が高くなくとも、蓄電装置の内部インピーダンスを精度良く計測できる。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記蓄電装置と前記位相補償回路とにより、前記第２周波数に共振する共振回路が構成されることを特徴とする。

これによれば、蓄電装置と位相補償回路とで第２周波数に共振する共振回路が構成されることで、共振周波数においてインピーダンスの虚部を０にできる。このため、共振周波数の信号により、蓄電装置の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出可能である。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、前記位相補償回路がキャパシタを備えることを特徴とする。

これによれば、位相補償回路は、キャパシタを含んで構成されるので、簡単な構成の位相補償回路で、電流の位相と電圧の位相とを揃えることができる。このことにより、位相補償回路を安価に作製することができ、本発明の蓄電装置の状態検知方法に用いる測定システムに要するコストを低減できる。

本発明の蓄電装置の状態検知方法は、蓄電装置の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）を正確に検知することができる。

本発明の第１実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の第１実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池の構造模式図である。本発明の第１実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置における抵抗の時間依存性を表したグラフの一例である。本発明の第１実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置が車両に搭載された状態を示す模式図である。本発明の第２実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池の等価回路図である。本発明の第３実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の第４実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置に供給される信号の周波数と、内部インピーダンスの実部（抵抗）との関係の一例を示すグラフである。本発明の第５実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための別の測定システムのブロック図である。本発明の第６実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の第７実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の第８実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の第８実施形態の蓄電装置の状態検知方法を説明する図であって、電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。本発明の第１実施形態の蓄電装置の状態検知方法の変形例１を説明する図であって、蓄電装置の内部温度を測定するための測定システムのブロック図である。本発明の測定に用いる信号の周波数と、温度によるインピーダンス変化量の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０１のブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池Ｌ１の構造模式図である。図３は、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１における抵抗の時間依存性を表したグラフの一例である。

本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図１に示す蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を検知するための測定システム１０１を用いて行う方法である。測定システム１０１は、図１に示すように、蓄電装置１に第２周波数の信号を付与するための交流信号源部５Ｈと、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、それらの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、入力された第２周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。ここで言うＳＯＨ（State Of Health
）とは、蓄電装置の劣化状態（劣化の度合い）を言い、未使用（新品）蓄電装置の満充電量に対し使用蓄電装置の満充電量をパーセント表示したものである。また、ＳＯＣ（State Of Charge）とは、蓄電装置の充電状態を言い、蓄電装置の残容量を示し、アンペアア
ワー（Ａｈ；Ampere-hour(s)）で表す。

蓄電装置１は、例えば、リチウムイオン二次電池等の充電可能な化学電池であるが、電気二重層キャパシタのようにイオンを利用して電気エネルギーを蓄えることのできる装置も含まれる。一般的に、蓄電装置１は、主に正極集電体Ａ１、負極集電体Ｃ１、電解質Ｅ１及びセパレータＳ１とから構成され、例えばリチウムイオン二次電池Ｌ１の場合、図２に示すように、上述した構成要素の他に、正極集電体Ａ１側の電気をためる物質である正極活物質Ａ５１、負極集電体Ｃ１側の電気をためる物質である負極活物質Ｃ５１、電気の流れを良くするために加える導電助材Ｄ５１、バインダーである結着材等を有している。リチウムイオン二次電池Ｌ１の場合、正極集電体Ａ１としてアルミニウム（Ａｌ）、負極集電体Ｃ１として銅（Ｃｕ）、電解質Ｅ１として有機系の溶媒（Ｃ４Ｈ６Ｏ３等）とリチウム塩（ＬｉＰＦ６等）の溶質とから構成される溶液、正極活物質Ａ５１としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、負極活物質Ｃ５１として炭素（Ｃ）が最も使用されている。負極活物質Ｃ５１の炭素（Ｃ）には、層状に形成された黒鉛の結晶を用いており、層と層の間にリチウムがイオンの状態で蓄えられているのが特徴である。

交流信号源部５Ｈは、およそ１ｋＨｚ以上の高い周波数の信号を発生させるためのものである。また、信号源部５Ｌは、およそ１ｋＨｚ以下の低い周波数の信号を発生させるためのものである。なお、信号源部５Ｌは、第１周波数がゼロの直流信号も発生させることができるようになっている。

電流検出部４は、蓄電装置１と負荷ＦＲ１との間に接続されている。そして、電流検出部４は、電流を検出するための電流センサと電流センサの制御回路とから主に構成され、電流を検出している。電流センサとして、例えば、磁気抵抗素子を用いた小型電流センサを用いることができる。また、電圧検出部６は、蓄電装置１の電圧を検出している。

内部温度算出部７は、入力された第２周波数の信号と検出された第２の周波数の電流及び電圧とを使用して、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスの測定値から蓄電装置１の内部温度を算出している。また、状態算出部８は、入力された第１周波数の信号と検出された第１の周波数の電流及び電圧とを使用して、蓄電装置１の内部抵抗を測定し、この第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣを算出している。また、状態検出部９は、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態（初期ＳＯＨ、初期ＳＯＣ）を補正し、状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）推定している。

この蓄電装置１の測定は、前述したように、蓄電装置１におけるイオンの挙動の影響を大きく受けることが良く知られている。図３は、蓄電装置１の抵抗値を測定した際の、応答時間と得られた抵抗値との関係の一例を示したグラフである。図３に示すように、応答時間が約０.２ｍ秒以下では、得られる蓄電装置１の抵抗値は、イオン応答が追従しないので、蓄電装置１の構成要素の電子伝導性の抵抗値として得られる（図中の領域ＺＡ）。応答時間が約０.２ｍ秒以上になると、負極集電体Ｃ１の界面でのイオンとの反応抵抗などが見られ、上記の電子伝導性の抵抗値に加え反応による抵抗値が加算されてくる（図中の領域ＺＢ）。更に、応答時間が約１０ｍ秒以上になると、正極集電体Ａ１の界面でのイオンとの反応抵抗が見られ、上記の電子伝導性の抵抗値に加え反応による抵抗値が更に加算されてくる（図中の領域ＺＣ）。そして、応答時間が約１秒以上になると、イオンの拡散が行われるようになるので、拡散による抵抗値が更に加算されてくる（図中の領域ＺＤ）。このように、蓄電装置１の抵抗値の測定は、イオンの挙動の影響を大きく受け、しかも応答時間とも大きく関連している。

上述の技術的思想に基づき、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１のイオンの影響が少ない、或いはイオンの影響を受けない応答時間で測定したことを特徴としている。つまり、蓄電装置１のイオンが追従し難い第２周波数の信号を用いて、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスの測定値から、蓄電装置１の内部温度を算出するようにした。イオンが追従し難い第２周波数、具体的には約５ｋＨｚ（図３に示す応答時間約０.２ｍ秒に相当する）以上の信号で測定すると応答時間を短くすることができるので、イオンの挙動による影響を低減することができ、蓄電装置１の構成要素の純粋な内部インピーダンスを測定することができる。

このように測定される内部インピーダンスは、温度のみに依存しているので、内部インピーダンスの測定値から、蓄電装置１の内部温度を精度良く算出することができる。すなわち、蓄電装置１の充電状態や劣化状態の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、温度にのみ依存する蓄電装置１の内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。そして、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定する。このことにより、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。

また、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法で測定した蓄電装置１は、例えば、充放電を繰り返すタイプの二次電池であるので、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）がその都度違ってくる。本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置１を用いる場合でも、蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。更に、蓄電装置１が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置１の内部発熱により、蓄電装置１の内部温度と蓄電装置１の表面温度との差が大きく生じるが、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、その際にも蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。

以上に述べてきたことは、蓄電装置１の内部温度を精度良く測定した場合について、ＳＯＨ或いはＳＯＣを如何に正確に求められるかを示してきた。他に、以下のことにより、ＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に求めることができる。図４は、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１が車両ＡＭに搭載された状態を示す模式図である。

本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１が車両ＡＭに搭載され、内部抵抗の測定時に車両ＡＭが停車していることが好ましい。これにより、車両ＡＭの走行時に発生する、蓄電装置１への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第２周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置１の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から内部抵抗を求めることが良い。電流が大きく変化する例として、例えば、図４に示すように、蓄電装置１が車両ＡＭに搭載された場合、エンジンの始動時等が挙げられる。この際には、エンジン始動の前後で電流と電圧が変わるので、この前後での抵抗値を測定すると良い。特に、始動の際は一時的に大電流が流れるので、この電流差が一番大きいところを測定する方がより好ましい。これにより、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより正確に検知することができる。

また、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、内部抵抗の測定時に、ＳＯＣが毎回ほぼ同じであることが良い。特に、具体的な一つの例として、蓄電装置１の満充電完了後に、所定時間以内に、内部抵抗を測定するのが良い。これにより、満充電時には、確実に安定したＳＯＣとなり、所定時間内にすることにより、更に安定したＳＯＣとなる。このことにより、ＳＯＣの違いによる内部抵抗への影響を低減することができ、より正確な初期ＳＯＨを算出することができるので、蓄電装置１のＳＯＨをより正確に検知することができる。

以上のように、第１実施形態では、測定システム１０１を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

以上により、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の電解質Ｅ１のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。

また、内部抵抗の測定時のＳＯＣが毎回ほぼ同じであるので、ＳＯＣの違いによる内部抵抗への影響を低減することができる。このことにより、より正確な初期ＳＯＨを算出でき、蓄電装置１のＳＯＨをより正確に検知することができる。

また、蓄電装置１の満充電完了後に、所定時間以内に内部抵抗を測定するので、常にＳＯＣを一定条件にして、ＳＯＣの違いによる内部抵抗への影響を確実に低減することができる。このことにより、より一層正確な初期ＳＯＨを算出でき、蓄電装置１のＳＯＨをより一層正確に検知することができる。

また、電流が大きく変化した前後での内部抵抗の測定値から内部抵抗を求めるので、異なる複数の条件で測定することによってより正確に内部抵抗を算出することができ、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣをより正確に算出することができる。このことにより、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより正確に検知することができる。

また、蓄電装置１が車両ＡＭに搭載された際に、車両ＡＭが停車している時に内部抵抗の測定を行うので、車両ＡＭの走行時に発生する、蓄電装置１への負荷の変動によるノイズやモータ制御用のインバータからのノイズ等からの影響を低減することができる。このため、このノイズが第２周波数の帯域に近い周波数なので、蓄電装置１の内部温度の測定に影響を及ぼすことがない。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、蓄電装置１を測るための信号の周波数は、正極集電体Ａ１、電解質Ｅ１、セパレータＳ１及び負極集電体Ｃ１の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定される第２周波数なので、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。このため、電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス（Ｒ、実部）が測定されるので、温度のみに依存する蓄電装置１の内部インピーダンスの変化を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、蓄電装置１が充放電を繰り返すタイプの二次蓄電装置であるので、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）がその都度違ってくる。本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法では、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に大きく反映されることがないので、このような蓄電装置１を用いる場合でも、蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。更に、二次電池が大容量の製品に適用された場合、大電流での充放電時に蓄電装置１の内部発熱により、蓄電装置１の内部温度と蓄電装置１の表面温度との差が大きく生じるが、その際にも蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。これらのことにより、より一層正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層益々正確に検知することができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、リチウムイオン二次電池Ｌ１の等価回路図である。第２実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態で用いた図１の測定システム１０１と同様なシステムを用いた。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

測定システム１０１と同様なシステムは、図１と同様に、蓄電装置１に第２周波数の信号を付与するための交流信号源部５Ｈと、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、それらの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、入力された第２周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

ここで、蓄電装置１として、リチウムイオン二次電池Ｌ１（図２を参照）を用いた場合について、詳述する。図２に示すリチウムイオン二次電池Ｌ１の等価回路は、図５に示すように、正極集電体Ａ１、電解質Ｅ１、セパレータＳ１及び負極集電体Ｃ１におけるインダクタンス、電気抵抗及び静電容量より構成される。

そして、図５において、Ｌａ及びＲａは、それぞれ正極集電体Ａ１のインダクタンス及び電気抵抗を示し、Ｃａ及びＲｂは、それぞれ正極部分の反応に依存する静電容量及び電気抵抗を示し、Ｒｃは、電解質Ｅ１に起因する電気抵抗を示し、Ｃｂ及びＲｄは、それぞれセパレータＳ１を通過するイオンに起因する静電容量及び電気抵抗を示し、Ｃｃ及びＲｅは、それぞれ負極部分の反応に依存する静電容量及び電気抵抗を示し、Ｌｂ及びＲｆは、それぞれ負極集電体Ｃ１のインダクタンス及び電気抵抗を示している。

図５に示すように、リチウムイオン二次電池Ｌ１の内部インピーダンスにおいて、イオンの挙動の影響が大きいのは、正極集電体Ａ１部分の反応に依存する静電容量Ｃａ，電気抵抗Ｒｂ、セパレータＳ１を通過するイオンに起因する静電容量Ｃｂ，電気抵抗Ｒｄ、及び負極部分の反応に依存する静電容量Ｃｃ，電気抵抗Ｒｅである。本発明者は、この点に着目し、正極集電体Ａ１部分の反応に依存する静電容量Ｃａ，電気抵抗Ｒｂ、セパレータＳ１を通過するイオンに起因する静電容量Ｃｂ，電気抵抗Ｒｄ、及び負極部の反応に依存する静電容量Ｃｃ，電気抵抗Ｒｅの影響が十分に低減される条件を実現できれば、内部インピーダンスを精度良く測定できるのではないかと考えた。

すなわち、本発明の骨子は、蓄電装置１（例えば、リチウムイオン二次電池Ｌ１）においてインダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数の信号を用いて内部インピーダンスを測定することである。このような高い周波数では、静電容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃは実質的に短絡されるので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定できる。

本発明の第２実施形態の蓄電装置１の状態検知方法で用いた信号の第２周波数は、インダクタンスが支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる程度に高くなっており、正極集電体Ａ１、電解質Ｅ１、セパレータＳ１及び負極集電体Ｃ１の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定されるので、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。しかも、主として電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス（Ｒ、実部）が測定されるので、温度にのみ依存する蓄電装置１の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。

そして、蓄電装置１の内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が容量性となる第１周波数の信号で、蓄電装置１の内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出する。そして、上述した正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定することができる。このことにより、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。

以上のように、第２実施形態では、測定システム１０１と同様なシステムを用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

以上により、本発明の第２実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。なお、本発明の第２実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。

［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０３のブロック図である。第３実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、交流信号源部５Ｈの構成が異なる。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第３実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図６に示す蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０３を用いて行う方法である。測定システム１０３は、図６に示すように、測定システム１０１と同様の構成を有しており、蓄電装置１に第２周波数の信号を付与するための交流信号源部５Ｈと、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、それらの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、入力された第２周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

また、測定システム１０３において、交流信号源部５Ｈは、キャパシタ（Ｃ１１、Ｃ１２）を介して負荷ＦＲ１と並列に接続されており、蓄電装置１の電流経路には配置されていない。これにより、交流信号部は直流経路に含まれなくなるので、交流信号部での直流電力の消費を回避することができる。この測定システム１０３は、例えば、１００ｋＨｚ以上の第２周波数で蓄電装置１の状態を測定する場合に用いられる。

本発明の第３実施形態の蓄電装置１の状態検知方法で用いた信号の第２周波数は、第２実施形態と同様に、インダクタンスが支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる程度に高くなっている。そして、正極集電体Ａ１、電解質Ｅ１、セパレータＳ１及び負極集電体Ｃ１の少なくとも一つのインピーダンスが、主としてイオン伝導ではない電子伝導性の抵抗として測定されるので、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがない。しかも、主として電子伝導性の抵抗、言い換えると、インピーダンスにおけるレジスタンス（Ｒ、実部）が測定されるので、温度にのみ依存する蓄電装置１の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。

ここで、イオン伝導の抵抗と電子伝導の抵抗とは、インピーダンスの温度依存性に基づいて見分けることができる。イオン伝導の場合、温度が高くなるほどイオンの移動度が大きくなり、インピーダンスは小さくなる（つまり、インピーダンスの温度依存性が負）。電子伝導の場合、特に金属の場合には、温度が高くなるほど原子の振動によって電子の移動が妨げられるので、インピーダンスは大きくなる（つまり、インピーダンスの温度依存性が正）。従って、インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなるような第２周波数（インピーダンスの温度依存性が正となる周波数）を用いることで、同様に温度にのみ依存する蓄電装置１の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することが可能である。

そして、蓄電装置１の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第１周波数の信号で、蓄電装置１の内部抵抗を測定し、この内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出する。そして、上述した正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定することもできる。このことにより、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。

以上のように、第３実施形態では、測定システム１０３を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

以上により、本発明の第３実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置１の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。なお、本発明の第３実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。

［第４実施形態］
図７は、本発明の第４実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１に供給される信号の周波数と、内部インピーダンスの実部（抵抗）との関係の一例を示すグラフである。第４実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、図１の交流信号源部５Ｈの仕様が異なり、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号を発生させる。この１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で測定するので、応答時間が０.１ｍ秒以下となり、図３に示すように、蓄電装置１のイオンがこの第２周波数に対して追従しなくなり、蓄電装置１の電子伝導性の抵抗値が得られる。これにより、１０ｋＨｚ以上の第２周波数における蓄電装置１の内部インピーダンスを算出し、算出した値を測定値としたことにより、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。

また、図７においては、充電率が２５％，５０％，７５％，１００％、温度が０℃，２０℃，４０℃のそれぞれの条件における関係を示している。図７から、インダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数では、内部インピーダンスは主に温度に依存し、充電率に依存しないことが確認できる。なお、インピーダンスの測定精度を高めるためには、測定に用いる信号の第２周波数は１０ｋＨｚ以上とするのが好ましく、温度によるインピーダンス変化の大きい１００ｋＨｚ以上とするとより好ましい。一方、インピーダンスの測定の容易性を考慮すれば、信号の第１周波数は１ＭＨｚ以下に抑えるのが望ましい。つまり、１ｋＨｚ以下の第１周波数の信号で、蓄電装置１の内部抵抗を測定し、この第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、１０ｋＨｚ以上、好ましくは１００ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定し、内部インピーダンスのインピーダンス測定値から蓄電装置１の内部温度を算出し、この内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するのが良い。これにより、算出した正確な内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。なお、１００ｋＨｚ以上の第２周波数で蓄電装置１の状態を測定する場合は、図６に示す測定システム１０３を用いるのが好適である。

また、図１４においては、測定に用いる信号の周波数と、温度によるインピーダンス変化量の関係を示している。図１４の例では、インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる周波数は、１０ｋＨｚ未満であり、インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる周波数は、１０ｋＨｚ以上であることが分かる。インピーダンスが温度によって、一定以上大きく変化する周波数でインピーダンスを測定した方が、ＳＯＨや内部温度を精度良く測定できる。よって、第１周波数としては、１ｋＨｚ以下が好ましく、第２周波数としては、１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下が好ましい。

以上により、本発明の第４実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定して測定値から蓄電装置１の内部温度を算出するので、蓄電装置１の電解質Ｅ１のイオンがこの第２周波数に対して追従することはなく、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。このため、蓄電装置１の劣化状態（ＳＯＨ）や充電状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが測定値に反映されることがない。このことにより、温度にのみ依存する蓄電装置１の内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。従って、この正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定することができ、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。

本発明の第４実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第４実施形態では、測定システムを用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

［第５実施形態］
図８は、本発明の第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０５のブロック図である。第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、蓄電装置１に与えられたパルスから周波数成分に変換する変換部３を設けている点が異なる。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図８に示す蓄電装置１の態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０５を用いて行う方法である。この測定システム１０５は、図８に示すように、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、スイッチ・オン等のトリガーＴＲから蓄電装置１にパルス信号が与えられた際に蓄電装置１の電圧及び電流の波形を周波数成分に変換する変換部３と、パルスが印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、入力された第２周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

上述したトリガーＴＲとして、例えば自動車の場合、エンジン始動時のスイッチ・オンや、回生ブレーキがかけられた時の充電時、蓄電装置１の急速充電時等が挙げられる。この際に発生するパルス信号が蓄電装置１に与えられるが、このパルス信号によって蓄電装置１に誘起される過渡応答信号を、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換することができる。パルス信号に含まれる周波数成分の中から、蓄電装置１のイオンが追従し難い第２周波数を選択し、この第２周波数における蓄電装置１の内部インピーダンスを算出し、算出した値を測定値とすることにより、イオンの挙動の違いによる温度誤差が測定されることはない。このため、蓄電装置１の充電状態（ＳＯＨ）や劣化状態（ＳＯＣ）の違いによるイオンの挙動の違いが大きく測定値に反映されることがないので、蓄電装置１の内部温度を正確に測定することができる。そして、本発明の第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定する。このことにより、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。

以上により、本発明の第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の電解質Ｅ１のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。

また、蓄電装置１に与えられたパルス信号によって蓄電装置１に誘起された過渡応答信号からのフーリエ変換を利用して、イオンが追従し難い第２周波数における内部インピーダンスの算出値を測定値としたので、蓄電装置１に高い周波数の信号を付与するための交流信号源を設ける必要がなく、蓄電装置１に対して新たに高い周波数の信号を与える必要もない。このことにより、測定のための交流信号源を準備する必要がなく、本発明の第５実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を用いた蓄電装置１の製造コストを下げることができる。

本発明の第５実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第５実施形態では、測定システム１０５を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

［第６実施形態］
図９は、本発明の第６実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０６のブロック図である。第６実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、負荷ＦＲ４及び充電回路１１で生じる高周波数のノイズを除去するためのローパスフィルタ１２ａ，１２ｂを用いる点が異なる。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第６実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図９に示す蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０６を用いて行う方法である。測定システム１０６は、図９に示すように、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、蓄電装置１に第２周波数の信号を付与するための交流信号源部５Ｈと、それらの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、交流信号源部５Ｈから入力される第２周波数の信号と、電流検出部４及び電圧検出部６で検出される電流及び電圧とを用いて蓄電装置１の内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

蓄電装置１には、スイッチＳＷａを介して、電力の供給先である負荷ＦＲ４と、蓄電装置１を充電する充電回路１１とが接続されている。スイッチＳＷａにより、蓄電装置１の放電時には蓄電装置１と負荷ＦＲ４とが接続され、蓄電装置１の充電時には蓄電装置１と充電回路１１とが接続される。負荷ＦＲ４は、代表的には、蓄電装置１の直流電力を交流電力に変換するインバータなどの電力変換装置である。負荷ＦＲ４には、リップル電流を抑制するためのキャパシタＣ１４が並列に接続されている。

負荷ＦＲ４には、ローパスフィルタ１２ａが直列に接続されている。ローパスフィルタ１２ａは、負荷ＦＲ４と蓄電装置１との間に設けられており、負荷ＦＲ４において発生する信号の高周波数成分（ノイズ）を除去する。なお、ローパスフィルタ１２ａは、リップル電流を抑制するためのキャパシタＣ１４より蓄電装置１側に設けられている。同様に、充電回路１１には、ローパスフィルタ１２ｂが直列に接続されている。ローパスフィルタ１２ｂは、充電回路１１と蓄電装置１との間に設けられており、充電回路１１において発生する信号の高周波数成分（ノイズ）を除去する。

測定システム１０６において、内部温度を測定するために用いられる信号の第２周波数は、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂの通過帯域より高くなっている。つまり、負荷ＦＲ４や充電回路１１で発生する信号の高周波数成分（ノイズ）は、ローパスフィルタ１２ａ，１２ｂで除去されて、電流検出部４及び電圧検出部６の検出精度に影響を与えない。このため、負荷ＦＲ４や充電回路１１からの信号による内部温度の測定精度の低下を防止できる。そして、本発明の第６実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出したのち、上述した正確な内部温度を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定する。このことにより、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。

以上により、本発明の第６実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置１の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。

また、蓄電装置１に接続される充電回路１１と蓄電装置１との間にローパスフィルタ１２ｂを設けるので、充電回路１１で生じる内部温度測定用の信号の第２周波数のノイズを除去できる。このため、充電回路１１からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、蓄電装置１に接続される負荷ＦＲ４と蓄電装置１との間にローパスフィルタ１２ａを設けるので、負荷ＦＲ４で生じる内部温度測定用の信号の第２周波数のノイズを除去できる。このため、負荷ＦＲ４からのノイズによる内部インピーダンスの測定精度の低下を防止して、温度の算出精度を高く維持できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の第６実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第６実施形態では、測定システム１０６を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

［第７実施形態］
図１０は、本発明の第７実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０７のブロック図である。第７実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、負荷ＦＲ５で発生する高周波数の信号を用いて蓄電装置１の内部インピーダンスを測定する点が異なる。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第７実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図１０に示す蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０７を用いて行う方法である。測定システム１０７には、図１０に示すように、蓄電装置１から電力が供給される負荷ＦＲ５が接続されている。負荷ＦＲ５は、代表的には、蓄電装置１の直流電力を交流電力に変換するインバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどの電力変換器１７であり、スイッチ周波数の固定されたスイッチ電源（図示していない）を備えている。電力変換器１７（負荷ＦＲ５）は、蓄電装置１の内部温度の測定に適した高周波数（第２周波数）の信号でスイッチング動作を行っており、そのスイッチング動作に伴う第２周波数の信号（雑音）を測定に用いるように構成されている。

また、測定システム１０７は、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、電力変換器１７（負荷ＦＲ５）のスイッチ電源からの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、電力変換器１７（負荷ＦＲ５）から入力された第２周波数の信号と、電流検出部４及び電圧検出部６で検出された電流及び電圧とを用いて蓄電装置１の内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

以上により、本発明の第７実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣを補正し、ＳＯＨ或いはＳＯＣを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨ或いはＳＯＣを求めることができる。特に、蓄電装置１の内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、温度にのみ依存する蓄電装置１の電子伝導性の抵抗を測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ或いは初期ＳＯＣの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨ或いはＳＯＣを正確に検知することができる。

また、蓄電装置１に接続される電力変換器１７（負荷ＦＲ５）のスイッチ電源から生じる第２周波数の信号を用いて、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定するので、第１実施形態の測定システム１０１，１０３，１０６で用いた交流信号源部５Ｈを設ける必要がない。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、本発明の第７実施形態の蓄電装置１の状態検知方法に用いる測定システム１０７に要するコストを低減できる。

本発明の第７実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第７実施形態では、測定システム１０７を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

［第８実施形態］
図１１は、本発明の第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０８のブロック図である。図１２は、本発明の第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法を説明する図であって、電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、第１実施形態に対し、第２周波数における電流の位相と電圧の位相とを揃えるための位相補償回路１４を用いる点が異なる。なお、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、図１１に示す蓄電装置１の状態（ＳＯＨ、ＳＯＣ）を測定するための測定システム１０８を用いて行う方法である。測定システム１０８は、図１１に示すように、蓄電装置１に第１周波数の交流信号若しくは直流信号を付与するための信号源部５Ｌと、蓄電装置１に第２周波数の信号を付与するための交流信号源部５Ｈと、交流信号源部５Ｈからの信号が印加された際に蓄電装置１で観測される電流及び電圧を検出する電流検出部４及び電圧検出部６と、入力された第２周波数の信号と検出された電流及び電圧とを用いて蓄電装置１の内部温度を算出する内部温度算出部７と、入力された第１周波数の信号と検出された電流及び電圧とを使用して蓄電装置１の状態を算出する状態算出部８と、内部温度算出部７で算出された内部温度を用いて、状態算出部８で算出された状態を補正し推定する状態検出部９と、を備えている。

蓄電装置１には、交流信号源部５Ｈからの第２周波数の信号で生じる電流及び電圧の位相を揃えるための位相補償回路１４が接続されている。通常、蓄電装置１の内部インピーダンスを求めるには、電流と電圧との位相差を計測するために時間分解能の高い電流検出部４及び電圧検出部６が必要となる。これに対して、本発明の第８実施形態の測定システム１０８では、位相補償回路１４によって第２周波数における電流と電圧との位相が揃えられるので、電流検出部４及び電圧検出部６の時間分解能が高くなくとも、蓄電装置１の内部インピーダンスの抵抗成分（実部）を精度良く計測できる。また、電流と電圧の位相差を算出する必要がないので、蓄電装置１の内部インピーダンスをリアルタイムに計測できる。

位相補償回路１４は、蓄電装置１と位相補償回路１４とで、前記第２周波数に共振する直列共振回路を構成するように設けられるのが好ましい。これにより、蓄電装置１の第２周波数における誘導性リアクタンスによって、第２周波数で直列共振する容量性リアクタンスを有するように構成される。この場合、共振周波数においてインピーダンスの虚部を０にできるので、この共振周波数（第２周波数に相当）の信号を用いれば、蓄電装置１の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出できる。

また、本発明の第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法に用いられる第２周波数において、蓄電装置１のインピーダンスはインダクタンス成分が支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となるため、位相補償回路１４は、キャパシタ（図示していない）を含んで構成されることが好ましい。この場合、簡単な構成の位相補償回路１４で、電流と電圧との位相を揃えることができる。

図１２は、蓄電装置１と位相補償回路１４とで構成される共振回路により、第２周波数における電流の位相と電圧の位相とが揃う様子を示すグラフである。図１２では、交流信号源部５Ｈを定電流源として、周波数が３００ｋＨｚで、最大値及び最小値が±２０ｍＡの交流電流を発生させた場合を例示している。図１２に示すように、位相補償回路１４を用いることで、電流（破線）の位相と電圧（実線）の位相とが揃えられるのが良く分かる。

以上により、本発明の第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法では、蓄電装置１の第１の周波数に対する内部抵抗の測定値から蓄電装置１の初期ＳＯＨを算出し、蓄電装置１の内部インピーダンスのインピーダンス測定値から内部温度を算出し、内部温度の算出値を用いて、初期ＳＯＨを補正し、ＳＯＨを推定するので、算出した内部温度に基づく補正ができ、正確なＳＯＨを求めることができる。特に、蓄電装置１の内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的、つまりリアクタンス成分が誘導性となる第２周波数の信号で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定しているので、イオンの挙動による影響が十分に低減された状態で内部インピーダンスを測定でき、蓄電装置１の内部温度をより正確に測定することができる。このため、正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨの補正ができる。これらのことにより、蓄電装置１のＳＯＨを正確に検知することができる。

また、蓄電装置１に接続される位相補償回路１４により、電流の位相と電圧の位相とを揃えることで、検出装置の性能が高くなくとも、蓄電装置１の内部インピーダンスを精度良く計測できる。このため、温度測定精度を高く維持しつつ、測定システム１０８に要するコストを低減できる。

また、蓄電装置１の誘導性リアクタンスと位相補償回路１４の容量性リアクタンスとで、第２周波数に共振する共振回路が構成されることで、この共振周波数においてインピーダンスの虚部を０にできる。このため、共振周波数の信号により、蓄電装置１の内部インピーダンスの抵抗成分のみを検出可能である。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、位相補償回路１４は、キャパシタを含んで構成されるので、簡単な構成の位相補償回路１４で、電流の位相と電圧の位相とを揃えることができる。このことにより、位相補償回路１４を安価に作製することができ、本発明の第８実施形態の蓄電装置１の状態検知方法に用いる測定システム１０８に要するコストを低減できる。

本発明の第８実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第８実施形態では、測定システム１０８を用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

［第９実施形態］
第９実施形態の蓄電装置１の状態検知方法は、例えば、図９に示す測定システム１０６において、蓄電装置１のインピーダンスが、蓄電装置１側から見た充電回路１１のインピーダンスより小さくなる条件で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定する。また、例えば、図１０に示す測定システム１０７において、蓄電装置１のインピーダンスが、蓄電装置１側から見た負荷のインピーダンスより小さくなる条件で、蓄電装置１の内部インピーダンスを測定する。

具体的には、蓄電装置１のインピーダンスをＺ１、蓄電装置１側から見た負荷のインピーダンスをＺ２、蓄電装置１側から見た充電回路１１のインピーダンスをＺ３として、測定に用いられる第２周波数において、Ｚ１＜Ｚ２、またはＺ１＜Ｚ３を満たすようにする。この場合、蓄電装置１以外の構成の影響は小さくなるので、内部インピーダンスの測定精度を高めることができる。その結果、高い温度測定精度を実現できる。

また、蓄電装置１のインピーダンスが充電回路１１のインピーダンスより小さくなる第２周波数の信号で蓄電装置１の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において充電回路１１の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

また、蓄電装置１のインピーダンスが負荷のインピーダンスより小さくなる第２周波数の信号で蓄電装置１の内部インピーダンスを測定するので、内部インピーダンスの測定において負荷の影響が小さくなる。このため、内部インピーダンスの測定精度を高め、高精度に温度を算出できる。このことにより、より正確な内部温度に基づき、初期ＳＯＨ及び初期ＳＯＣの補正ができ、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣをより一層正確に検知することができる。

本発明の第９実施形態に係る構成及び方法は、他の実施形態に係る構成及び方法と適宜組み合わせて実施できる。また、第９実施形態では、測定システムを用いて、蓄電装置１のＳＯＨ及びＳＯＣを検知するための検知方法を述べてきたが、ＳＯＨ及びＳＯＣを一緒に検知することに限らず、ＳＯＨのみ或いはＳＯＣのみについての検知方法も含まれる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
図１３は、本発明の第１実施形態の蓄電装置１の状態検知方法の変形例１を説明する図であって、蓄電装置１の内部温度を測定するための測定システムＣ１０１のブロック図である。上記第１実施形態の測定システム１０１の測定系に、図１３に示すように、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２及びダミーロードＤＲを設けた測定システムＣ１０１であっても良い。これによれば、測定の際に負荷ＦＲ１の影響を受ける場合は、負荷ＦＲ１を駆動しなくても良いタイミングで、スイッチＳＷ１を開きスイッチＳＷ２を閉じて測定することにより、より精度が高い測定値を得ることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１蓄電装置
４電流検出部
５Ｈ交流信号源部
５Ｌ信号源部
６電圧検出部
７内部温度算出部
８状態算出部
９状態検出部
１１充電回路
１２ａ、１２ｂローパスフィルタ
１４位相補償回路
１７電力変換器
１０１、１０３、１０５、１０６、１０７、１０８、Ｃ１０１測定システム
Ａ１正極集電体
Ｃ１負極集電体
Ｅ１電解質
Ｓ１セパレータ
ＦＲ１、ＦＲ４、ＦＲ５負荷

Claims

蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置のイオンが追従できる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、
前記蓄電装置のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＨを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
１ｋＨｚ以下の第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＨを算出し、
１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＨを補正し、前記ＳＯＨを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
前記内部抵抗の測定時のＳＯＣが、毎回ほぼ同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置の満充電完了後に、所定時間以内に前記内部抵抗を測定することを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い小さくなる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスが温度の上昇に伴い大きくなる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのキャパシタンス成分が、インダクタンス成分より支配的となる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、
前記蓄電装置の前記内部インピーダンスのインダクタンス成分が、キャパシタンス成分より支配的となる第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
前記蓄電装置内のイオンが追従できる第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、
前記蓄電装置内のイオンが追従し難い第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
蓄電装置の内部インピーダンスから前記蓄電装置のＳＯＣを推定する蓄電装置の状態検知方法において、
１ｋＨｚ以下の第１周波数の信号で、前記蓄電装置の内部抵抗を測定し、前記内部抵抗の測定値から前記蓄電装置の初期ＳＯＣを算出し、
１０ｋＨｚ以上の第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定し、前記内部インピーダンスのインピーダンス測定値から前記蓄電装置の内部温度を算出し、
前記内部温度の算出値を用いて、前記初期ＳＯＣを補正し、前記ＳＯＣを推定することを特徴とする蓄電装置の状態検知方法。
前記内部抵抗の測定を電流が大きく変化した前後で行い、測定された前後の測定値から前記内部抵抗を求めることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置は、車両に搭載され、
前記内部抵抗の測定時に前記車両が停車していることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置は、正極集電体、電解質、セパレータ及び負極集電体を有し、
前記第２周波数は、前記正極集電体、前記電解質、前記セパレータ及び前記負極集電体の少なくとも一つが電子伝導性の抵抗として測定される周波数であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置に与えられたパルスが誘起する過渡応答に対して、フーリエ変換を利用して周波数成分に変換し、前記第２周波数における前記内部インピーダンスを算出し、算出した値を前記インピーダンス測定値としたことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置が二次電池であることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置に接続される充電回路と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記充電回路で生じる信号の前記第２周波数のノイズを除去することを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置に接続される負荷と前記蓄電装置との間に設けられるローパスフィルタにより、前記負荷で生じる信号の前記第２周波数のノイズを除去することを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置に接続される電力変換器のスイッチ電源から生じる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される充電回路のインピーダンスより小さくなる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の前記内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置のインピーダンスが前記蓄電装置側から見た前記蓄電装置に接続される負荷のインピーダンスより小さくなる前記第２周波数の信号で、前記蓄電装置の内部インピーダンスを測定することを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置に接続される位相補償回路により、前記第２周波数の信号による電流の位相と電圧の位相とが揃えられることを特徴とする請求項１ないし請求項２０のいずれかに記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記蓄電装置と前記位相補償回路とにより、共振回路が構成されることを特徴とする請求項２１に記載の蓄電装置の状態検知方法。
前記位相補償回路は、キャパシタを備えることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の蓄電装置の状態検知方法。