JP2016080477A - 蓄電素子の性能低下検知装置、性能低下検知方法及び蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池などの蓄電素子において、急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる性能低下検知装置を提供する。【解決手段】蓄電素子２００の性能低下開始状態を検知する性能低下検知装置１００であって、蓄電素子２００の第一累積使用期間が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量とし、第一累積使用期間よりも長い第二累積使用期間が経過した第二時点における所定の電圧区間での容量を第二区間容量とし、第一区間容量と第二区間容量との差を区間容量変化量とし、第二累積使用期間と第一累積使用期間との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量とし、区間容量変化量を時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する性能低下判定部１３０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を検知する性能低下検知装置、性能低下検知方法、及び蓄電素子と性能低下検知装置とを備える蓄電システムに関する。

リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、ノートパソコンや携帯電話などのモバイル機器の電源として用いられてきたが、近年、電気自動車の電源など、幅広い分野で使用されるようになってきた。特に、蓄電素子を電気自動車の電源として使用する場合には、長期の寿命性能が要求されている。また、このような蓄電素子は、電気自動車の電源として使用された後に、ロードレベリング（電力負荷平準化）用の電源として二次使用されることが期待されている。

このため、蓄電素子の劣化状態を把握することが必要であり、従来、蓄電素子の状態を精度良く検知することができる技術が提案されている。特許文献１では、二次電池の開回路電圧が第一電圧から第二電圧に変化したときの電池容量を取得し、当該電池容量と二次電池の劣化に応じて変化する満充電容量との対応関係から、現時点での二次電池の劣化状態を把握する技術が開示されている。また、特許文献２には、リチウムイオン電池を一定の電力値で連続的に充電および放電させ、電池の電圧変化に関する情報に基づいて電池の劣化状態を判定する技術が開示されている。

特開２０１３−５３９４３号公報 特開２０１０−６０４０８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、現状の電池の劣化状態を把握することができるものの、電池の急激な劣化を事前に検知することはできないという問題がある。さらに、特許文献１に開示された技術では、上記電池容量を取得するためには、二つの開回路電圧を知る必要があり、これらの開回路電圧の取得には時間がかかる。

すなわち、特にハイブリッド自動車や電気自動車用途で使用されるリチウムイオン二次電池では、寿命末期に電池性能が急激に低下するため、電池性能の急激な低下が生じ始める状態を精度良く検知することが極めて重要である。しかし、上記従来の技術では、当該電池性能の急激な低下を事前に精度良く検知することは困難である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる性能低下検知装置、性能低下検知方法及び蓄電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子の性能低下検知装置は、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する性能低下検知装置であって、前記蓄電素子の使用期間の累積値である第一累積使用期間が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量とし、前記第一累積使用期間よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間が経過した第二時点における前記所定の電圧区間での容量を第二区間容量とし、前記第一区間容量と前記第二区間容量との差を区間容量変化量とし、前記第二累積使用期間と前記第一累積使用期間との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量とし、前記区間容量変化量を前記時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する性能低下判定部を備える。

これによれば、性能低下検知装置は、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子が性能低下開始状態であると判定する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において、蓄電素子の性能が急激に低下し始めることを見出した。このため、当該性能低下検知装置によれば、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

また、さらに、前記区間容量変化量と前記時間変化量とを取得する変化量取得部と、前記区間容量変化速度の時間的な変化量を算出する変化量算出部とを備え、前記変化量算出部は、前記変化量取得部において互いに異なる累積使用期間が経過した４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより取得された前記区間容量変化量を、前記累積使用期間の短いものから順に第一区間容量変化量、第二区間容量変化量及び第三区間容量変化量とし、前記変化量取得部において当該３つの前記区間容量変化量のそれぞれに対応して取得された前記時間変化量を第一時間変化量、第二時間変化量及び第三時間変化量とし、前記３つの区間容量変化量と当該３つの前記時間変化量とを対応させて取得した３つの前記区間容量変化速度を、前記累積使用期間の短いものから順に、第一区間容量変化速度、第二区間容量変化速度及び第三区間容量変化速度とし、前記第二区間容量変化速度から前記第一区間容量変化速度を減じることにより第一の前記変化量を算出し、前記第三の区間容量変化速度から前記第二の区間容量変化速度を減じることにより第二の前記変化量を算出し、前記性能低下判定部は、前記第二の変化量の符号が、前記第一の変化量の符号に対して変化した場合に、前記第三区間容量変化速度が取得される時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定することにしてもよい。

ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、第二の変化量の符号が第一の変化量の符号に対して変化した場合に、第三区間容量変化速度が取得される時点において、蓄電素子の性能が急激に低下し始めることを見出した。このため、当該性能低下検知装置によれば、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

また、前記変化量取得部は、前記４つの時点のそれぞれにおいて、前記所定の電圧区間での区間容量を取得する区間容量取得部と、前記４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、前記第一区間容量変化量、前記第二区間容量変化量及び前記第三区間容量変化量を算出する区間容量変化量算出部とを備えることにしてもよい。

これによれば、性能低下検知装置は、４つの時点のそれぞれにおいて所定の電圧区間での区間容量を取得し、第一区間容量変化量、第二区間容量変化量及び第三区間容量変化量を算出する。このため、性能低下検知装置は、蓄電素子の初期状態から任意の累積使用期間が経過した時点での区間容量変化量を、当該時点においてメモリに記憶しておくなどにより、区間容量変化量を容易に取得することができる。

また、前記変化量取得部は、前記４つの時点に対応した前記累積使用期間のそれぞれを取得する時間取得部と、前記４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、前記第一時間変化量、前記第二時間変化量及び前記第三時間変化量を算出する時間変化量算出部とを備えることにしてもよい。

これによれば、性能低下検知装置は、４つの時点のそれぞれにおける累積使用期間を取得し、第一時間変化量、第二時間変化量及び第三時間変化量を算出する。このため、性能低下検知装置は、蓄電素子の初期状態から任意の累積使用期間が経過した時点での時間変化量を、当該時点においてメモリに記憶しておくなどにより、時間変化量を容易に取得することができる。

また、前記所定の電圧区間は、上限電圧と下限電圧とで規定された電圧区間であり、前記第一区間容量及び前記第二区間容量は、それぞれ、前記上限電圧と前記下限電圧との間において所定の電流で通電した場合の容量であり、前記性能低下判定部は、前記下限電圧を３．７５Ｖ以下として算出された前記区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定することにしてもよい。

ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、所定の電圧区間における下限電圧を３．７５Ｖ以下とし、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において、蓄電素子の性能が急激に低下し始めることを見出した。このため、当該性能低下検知装置によれば、蓄電素子の蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

なお、本発明は、このような蓄電素子の性能低下検知装置として実現することができるだけでなく、蓄電素子と、当該蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を検知する性能低下検知装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。また、本発明は、性能低下検知装置が行う特徴的な処理をステップとする性能低下検知方法としても実現することができる。また、本発明は、性能低下検知装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、性能低下検知方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子において、急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置を備える蓄電システムの外観図である。 本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置の機能的な構成を示すブロック図である。 蓄電素子の放電容量と電圧との関係を表すグラフである。 累積使用期間（サイクル数）と放電容量との関係により蓄電素子の劣化状態を検知できることを説明するグラフである。 本発明の実施の形態に係る性能低下検知方法を説明する動作フローチャートである。 区間容量変化速度の変化量を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 累積使用期間（サイクル数）と区間容量変化速度との関係を表す特性の一例を示す図である。 区間容量変化速度の変化量の符号を判定する処理の一例を示すフローチャートである。 区間電圧の電圧範囲が４．２０〜２．８５Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎのサイクル数依存性を表すグラフである。 比較例１−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例１−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例１−３におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７５Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎのサイクル数依存性を表すグラフである。 実施例１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例２−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例２−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎのサイクル数依存性を表すグラフである。 実施例２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例３−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例３−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．８０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎのサイクル数依存性を表すグラフである。 比較例４−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例４−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 比較例４−３におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 実施例３（ａ＝０．４４）におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 実施例３（ａ＝０．５８）におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。 リチウムイオン電池における容量の使用期間依存性を表すグラフである。 所定のリチウムイオン電池についての容量変化量とサイクル数の平方根との関係を表すグラフである。 所定のリチウムイオン電池についての容量変化量の２乗値とサイクル数との関係を表すグラフである。 所定のリチウムイオン電池についての容量変化量の２乗値とサイクル数との関係を表すグラフにおける線分の傾きの算出を説明する図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置、及び当該性能低下検知装置を備える蓄電システムについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

［１．蓄電システムの構成］
まず、蓄電システム１０の構成について、説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置１００を備える蓄電システム１０の外観図である。

同図に示すように、蓄電システム１０は、性能低下検知装置１００と、複数（同図では６個）の蓄電素子２００と、性能低下検知装置１００及び複数の蓄電素子２００を収容する収容ケース３００とを備えている。

性能低下検知装置１００は、複数の蓄電素子２００の上方に配置され、複数の蓄電素子２００の電池性能の急激な低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する回路を搭載した回路基板である。具体的には、性能低下検知装置１００は、複数の蓄電素子２００に接続されており、複数の蓄電素子２００から情報を取得して、複数の蓄電素子２００の性能低下開始状態を検知する。

なお、ここでは、性能低下検知装置１００は複数の蓄電素子２００の上方に配置されているが、性能低下検知装置１００はどこに配置されていてもよい。この性能低下検知装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。

蓄電素子２００は、正極と負極とを有する非水電解質二次電池などの二次電池である。また、同図では６個の矩形状の蓄電素子２００が直列に配置されて組電池を構成している。なお、蓄電素子２００の個数は６個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また蓄電素子２００の形状も特に限定されない。

蓄電素子２００は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の正極基材箔上に正極活物質層が形成された正極と、銅や銅合金などからなる長尺帯状の負極基材箔上に負極活物質層が形成された負極とを有している。ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

ここで、蓄電素子２００は、正極活物質としてリチウム遷移金属酸化物を含むリチウムイオン二次電池であるのが好ましい。正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ_ｘＭＯ_ｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_３、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＣｏ_{（１−ｙ）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_ｚＣｏ_{（１−ｙ−ｚ）}Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭｎ_{（２−ｙ）}Ｏ_４等）、Ｌｉ_ｗＭｅ_ｘ（ＸＯ_ｙ）_ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖを表す）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＰＯ_４Ｆ等）が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質においては、これら化合物の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

また、蓄電素子２００は、負極活物質表面に形成される被膜がリチウムを補足する性質を有する負極を備えた非水電解質電池であれば、本発明を高精度に適用できる。即ち、非水電解質電池に用いられる負極活物質としては、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等のチタン酸リチウム、グラファイト（黒鉛）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）等の炭素質材料、低温焼成易黒鉛化性炭素、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、ＳｎやＳｉ等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる 。これらの中でもグラファイトは、金属リチウムに極めて近い作動電位を有し、高い作動電圧での充放電を実現できるため負極活物質として好ましく、例えば、ＭＣＭＢ（Ｍｅｓｏｃａｒｂｏｎ ｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ）等の人造黒鉛、天然黒鉛が好ましい。特に、負極活物質粒子表面を不定形炭素等で修飾してあるグラファイトは、充電中のガス発生が少ないことから望ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。

［２．性能低下検知装置の構成］
次に、性能低下検知装置１００の詳細な機能構成について、説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。

性能低下検知装置１００は、蓄電素子２００の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する装置である。同図に示すように、性能低下検知装置１００は、変化量取得部１１０、変化量算出部１２０、性能低下判定部１３０及び記憶部１５０を備えている。また、変化量取得部１１０は、時間取得部１１１と、時間変化量算出部１１２と、区間容量取得部１１３と、区間容量変化量算出部１１４とを備える。また、記憶部１５０は、蓄電素子２００が性能低下開始状態であるか否かを判定するための判定用データ１５１を記憶している。

変化量取得部１１０は、蓄電素子２００の区間容量変化量ΔＱと時間変化量√Δｔとを取得する。ここで、時間変化量√Δｔとは、蓄電素子２００の使用期間の累積値である第一累積使用期間ｔ１と、第一累積使用期間ｔ１よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間ｔ２との差の平方根（√（ｔ２−ｔ１））である。また、区間容量変化量ΔＱとは、第一累積使用期間ｔ１が経過した第一時点における所定の電圧区間ΔＶでの容量である第一区間容量Ｑ１と、第二累積使用期間ｔ２が経過した第二時点における所定の電圧区間ΔＶでの容量である第二区間容量Ｑ２との差の絶対値（｜Ｑ１−Ｑ２｜）である。

時間取得部１１１は、第一累積使用期間ｔ１と第二累積使用期間ｔ２とを取得する。時間変化量算出部１１２は、時間取得部１１１により取得された第一累積使用期間ｔ１及び第二累積使用期間ｔ２から、時間変化量√Δｔ（＝√（ｔ２−ｔ１））を算出する。

区間容量取得部１１３は、第一区間容量Ｑ１と第二区間容量Ｑ２とを取得する。区間容量変化量算出部１１４は、区間容量取得部１１３により取得された第一区間容量Ｑ１及び第二区間容量Ｑ２から、区間容量変化量ΔＱ（＝｜Ｑ１−Ｑ２｜）を算出する。

変化量算出部１２０は、区間容量変化量ΔＱを時間変化量√Δｔで除した値である区間容量変化速度ΔＱ／√Δｔの時間的な変化量を算出する。

記憶部１５０の判定用データ１５１には、過去の時点における累積使用期間及び区間容量が予め書き込まれている。そして、変化量算出部１２０は、過去の時点における累積使用期間及び区間容量を判定用データ１５１から読み出すことで取得する。

なお、性能低下検知装置１００は記憶部１５０を備えていなくてもよく、変化量取得部１１０は、他の機器から蓄電素子２００の累積使用期間及び区間容量を取得することにしてもよい。また、累積使用期間及び区間容量がプログラムや回路構成などによって変化量取得部１１０に組み込まれていたりしていてもかまわない。

以下、性能低下判定部１３０が、第二時点において、蓄電素子２００の性能低下開始状態を判定する手順の一例を説明する。

まず、変化量取得部１１０は、蓄電素子２００の第二時点における第二累積使用期間ｔ２及び第二区間容量Ｑ２を取得する。具体的には、区間容量取得部１１３は、第二時点において蓄電素子２００を所定の電圧区間で充電または放電させることにより、蓄電素子２００の通電容量を第二区間容量Ｑ２として取得する。また、時間取得部１１１は、第二累積使用期間ｔ２を取得する。

ここで、記憶部１５０の判定用データ１５１には、蓄電素子２００の第一時点における第一累積使用期間ｔ１及び第一区間容量Ｑ１が事前に書き込まれている。

次に、変化量取得部１１０は、判定用データ１５１から、第二時点の直前である第一時点における第一累積使用期間ｔ１及び第一区間容量Ｑ１を読み出す。時間変化量算出部１１２は、読み出された第一累積使用期間ｔ１と取得された第二累積使用期間ｔ２とから、第一時点と第二時点との間における時間変化量（√Δｔ＝√（ｔ２−ｔ１））を算出する。また、区間容量変化量算出部１１４は、読み出された第一区間容量Ｑ１と取得された第二区間容量Ｑ２とから、第一時点と第二時点との間における区間容量変化量（ΔＱ＝Ｑ１−Ｑ２）を算出する。

次に、変化量算出部１２０は、第一時点と第二時点との間の区間容量変化速度（（Ｑ１−Ｑ２）／√（ｔ２−ｔ１））と、第一時点と当該第一時点の直前の時点との間の区間容量変化速度との差である変化量を算出する。

最後に、性能低下判定部１３０は、変化量算出部１２０で算出された上記変化量の符号が時間的に変化した場合に、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する。

［３．蓄電素子の性能低下特性］
ここで、蓄電素子２００の性能低下特性について説明する。

図３は、蓄電素子の放電容量と電圧との関係を表すグラフである。具体的には、図３は、蓄電素子２００を放電した場合の電圧と放電容量との関係を示すグラフである。同図には、蓄電素子２００の累積使用期間を充放電サイクルとして表しており、累積使用期間の短いものから順に、ｐサイクル、ｑサイクル及びｒサイクル（ｐ＜ｑ＜ｒ）となっている。

図３に示すように、蓄電素子２００を放電した場合の電圧と放電容量との関係において、ｐサイクルからｒサイクルへと累積使用期間が増加するにつれ、放電容量が低下し劣化が進行している。ここで、図３に示すように、上限電圧（例えば４．２Ｖ）と下限電圧（例えば３．７Ｖ）とで規定される所定の電圧区間を定義し、ｐサイクル時、ｑサイクル時及びｒサイクル時において上限電圧から下限電圧まで放電させた場合の放電容量を、それぞれ、容量Ｑｐ、容量Ｑｑ及び容量Ｑｒとする。

図４は、累積使用期間（サイクル数）と放電容量との関係により蓄電素子の劣化状態を検知できることを説明するグラフである。図４において、横軸は累積使用期間であるサイクル数の平方根を表し、図３におけるｐサイクル、ｑサイクル及びｒサイクルの平方根に相当する。また、縦軸は所定の電圧区間での放電容量を表し、図３における容量Ｑｐ、容量Ｑｑ及び容量Ｑｒに相当する。

リチウムイオン二次電池では、寿命末期に電池性能が急激に劣化するため、当該急激な性能低下が発生した時点（図４の劣化状態）で当該劣化を検知すると、電池の劣化は既に進行しているため当該劣化を十分に補償した動作を実行できない。これに対して、急激な性能低下が発生した時点の前の時点（図４の性能低下開始状態）において、将来到来する劣化状態を精度よく事前検知することにより、当該劣化を補償した動作を実行することが可能となる。

本実施の形態に係る性能低下検知装置１００は、上記容量Ｑｐ、容量Ｑｑ及び容量Ｑｒと、各累積使用期間（サイクル数）とに基づいて、電池性能の急激な低下を事前に精度良く検知するものである。以下、本発明の実施の形態に係る性能低下検知方法について説明する。

［４．性能低下検知方法］
図５は、本発明の実施の形態に係る性能低下検知方法を説明する動作フローチャートである。

まず、変化量算出部１２０は、区間容量変化速度の変化量を算出する（Ｓ１０２）。

次に、性能低下判定部１３０は、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する（Ｓ１０４）。

以上により、性能低下検知装置１００が蓄電素子２００の性能低下開始状態を検知する処理は終了する。

ここで、上記ステップＳ１０２を具体的に説明する。

図６は、区間容量変化速度の変化量を算出する処理の一例を示すフローチャートである。また、図７は、累積使用期間（サイクル数）と区間容量変化速度との関係を表す特性の一例を示す図である。図７の上段に示された表には、累積使用期間が短い順に、サイクルｍ（時点Ｍ）、ｐ（時点Ｐ）、ｑ（時点Ｑ）及びｒ（時点Ｒ）が示され、これらのサイクルに対応して区間容量Ｑｍ、Ｑｐ、Ｑｑ及びＱｒが示されている。なお、ここでは、サイクルｍ、ｐ及びｑに対応した時点Ｍ、Ｐ及びＱは、すでに経過したものとし、性能低下判定部１３０が性能低下開始状態か否かを判断する判断時点は、時点Ｒであるとする。

ステップＳ１０２において、まず、区間容量取得部１１３は、所定の累積使用期間であるサイクルｒが経過した時点Ｒにおいて、所定の電圧区間での区間容量Ｑｒを取得する（Ｓ２０２）。

次に、区間容量変化量算出部１１４は、区間容量取得部１１３により取得された区間容量Ｑｒと、予め取得されているサイクルｑが経過した時点Ｑにおける区間容量Ｑｑとから、区間容量変化量ΔＱｒ（＝｜Ｑｒ−Ｑｑ｜）を算出する。

次に、変化量算出部１２０は、時点Ｒと当該時点Ｒの直前の時点Ｑとの間の区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒ（＝｜Ｑｒ−Ｑｑ｜／√（ｒ−ｑ））を算出する（Ｓ２０４）。具体的には、変化量算出部１２０は、区間容量変化量算出部１１４から区間容量変化量ΔＱｒ（＝｜Ｑｒ−Ｑｑ｜）を取得し、時間変化量算出部１１２から√Δｔｒ（＝√（ｒ−ｑ））を取得することにより、区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒ（＝｜Ｑｒ−Ｑｑ｜／√（ｒ−ｑ））を算出する。

次に、変化量算出部１２０は、ステップＳ２０４で算出した区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒを記憶部１５０に記憶する（Ｓ２０６）。図７の上段に示された表には、サイクルｐ、ｑ及びｒが経過した時点Ｐ、Ｑ及びＲのそれぞれにおいて算出された区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐ、ΔＱｑ／√Δｔｑ及びΔＱｒ／√Δｔｒが示されている。具体的には、時点Ｐにおいて算出された区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐは、時点Ｐ及びと当該時点Ｐの直前の時点Ｍにおける区間容量Ｑｐ及びＱｍならびにサイクル数ｐ及びｍにより算出される。また、時点Ｑにおいて算出された区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑは、時点Ｑ及び当該時点Ｑの直前の時点Ｐにおける区間容量Ｑｑ及びＱｐならびにサイクル数ｑ及びｐにより算出される。また、時点Ｒにおいて算出された区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒは、時点Ｒ及び当該時点Ｒの直前の時点Ｑにおける区間容量Ｑｒ及びＱｑならびにサイクル数ｒ及びｑにより算出される。記憶部１５０の判定用データ１５１には、図７の上段に示された表に相当するデータテーブルが保存されている。

つまり、変化量算出部１２０は、区間容量変化量算出部１１４において互いに異なる累積使用期間が経過した４つの時点Ｍ、Ｐ、Ｑ及びＲのうち隣り合う２つの時点を選択することにより算出された区間容量変化量を、サイクル数の短いものから順に区間容量変化量ΔＱｐ、区間容量変化量ΔＱｑ及び区間容量変化量ΔＱｒとする。また、変化量算出部１２０は、時間変化量算出部１１２において上記３つの区間容量変化量ΔＱｐ、ΔＱｑ及びΔＱｒのそれぞれに対応して取得された時間変化量を時間変化量√Δｔｐ、時間変化量√Δｔｑ及び時間変化量√Δｔｒとする。そして、変化量算出部１２０は、３つの区間容量変化量ΔＱｐ、ΔＱｑ及びΔＱｒと３つの時間変化量√Δｔｐ、√Δｔｑ及び√Δｔｒとを対応させて取得した３つの区間容量変化速度を、累積使用期間の短いものから順に、区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐ、区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑ及び区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒとして算出し、それぞれを、時点Ｐ、Ｑ及びＲにおいて記憶部１５０に記憶する。

ステップＳ１０２において、最後に、変化量算出部１２０は、時点Ｒにおいて、区間容量変化速度の変化量を算出する（Ｓ２０８）。具体的には、変化量算出部１２０は、区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑから区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐを減じることにより第一の変化量を算出する。また、変化量算出部１２０は、区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒから区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑを減じることにより第二の変化量を算出する。

ここで、上記ステップＳ１０４を具体的に説明する。

図８は、区間容量変化速度の変化量の符号を判定する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、性能低下判定部１３０は、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化しているか否かを断定する（Ｓ３０２）。本ステップにおいて、性能低下判定部１３０は、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化していると判断した場合には、蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する（Ｓ３０４）。

図７の下段のグラフは、サイクル数と区間容量変化速度との関係を示している。このグラフにおいて、上記第一の変化量の符号は、時点Ｐにおいて定義された区間容量変化速度を表す点（ｐ、ΔＱｐ／√Δｔｐ）と、時点Ｑにおいて定義された区間容量変化速度を表す点（ｑ、ΔＱｑ／√Δｔｑ）とを結ぶ直線の傾きの符号に相当する。また、上記第二の変化量の符号は、時点Ｑにおいて定義された区間容量変化速度を表す点（ｑ、ΔＱｑ／√Δｔｑ）と、時点Ｒにおいて定義された区間容量変化速度を表す点（ｒ、ΔＱｒ／√Δｔｒ）とを結ぶ直線の傾きの符号に相当する。図７のグラフでは、上記２つの直線の傾きの符号は異なる。つまり、第二の変化量の符号が、第一の変化量の符号に対して変化している。この場合には、性能低下判定部１３０は、区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒが取得される時点Ｒにおいて、蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する。

次に、性能低下判定部１３０は、時点Ｒにおいて蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定した場合に、蓄電素子２００の充電上限電圧を制限する（Ｓ３０６）。つまり、性能低下判定部１３０は、この場合には、蓄電素子２００の充電上限電圧を制限する信号を発して、蓄電素子２００が満充電になる前に蓄電素子２００の充電を停止させる。

また、性能低下判定部１３０は、時点Ｒにおいて蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定した場合に、蓄電素子２００への通電最大電流を制限することにしてもよい（Ｓ３０６）。つまり、性能低下判定部１３０は、この場合には、蓄電素子２００への通電最大電流を制限する信号を発して、蓄電素子２００に流れる電流値が過剰になるのを抑える。

なお、性能低下判定部１３０は、充電上限電圧や通電最大電流を制限する前に、または制限するのに代えて、警告を行ったりしてもよいし、蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定した場合に、蓄電素子２００への充電を停止させることにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置または性能低下検知方法によれば、蓄電素子２００の容量が急激に低下し始めることを事前に検知することで、蓄電素子２００の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

なお、本実施の形態に係る区間容量は、例えば、所定の電圧区間における下限電圧に達するまでの通電電流と通電時間との積に基づいて算出される。

具体例１としては、放電電流値Ｉｃと、満充電状態から下限電圧に達するまでの時間ｔｘとの積から、下限電圧に達するまでの区間容量Ｑｘを算出してもよい。

また、具体例２としては、充電または放電電流Ｉと、上限電圧と下限電圧との間において変化した時の通電時間との積から、所定の電圧区間ΔＶで通電したときの区間容量Ｑｘを算出してもよい。

なお、上記区間容量を算出するにあたり、蓄電システム１０や外部装置が、蓄電素子２００の通電中における通電電流値、電圧、及び時間のデータを取得できるようにしてもよい。具体的には、所定の判定時点において、蓄電素子２００の電圧が、一定時間以上、規定上限電圧以上（満充電状態）または規定下限電圧以下（完全放電状態）、あるいはそれらの間の電圧（半充電状態）で変化しない状態（ＯＣＶ状態）から、規定の通電電流Ｉを通電した時に、予め定めておいた電圧Ｖに達するまでの通電時間tを取得してもよい。

上記具体例１の場合、蓄電システム１０または外部装置に、通電時の電流値、電圧及び通電時間のデータを取得できる装置を搭載しておく。そして、定期点検や車検時に蓄電素子２００を満充電状態にし、当該状態から、定格容量に対して放電電流値Ｉｃで予め定めておいた電圧Ｖに達するまでの時間ｔｘを取得してもよい。

また、上記具体例２の場合、蓄電システム１０に、通電時の電流値、電圧及び通電時間のデータを取得できる装置を搭載しておく。電気自動車に搭載した蓄電素子２００の電圧が半充電状態で一定時間変化しないＯＣＶ状態である場合（例えば、夜間で数時間以上自動車を使用しない場合など）、予め設定された充電または放電電流Ｉが流れる（例えば、一日の自動車の使用が終了した場合には蓄電素子２００を充電するために充電電流を流す）。このとき、電圧が所定の電圧範囲ΔＶで変化した場合、上限電圧または下限電圧に達するまでの時間を取得してもよい。

なお、本実施の形態では、時間変化量は、（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）^０．５（＝Δｔの平方根）としたが、当該時間変化量は、（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）の０．５乗に限定されず、所定の許容量を含む。すなわち、本発明に係る性能低下検知装置１００は、上記時間変化量が第二累積使用期間ｔ_ｎと第一累積使用期間ｔ_ｎ−１との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）である場合に、蓄電素子２００の容量が急激に低下し始めることを事前に検知することが可能である。これにより、蓄電素子２００の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

本願明細書において、本発明について「√」（平方根）を用いて説明するときは、０．５乗に限定されず、ａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を意味するものとする。

また、後述する実施例に示すように、４．０〜４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）付近の充電電位が採用される層状の正極活物質が正極に用いられ、作動電位が金属リチウムの電位に近い負極活物質が負極に用いられた非水電解質二次電池の場合、上記所定の電圧区間の下限電圧を３．７０Ｖ以上３．７５Ｖ以下とすることで、本発明を好適に実施できる。

４．０〜４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）付近の充電電位が採用される層状の正極活物質としては、組成式ＬｉＭｅＯ_２（ＭｅはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＡｌから選択される１種以上を含む遷移金属元素）、あるいは組成式Ｌｉ_１＋αＭｅ’_１−αＯ_２（Ｍｅ’はＣｏ、Ｎｉ及びＭｎを含む遷移金属元素、α＞０）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が挙げられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｙ０．７Ｃｏ_０．３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＣｏ_０．８２Ｎｉ_０．１５Ａｌ_０．０３Ｏ_２、Ｌｉ_１．１８Ｃｏ_０．１０Ｎｉ_０．１６Ｍｎ_０．５５Ｏ_２等が挙げられる。

作動電位が金属リチウムの電位に近い負極活物質としては、グラファイト（黒鉛）等の炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、ＳｎやＳｉ等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。

［５．実施例］
次に、実施例及び比較例を示すことにより、上記の構成を有する性能低下検知装置１００が、蓄電素子２００の性能の急激な低下開始状態を事前に検知できることについて、詳細に説明する。なお、以下の試験では、電池を早期に性能低下に導くために、４５℃電流１ＣｍＡといった過酷な加速試験条件を採用し、７００サイクルの時点で電池の急激な劣化が生じる様子を示した。電気自動車に搭載された非水電解質電池の現実的な使用環境下では、電池の急激な劣化はおよそ１０〜１５年の累積使用期間において生じる。

（５−１）実施例及び比較例に用いた電池の仕様
正極合剤は、正極活物質と結着剤と導電助剤とを含み、正極活物質は、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２で表される層状構造のリチウム遷移金属酸化物を用い、結着剤はポリフッ化ビニリデンを用い、導電助剤はアセチレンブラックを用いた。

負極合剤は、負極活物質と、スチレンブタジエンゴムとカルボキシメチルセルロースとを含み、負極活物質は黒鉛質炭素材料を用いた。

電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）:エチルメチルカーボネート（ＥＭ）＝３０：７０（体積比）の混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／Ｌ添加することで調製した。

（５−２）サイクル試験条件
充電として、４５℃、電流１ＣｍＡ（＝７００ｍＡ）、電圧４．２Ｖ、充電時間３時間という条件の定電流定電圧充電を行った。

放電として、４５℃、電流１ＣｍＡ（＝７００ｍＡ）、終止電圧２．８５Ｖという条件の定電流放電を行った。

なお、充電と放電との間、及び放電と充電との間には、それぞれ、１０分間の休止時間を設けた。

（５−３）放電容量確認試験
充電として、２５℃、電流１ＣｍＡ（＝７００ｍＡ）、電圧４．２Ｖ、充電時間３時間という条件の定電流定電圧充電を行った。

放電として、２５℃、電流１ＣｍＡ（＝７００ｍＡ）という条件において、下限電圧を変化させて定電流放電を行った。放電容量は、上限電圧と下限電圧とで規定された電圧区間で放電した場合の容量である。

なお、充電と放電との間、及び放電と充電との間には、それぞれ、１０分間の休止時間を設けた。

この放電容量確認試験を、０、１５０、３００、５００、及び７００サイクル後の各時点において実施した。

比較例１−１、１−２及び１−３では、上記下限電圧を放電末電圧である２．８５Ｖとした。

実施例１、比較例２−１及び２−２では、上記下限電圧を３．７５Ｖとした。

実施例２、比較例３−１及び３−２では、上記下限電圧を３．７０Ｖとした。

比較例４−１及び４−２、ならびに比較例４−３では、上記下限電圧を３．８０Ｖとした。

（５−４）時間変化量
区間容量変化速度ΔＱ／√Δｔを評価するに際し、区間容量変化速度の成分パラメータである時間変化量√Δｔとは異なる第１時間差Δｔ及び第２時間差Δ√ｔを用いて区間容量変化速度を評価した。具体的には、第ｎ累積使用期間が経過した第ｔ_ｎ時点、及び、第ｎ累積使用期間よりも使用期間の短い第（ｎ−１）累積使用期間が経過した第ｔ_ｎ−１時点の間の区間容量変化速度を評価するに際し、時間変化量√（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）の代わりに、第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）または第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いた。

また、時間変化量√Δｔは、典型的にはΔｔ^ａ（ａ＝０．５）であるが、当該ａは０．５に限定されない。そこで、時間変化量Δｔ^０．５の代わりに、Δｔ^ａ（０．４０≦ａ≦０．６２）を用いた。

実施例１及び２、ならびに、比較例１−１及び４−１では、時間変化量√Δｔを用いて区間容量変化速度を評価した。

比較例１−２、２−１、３−１及び４−２では、第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いて区間容量変化速度を評価した。

比較例１−３、２−２、３−２及び４−３では、第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いて区間容量変化速度を評価した。

上記実施例及び比較例についての区間電圧範囲及び区間容量変化速度の評価条件をまとめたものを表１に示す。

また、実施例３、及び、比較例５では、時間変化量（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）^ａ（０．４０≦ａ≦０．６２）を用いて区間容量変化速度を評価した。

実施例３及び比較例５についての区間電圧範囲及び区間容量変化速度の評価条件をまとめたものを表２に示す。

（５−５）比較例１−１、１−２及び１−３について
表３に、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜２．８５Ｖ（放電末電圧）である場合の、区間容量Ｑ_ｎ、区間容量変化量ΔＱ_ｎ、時間変化量を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／√Δｔ_ｎ、第１時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ、第２時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δ√ｔ_ｎを示す。

また、図９は、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜２．８５Ｖ（放電末電圧）である場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎ（｜Ｑ_ｎ−Ｑ_ｎ−１｜）のサイクル数依存性を表すグラフである。

図９に示すように、サイクル数が増加するにつれ、区間容量Ｑ_ｎが減少し、区間容量変化量ΔＱ_ｎが上昇している。特にサイクル数が７００サイクルの時点では、区間容量Ｑ_ｎが急激に減少していることが解る。この区間容量変化量ΔＱ_ｎの特性に対して、時間変化量、第１時間差及び第２時間差を用いて区間容量変化速度を評価した。

図１０Ａは、比較例１−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度はサイクル数の増加とともに上昇しているが、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。つまり、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合は変化していない。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量√（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合であっても、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１０Ｂは、比較例１−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。比較例１−１と同様に、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合であっても、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１０Ｃは、比較例１−３におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。比較例１−１と同様に、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いた場合であっても、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

（５−６）実施例１、比較例２−１及び２−２について
表４に、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７５Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ、区間容量変化量ΔＱ_ｎ、時間変化量を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／√Δｔ_ｎ、第１時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ、第２時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δ√ｔ_ｎを示す。

また、図１１は、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７５Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎ（｜Ｑ_ｎ−Ｑ_ｎ−１｜）のサイクル数依存性を表すグラフである。

図１１に示すように、サイクル数が増加するにつれ、区間容量Ｑ_ｎが減少し、区間容量変化量ΔＱ_ｎが上昇している。特にサイクル数が７００サイクルの時点では、区間容量Ｑ_ｎが急激に減少していることが解る。この区間容量変化量ΔＱ_ｎの特性に対して、時間変化量、第１時間差及び第２時間差を用いて区間容量変化速度を評価した。

図１２Ａは、実施例１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は、サイクル数１５０〜３００において減少し、サイクル数３００〜５００において増加している。つまり、サイクル数５００の時点で、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合が変化していることが確認できる。従って、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７５Ｖであり、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量√（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合、蓄電素子２００が急激に劣化する７００サイクルに到達する前の５００サイクルにおいて、当該急激な劣化を事前に検知できる。

図１２Ｂは、比較例２−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は５００サイクルまで減少しており、７００サイクルにおいて区間容量変化速度が増加する。つまり、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合は、５００サイクルまで変化せず、７００サイクルになって変化する。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１２Ｃは、比較例２−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。比較例１−３と同様に、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

（５−７）実施例２、比較例３−１及び３−２について
表５に、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ、区間容量変化量ΔＱ_ｎ、時間変化量を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／√Δｔ_ｎ、第１時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ、第２時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δ√ｔ_ｎを示す。

また、図１３は、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎ（｜Ｑ_ｎ−Ｑ_ｎ−１｜）のサイクル数依存性を表すグラフである。

図１３に示すように、サイクル数が増加するにつれ、区間容量Ｑ_ｎが減少している。特にサイクル数が７００サイクルの時点では、区間容量Ｑ_ｎが急激に減少していることが解る。この区間容量変化量ΔＱ_ｎの特性に対して、時間変化量、第１時間差及び第２時間差を用いて区間容量変化速度を評価した。

図１４Ａは、実施例２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は、サイクル数１５０〜３００において減少し、サイクル数３００〜５００において増加している。つまり、サイクル数５００の時点で、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合が変化していることが確認できる。従って、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７０Ｖであり、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量√（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合、蓄電素子２００が急激に劣化する７００サイクルに到達する前の５００サイクルにおいて、当該急激な劣化を事前に検知できる。

図１４Ｂは、比較例３−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は５００サイクルまで減少しており、７００サイクルにおいて区間容量変化速度が増加する。つまり、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合は、５００サイクルまで変化せず、７００サイクルになって変化する。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１４Ｃは、比較例３−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。比較例２−２と同様に、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

（５−８）実施例２、比較例３−１及び３−２について
表６に、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．８０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ、区間容量変化量ΔＱ_ｎ、時間変化量を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／√Δｔ_ｎ、第１時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ、第２時間差を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δ√ｔ_ｎを示す。

また、図１５は、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．８０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ及び区間容量変化量ΔＱ_ｎ（｜Ｑ_ｎ−Ｑ_ｎ−１｜）のサイクル数依存性を表すグラフである。

図１５に示すように、サイクル数が増加するにつれ、区間容量Ｑ_ｎが減少している。特にサイクル数が７００サイクルの時点では、区間容量Ｑ_ｎが急激に減少していることが解る。この区間容量変化量ΔＱ_ｎの特性に対して、時間変化量、第１時間差及び第２時間差を用いて区間容量変化速度を評価した。

図１６Ａは、比較例４−１におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は５００サイクルまで減少しており、７００サイクルにおいて区間容量変化速度が増加する。つまり、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合は、５００サイクルまで変化せず、７００サイクルになって変化する。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量√（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合であっても、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１６Ｂは、比較例４−２におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。同図に示すように、区間容量変化速度は５００サイクルまで減少しており、７００サイクルにおいて区間容量変化速度が増加する。つまり、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合は、５００サイクルまで変化せず、７００サイクルになって変化する。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第１時間差（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

図１６Ｃは、比較例４−３におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。比較例２−２と同様に、各サイクル数の間での区間容量変化速度の傾きは常に正となっている。従って、区間容量変化速度の成分パラメータとして第２時間差（√ｔ_ｎ−√ｔ_ｎ−１）を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができていない。

（５−９）実施例３及び比較例５について
表７に、区間電圧の電圧範囲が４．２０〜３．７０Ｖである場合の、区間容量Ｑ_ｎ、区間容量変化量ΔＱ_ｎ、時間変化量（ａ＝０．４４）を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ ^０．４４、及び時間変化量（ａ＝０．５８）を成分パラメータとして用いた場合の区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ ^０．５８を示す。

図１７Ａは、実施例３（ａ＝０．４４）におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフであり、図１７Ｂは、実施例３（ａ＝０．５８）におけるサイクル数と区間容量変化速度との関係を表すグラフである。図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、区間容量変化速度は、時間変化量ａが０．４４及び０．５８のいずれにおいても、サイクル数１５０〜３００において減少し、サイクル数３００〜５００において増加している。つまり、サイクル数５００の時点で、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合が変化していることが確認できる。

また、表７には示していないが、区間容量変化速度は、時間変化量ａが０．４０及び０．６０のいずれにおいても、サイクル数５００の時点で、区間容量変化速度の時間的な変化量の符合が変化していることが確認できた。

また、表７には示していないが、比較例５（ａ＝０．６２）における区間容量変化速度は、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量Δｔ_ｎ ^０．６２を用いた場合、７００サイクルに到達する前に、蓄電素子２００の急激な劣化を事前に検知することができなかった。よって、ａの値が０．６０より大きくなると、電池の急激な劣化を事前に検知することができなくなる。

一方、ａの値が０．４０より小さくなると、Δｔ_ｎ ^ａが１に近づくため、区間容量変化速度ΔＱ_ｎ／Δｔ_ｎ ^ａが速度（単位時間あたりの容量変化量）の次元を持たない式に近づくことからもわかるように、測定間隔に大きく依存するようになる。そのため、この指標の値を正確に評価できなくなり、電池の急激な劣化を精度良く事前検知することができなくなる。

以上の結果より、ａの値は０．４０≦ａ≦０．６０であることが好ましい。

（５−１０）実施例及び比較例の評価結果
以上のように、実施例１〜３において、７００サイクルでの急激な放電容量の低下による性能劣化に到達する前の時点である５００サイクルにおいて、当該急激な劣化を事前に検知できる。つまり、区間電圧の下限電圧が３．７５Ｖ以下であって、区間容量変化速度の成分パラメータとして時間変化量（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）^ａ（０．４０≦ａ≦０．６０）を用いた場合に、性能低下検知装置１００は、蓄電素子２００の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

上記のように、本実施の形態では、上記区間容量変化速度の時間的な変化量の符号を、事前の劣化検知パラメータとして用いている。ここで、区間容量Ｑ_ｎの変化をサイクル数の差分のａ乗（典型的には平方根、即ち０．５乗）という時間スケールでみることにより蓄電素子２００の急激な劣化を事前検知できることについて説明する。

図１８は、リチウムイオン電池における容量の使用期間依存性を表すグラフである。同図の左側に示すように、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２などの三成分（Ｍｉ、Ｃｏ及びＭｎ）正極／グラファイト系負極、及び、スピネルＭｎ混合系の三成分正極／グラファイト系負極などで構成されるリチウムイオン電池は、容量低下量Ｑがサイクル数tの平方根に比例して増加する。したがって、Ｑ＝ｋ√t（ｋは定数）が成り立つ。これを変換して、Ｑ^２＝ｋ’t（ｋ’＝ｋ^２）が成り立つ。つまり、サイクル数tと容量低下量Ｑの２乗との間には、直線関係が成り立つ。

図１９Ａは、所定のリチウムイオン電池についての容量変化量とサイクル数の平方根との関係を表すグラフである。また、図１９Ｂは、所定のリチウムイオン電池についての容量変化量の２乗値とサイクル数との関係を表すグラフである。いずれのグラフにおいても、図１８で説明したように、累積使用期間が定常状態（図１９Ａ及び図１９Ｂでは１５０サイクル〜５００サイクル）である場合には、容量低下量Ｑとサイクル数tとの間には、Ｑ＝ｋ√t（ｋは定数）、及び、Ｑ^２＝ｋ’t（ｋ’＝ｋ^２）が成り立っている。ただし、この定常状態からの状態変化、つまり、劣化状態の急激な進行が発生する場合には、定常状態における定数ｋまたはｋ’が変化する。このｋまたはｋ’の変化を高精度に検知することにより、急激な劣化をいち早く検知することが可能となる。ここで、図１９Ａ及び図１９Ｂのグラフを比較すると、５００サイクル付近では、図１９Ｂにおける直線の傾きが上振れしていることが確認できる。つまり、ｋの変化を観測するよりもｋ’の変化を観測する方が、直線の傾きの変化に対する検出能力が高くなる。

図２０は、所定のリチウムイオン電池についての容量変化量の２乗値とサイクル数との関係を表すグラフにおける線分の傾きの算出を説明する図である。同図に示されたＱ^２−ｔ特性の傾きである（ΔＱ（Ｑ_０−Ｑ_ｎ）^２／Δｔ（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を算出することで、電池の急激な劣化を、より高精度に事前検知できる。これは、電池が急激に劣化した場合には容量低下量が上記規則（Ｑ^２＝ｋ’t）から逸脱することによるものである。ただし、上記傾きΔＱ（Ｑ_０−Ｑ_ｎ）^２／Δｔ（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）は、ΔＱ／ √（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）を算出することと等価である。上述したメカニズムにより、区間容量の変化を、サイクル数の差分の平方根という時間スケールでみることにより電池の急激な劣化を高精度に事前検知することが可能となる。

［６．効果など］
以上のように、本発明の実施の形態に係る性能低下検知装置１００は、蓄電素子２００の使用期間の累積値である第一累積使用期間ｔ１が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量Ｑ１とし、第一累積使用期間ｔ１よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間ｔ２が経過した第二時点における所定の電圧区間での容量を第二区間容量Ｑ２とし、第一区間容量Ｑ１と第二区間容量Ｑ２との差を区間容量変化量（ΔＱ＝Ｑ１−Ｑ２）とし、第二累積使用期間ｔ２と第一累積使用期間ｔ１との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量（√Δｔ＝√（ｔ２−ｔ１））とし、区間容量変化量ΔＱを時間変化量√Δｔで除した値である区間容量変化速度ΔＱ／√Δｔの時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定する性能低下判定部１３０を備える。

これによれば、性能低下検知装置は、区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子が性能低下開始状態であると判定する。ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、当該区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において、蓄電素子の性能が急激に低下し始めることを見出した。このため、当該性能低下検知装置によれば、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

また、さらに、区間容量変化量ΔＱと時間変化量√Δｔとを取得する変化量取得部１１０と、区間容量変化速度ΔＱ／√Δｔの時間的な変化量を算出する変化量算出部１２０とを備えてもよい。ここで、変化量算出部１２０は、変化量取得部１１０において互いに異なる累積使用期間が経過した４つの時点Ｍ、Ｐ、Ｑ及びＲのうち隣り合う２つの時点を選択することにより取得された区間容量変化量を、累積使用期間の短いものから順に区間容量変化量ΔＱｐ、区間容量変化量ΔＱｑ及び区間容量変化量ΔＱｒとする。また、上記３つの区間容量変化量ΔＱｐ、ΔＱｑ及びΔＱｒのそれぞれに対応して取得された時間変化量を、時間変化量√Δｔｐ、時間変化量√Δｔｑ及び時間変化量√Δｔｒとする。そして、３つの区間容量変化量ΔＱｐ、ΔＱｑ及びΔＱｒと３つの時間変化量√Δｔｐ、√Δｔｑ及び√Δｔｒとを対応させて取得した３つの区間容量変化速度を、累積使用期間の短いものから順に、区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐ、区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑ及び区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒとして算出し、それぞれを、時点Ｐ、Ｑ及びＲにおいて記憶部１５０に記憶する。そして、変化量算出部１２０は、区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑから区間容量変化速度ΔＱｐ／√Δｔｐを減じることにより第一の変化量を算出する。また、区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒから区間容量変化速度ΔＱｑ／√Δｔｑを減じることにより第二の変化量を算出する。そして、性能低下判定部１３０は、第二の変化量の符号が、第一の変化量の符号に対して変化した場合に、区間容量変化速度ΔＱｒ／√Δｔｒが取得される時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定してもよい。

これにより、蓄電素子２００の蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

また、変化量取得部１１０は、４つの時点Ｍ、Ｐ、Ｑ及びＲのそれぞれにおいて、所定の電圧区間での区間容量を取得する区間容量取得部１１３と、当該４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、区間容量変化量ΔＱｐ、区間容量変化量ΔＱｑ及び区間容量変化量ΔＱｒを算出する区間容量変化量算出部１１４とを備えてもよい。

これにより、性能低下検知装置１００は、蓄電素子２００の初期状態から任意の累積使用期間が経過した時点での区間容量変化量を、当該時点においてメモリに記憶しておくなどにより、区間容量変化量を容易に取得することができる。

また、変化量取得部１１０は、４つの時点Ｍ、Ｐ、Ｑ及びＲに対応した累積使用期間のそれぞれを取得する時間取得部１１１と、当該４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、時間変化量√Δｔｐ、√Δｔｑ及び√Δｔｒを算出する時間変化量算出部１１２とを備えてもよい。

これにより、性能低下検知装置１００は、蓄電素子２００の初期状態から任意の累積使用期間が経過した時点での時間変化量を、当該時点においてメモリに記憶しておくなどにより、時間変化量を容易に取得することができる。

また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、電圧区間の下限電圧を３．７５Ｖ以下として算出された区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子２００の性能が急激に低下し始めることを見出した。このため、当該性能低下検知装置によれば、蓄電素子の蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる。

また、性能低下検知装置１００は、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定した場合に、蓄電素子２００の充電上限電圧を制限することで、蓄電素子２００の急激な性能低下を抑制することができ、寿命延命措置をとることができる。

また、性能低下検知装置１００は、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定した場合に、蓄電素子２００への通電最大電流を制限することで、蓄電素子２００の急激な性能低下を抑制することができ、寿命延命措置をとることができる。

［７．その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１０及び性能低下検知装置１００について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態では、性能低下検知装置１００は、変化量取得部１１０と、変化量算出部１２０と、性能低下判定部１３０と、記憶部１５０とを備えるものとして説明した。しかし、性能低下検知装置１００は、変化量取得部１１０及び変化量算出部１２０を備えないことにしてもよい。つまり、性能低下判定部１３０が変化量取得部１１０及び変化量算出部１２０の機能を兼ね備えている構成であってもよい。すなわち、性能低下判定部１３０は、第一区間容量と第二区間容量との差である区間容量変化量と、第二累積使用期間と第一累積使用期間との差の平方根である時間変化量とを取得し、区間容量変化量を時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、第二時点において蓄電素子２００が性能低下開始状態であると判定してもよい。

また、上記実施の形態では、区間容量を、所定の電圧区間において上限電圧から下限電圧へと変化させたときの放電容量としたが、所定の電圧区間における充電容量としてもよい。

なお、上記実施の形態では、蓄電素子２００の累積使用期間を性能劣化のパラメータとして評価している。このとき、累積使用期間の初期値としては、例えば、蓄電素子２００の製造時点や工場出荷時点、また、実際に使用が開始された時点とすればよい。初期時点以降において蓄電素子２００の充放電を伴う使用を開始して、所定の使用期間が経過した時点を性能劣化の判定時点としてもよい。また、上記所定の使用期間は、特に限定されず、当該所定の使用期間の単位も特に限定されない。

例えば、蓄電素子２００が電気自動車に搭載され、実際に使用が開始された時点を初期時点とする。初期時点以降、定期点検または車検が実施されるたびにその時点を第一判定時点、第二判定時点、・・・（実施の形態に係る時点Ｍ、Ｐ、Ｑ及びＲ）としてもよい。この場合には、各判定時点間の期間（各累積使用期間の時間差）は、日数の単位で算出されてもよい。

また、例えば、蓄電システム１０内に定期的に蓄電池の使用期間や充放電データ等を取得できる装置が搭載され、当該装置が一カ月に一回など、特定の期間ごとにデータを取得し、取得ごとにその時点を第一判定時点、第二判定時点、・・・としてもよい。この場合には、各判定時点間の期間（各累積使用期間の時間差）は、日数の単位で算出されてもよい。

なお、上記実施の形態では、累積使用期間の単位を「サイクル数」で示しており、性能劣化の判定時点間の時間差の単位も「サイクル数」となっている。しかし、判定時点間の期間の時間差の単位は、例えば、日や月、または、通電積算時間など、どのような期間であってもよく特に限定されない。

例えば、直前の判定時点から現在の判定時点までの期間の単位を日数としてもよい。この場合、直前の判定時点が初期時点から２００日後であり今回の判定時点が初期時点から５００日後の場合、両判定時点の間の時間差は３００日となる。

また、例えば、蓄電システム１０に、蓄電素子２００の使用状況（充電及び放電を行ったＳＯＣ範囲、電流、時間、その時の温度、各ＳＯＣで放置した時間、及びその時の温度など）を記録できるデータロガーを搭載しておいてもよい。また、そのデータから蓄電素子２００の使用状況をサイクル数または日数へと変換できるプログラムを蓄電システム１０または外部装置に搭載しておいてもよい。つまり、判定時点間の使用状況のデータから判定時点間のサイクル数または日数を算出してもよい。

また、各累積使用期間（各判定時点）の間隔は、できるだけ等間隔とすることが好ましく、当該間隔は２年以下であることが好ましい。

なお、上記実施の形態では、性能低下検知装置１００が記憶部１５０を備える構成としているが、記憶部１５０は性能低下検知装置１００が備えていなくてもよい。区間容量、区間容量変化量、時間変化量、区間容量変化速度などのデータは、蓄電システム１０内または蓄電システム１０外に記憶されてもよい。

例えば、定期点検および車検時の判定時点において、その時点での区間容量変化速度を販売店等のデータベースやクラウドに記憶できるようにしてもよい。

また、本発明は、このような蓄電システム１０または性能低下検知装置１００として実現することができるだけでなく、性能低下検知装置１００に含まれる特徴的な処理部をステップとする性能低下検知方法としても実現することができる。

また、本発明に係る性能低下検知装置１００が備える各処理部は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。例えば、本発明は、変化量取得部１１０、変化量算出部１２０及び性能低下判定部１３０を備える集積回路として実現することができる。

なお、上記集積回路が備える各処理部は、個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ
Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

また、本発明は、性能低下検知方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子において、急激な性能低下が生じ始める状態を精度良く検知することができる性能低下検知装置等に適用できる。

１０ 蓄電システム
１００ 性能低下検知装置
１１０ 変化量取得部
１１１ 時間取得部
１１２ 時間変化量算出部
１１３ 区間容量取得部
１１４ 区間容量変化量算出部
１２０ 変化量算出部
１３０ 性能低下判定部
１５０ 記憶部
１５１ 判定用データ
２００ 蓄電素子
３００ 収容ケース

Claims (8)

1. 蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する性能低下検知装置であって、
   前記蓄電素子の使用期間の累積値である第一累積使用期間が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量とし、前記第一累積使用期間よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間が経過した第二時点における前記所定の電圧区間での容量を第二区間容量とし、前記第一区間容量と前記第二区間容量との差を区間容量変化量とし、前記第二累積使用期間と前記第一累積使用期間との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量とし、
   前記区間容量変化量を前記時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する性能低下判定部を備える
   性能低下検知装置。
2. さらに、
   前記区間容量変化量と前記時間変化量とを取得する変化量取得部と、
   前記区間容量変化速度の時間的な変化量を算出する変化量算出部とを備え、
   前記変化量算出部は、
   前記変化量取得部において互いに異なる累積使用期間が経過した４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより取得された前記区間容量変化量を、前記累積使用期間の短いものから順に第一区間容量変化量、第二区間容量変化量及び第三区間容量変化量とし、前記変化量取得部において当該３つの前記区間容量変化量のそれぞれに対応して取得された前記時間変化量を第一時間変化量、第二時間変化量及び第三時間変化量とし、前記３つの区間容量変化量と当該３つの前記時間変化量とを対応させて取得した３つの前記区間容量変化速度を、前記累積使用期間の短いものから順に、第一区間容量変化速度、第二区間容量変化速度及び第三区間容量変化速度とし、
   前記第二区間容量変化速度から前記第一区間容量変化速度を減じることにより第一の前記変化量を算出し、前記第三の区間容量変化速度から前記第二の区間容量変化速度を減じることにより第二の前記変化量を算出し、
   前記性能低下判定部は、前記第二の変化量の符号が、前記第一の変化量の符号に対して変化した場合に、前記第三区間容量変化速度が取得される時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する
   請求項１に記載の性能低下検知装置。
3. 前記変化量取得部は、
   前記４つの時点のそれぞれにおいて、前記所定の電圧区間での区間容量を取得する区間容量取得部と、
   前記４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、前記第一区間容量変化量、前記第二区間容量変化量及び前記第三区間容量変化量を算出する区間容量変化量算出部とを備える
   請求項２に記載の性能低下検知装置。
4. 前記変化量取得部は、
   前記４つの時点に対応した前記累積使用期間のそれぞれを取得する時間取得部と、
   前記４つの時点のうち隣り合う２つの時点を選択することにより、前記第一時間変化量、前記第二時間変化量及び前記第三時間変化量を算出する時間変化量算出部とを備える
   請求項２または３に記載の性能低下検知装置。
5. 前記所定の電圧区間は、上限電圧と下限電圧とで規定された電圧区間であり、
   前記第一区間容量及び前記第二区間容量は、それぞれ、前記上限電圧と前記下限電圧との間において所定の電流で通電した場合の容量であり、
   前記性能低下判定部は、
   前記下限電圧を３．７５Ｖ以下として算出された前記区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の性能低下検知装置。
6. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する請求項１〜５のいずれか１項に記載の性能低下検知装置とを備える
   蓄電システム。
7. コンピュータが、蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知する性能低下検知方法であって、
   前記蓄電素子の使用期間の累積値である第一累積使用期間が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量とし、前記第一累積使用期間よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間が経過した第二時点における前記所定の電圧区間での容量を第二区間容量とし、前記第一区間容量と前記第二区間容量との差を区間容量変化量とし、前記第二累積使用期間と前記第一累積使用期間との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量とし、
   前記区間容量変化量を前記時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する性能低下判定ステップを含む
   性能低下検知方法。
8. 蓄電素子の急激な性能低下が生じ始める状態を性能低下開始状態として検知するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
   前記蓄電素子の使用期間の累積値である第一累積使用期間が経過した第一時点における所定の電圧区間での容量を第一区間容量とし、前記第一累積使用期間よりも長い使用期間の累積値である第二累積使用期間が経過した第二時点における前記所定の電圧区間での容量を第二区間容量とし、前記第一区間容量と前記第二区間容量との差を区間容量変化量とし、前記第二累積使用期間と前記第一累積使用期間との差のａ乗（０．４０≦ａ≦０．６０）を時間変化量とし、
   前記区間容量変化量を前記時間変化量で除した値である区間容量変化速度の時間的な変化量の符号が変化した場合に、前記第二時点において前記蓄電素子が前記性能低下開始状態であると判定する性能低下判定部を備える
   コンピュータ読み取り可能な記録媒体。