JP2017084693A

JP2017084693A - 車載バッテリの評価装置及び方法

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Publication number: JP2017084693A
Application number: JP2015213912A
Authority: JP
Inventors: 昇中野; Noboru Nakano; 下井田　良雄; Yoshio Shimoida; 良雄下井田; 剛志津田; Tsuyoshi Tsuda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP6759554B2

Abstract

【課題】振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価できる車載バッテリの評価装置及び方法を提供する。【解決手段】車載されたバッテリ１の上下方向の振動を検出する第１振動検出器４１と、前記バッテリの車載時点から所定時点までの前記第１振動検出器により検出された振動の回数を計測する第１計測器４２と、前記第１計測器により計測された振動回数を記憶する第１記憶器４３と、前記第１記憶器に記憶された振動回数が多いほど、前記所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する故障発生推定器４４と、前記故障発生推定器により推定された故障発生推定値が大きいほど、前記バッテリの価値を低く評価する価値評価器４５と、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリの評価装置及び方法に関するものである。

使用済み二次電池を買い取り、充電された使用済み二次電池を販売するトレードインバッテリーシステムが知られている。このシステムでは、買い取った使用済み二次電池の劣化度を検査するために、二次電池のインピーダンスや容量維持率を測定し、販売価値があるか否かを評価する（特許文献１）。

特開２００４−１５８２６４号公報

しかしながら、車両に搭載されたバッテリにおいては、インピーダンスや容量維持率のほかにも、振動による断線のリスクがあり、上記従来技術ではこうしたリスクは評価できない。

本発明が解決しようとする課題は、振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価できる車載バッテリの評価装置及び方法を提供することである。

本発明は、車載バッテリに加わった振動の回数に応じて車載バッテリの価値を評価することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、車載バッテリに加わった振動の回数に応じて車載バッテリの電気的接続部が劣化するので、振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価することができる。

図１は、本発明に係る車載バッテリの評価装置及び方法の一実施の形態で評価対象となるバッテリの一例を示す平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。図３は、図１の斜視図である。図４は、複数のバッテリを組み合わせてモジュール電池とした一例を示す分解斜視図である。図５は、図４の等価回路図である。図６は、図４に示すモジュール電池をケースに収容したものを複数組み合わせて組電池とした一例を示す斜視図である。図７は、図６の組電池を車両に搭載した一例を示す透視斜視図である。図８は、本発明に係る車載バッテリの評価装置の一実施の形態を示すブロック図である。図９は、図８の故障発生推定器が実行する処理手順を示すフローチャートである。図１０は、図８の価値評価器が実行する処理手順を示すフローチャートである。図１１は、本発明に係る車載バッテリの評価装置の他の実施の形態を示すブロック図である。図１２は、図１１の故障発生推定器が実行する処理手順を示すフローチャートである。図１３は、図１１の価値評価器が実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る車載バッテリの評価装置及び方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。本発明に係る車載バッテリの評価装置及び方法の評価対象となるバッテリは、車両に搭載され、電力の供給配線を含むものであれば、特に限定されない。たとえば、二次電池に限らず一次電池も評価対象に含まれる。また、バッテリの形状（円筒型、直方体型、薄型など）、種類（リチウムイオン系、ニッケル水素系、ニッケルカドミウム系、ニッケル鉄系、ニッケル亜鉛系、酸化銀・亜鉛系、鉛系など）にも特に限定されず、いずれのバッテリも評価対象に含まれる。

また、本発明に係る車載バッテリの評価装置及び方法の評価目的は、特に限定されない。従来技術のように中古品として販売する際の価値評価以外にも、バッテリの保守点検時の点検項目や修理対象としての特定や、バッテリの交換時期の目安などにも利用することが含まれる。

以下、車載バッテリの一例としてリチウム系薄型二次電池を挙げ、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る車載バッテリの評価装置及び方法の一実施の形態で評価対象となるバッテリ１の一例を示す平面図、図２は、図１のII-II線に沿う断面図、図３は、図１の斜視図である。概略を説明すると、本実施形態のバッテリ１は、リチウム系、平板状、積層タイプの薄型二次電池であり、図２に示すように、３枚の正極板１１と、５枚のセパレータ１２と、３枚の負極板１３と、正極端子１４と、負極端子１５と、上部外装部材１６と、下部外装部材１７と、特に図示しない電解質とから構成されている。このうちの正極板１１、セパレータ１２、負極板１３及び電解質が発電要素１８を構成し、正極板１１及び負極板１３が電極板を構成し、上部外装部材１６及び下部外装部材１７が一対の外装部材を構成する。

発電要素１８を構成する正極板１１は、正極端子１４まで伸びている正極側集電体１１ａと、正極側集電体１１ａの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層１１ｂ，１１ｃとを有する。正極板１１の正極側集電体１１ａは、たとえばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極板１１の正極層１１ｂ，１１ｃは、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極側集電体１１ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。

発電要素１８を構成する負極板１３は、負極端子１５まで伸びている負極側集電体１３ａと、当該負極側集電体１３ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１３ｂ，１３ｃとを有する。負極板１３の負極側集電体１３ａは、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、負極板１３の負極層１３ｂ，１３ｃは、たとえば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体１３ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。

発電要素１８のセパレータ１２は、上述した正極板１１と負極板１３との短絡を防止するものであり、電解質を保持する機能を備えてもよい。このセパレータ１２は、たとえばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。

以上の発電要素１８は、セパレータ１２を介して正極板１１と負極板１３とが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１は、正極側集電体１１ａを介して、金属箔製の正極端子１４にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１３は、負極側集電体１３ａを介して、同様に金属箔製の負極端子１５にそれぞれ接続されている。これら正極側集電体１１ａと正極端子１４、及び負極側集電体１３ａと負極端子１５の接続は、超音波溶接などにより行われる。なお、発電要素１８の正極板１１、セパレータ１２、及び負極板１３は、上記の枚数に何ら限定されず、たとえば１枚の正極板１１、３枚のセパレータ１２、及び１枚の負極板１３でも発電要素１８を構成することができ、必要に応じて正極板１１、セパレータ１２及び負極板１３の枚数を選択して構成することができる。

正極端子１４も負極端子１５も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１４としては、上述の正極側集電体１１ａと同様に、たとえば厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又はニッケル箔等を挙げることができる。また、負極端子１５としては、上述の負極側集電体１３ａと同様に、たとえば厚さ０．２ｍｍ程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることができる。

発電要素１８は、上部外装部材１６及び下部外装部材１７に収容されて封止されている。特に図示はしないが、本実施形態の上部外装部材１６及び下部外装部材１７は何れも、薄型電池１の内側から外側に向かって、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、たとえばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、たとえばポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている外側層と、の三層構造とされている。

図１〜図３に示すように、封止された外装部材１６，１７の一方の端部から正極端子１４が導出され、当該他方の端部から負極端子１５が導出されているが、電極端子１４，１５の厚さ分だけ上部外装部材１６と下部外装部材１７との融着部に隙間が生じるので、薄型電池１内部の封止性を維持するために、電極端子１４，１５と外装部材１６，１７とが接触する部分に、たとえばポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させてもよい。このシールフィルムは、正極端子１４及び負極端子１５の何れにおいても、外装部材１６、１７を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。

これらの外装部材１６，１７によって、上述した発電要素１８、正極端子１４の一部及び負極端子１５の一部を包み込み、当該外装部材１６，１７により形成される内部空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材１６，１７により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１６，１７の外周縁を熱プレスにより熱融着して封止する。

以上のように構成されたバッテリ１は、単独でも使用されるが、特に車載バッテリとして使用される場合は、電圧及び容量を大きくするために複数のバッテリ１（ここでは単電池）を直列及び／又は並列に接続される。たとえば、図４は４つのバッテリ１を直列及び並列に組み合わせて接続した一例を示す斜視図、図５はその等価回路図である。図４及び図５に示すように、左側の２つのバッテリ１，１は、正極端子１４，１４が超音波溶接され、負極端子１５，１５が超音波溶接されることで並列に接続される。同様に、右側の２つのバッテリ１，１についても、正極端子１４，１４が超音波溶接され、負極端子１５，１５が超音波溶接されることで並列に接続される。そして、左側の２つのバッテリ１，１の負極端子１５，１５と、右側の２つのバッテリ１，１の正極端子１４，１４が、銅などの金属製のバスバ１９によって直列に接続される。

図４及び図５に示す接続例は単なる一例に過ぎないが、このように単電池であるバッテリ１を複数、直列及び／又は並列に接続することで、所望の電圧及び容量を有するバッテリが得られる。このバッテリをアルミニウムなどからなるケースに収容し、正極端子と負極端子をケースから突出させたものをモジュール電池２と称する。さらに複数のモジュール電池２を縦及び／又は横に重ねて正極端子と負極端子とを金属製のバスバ（不図示）などを用いて直列及び／又は並列に接続したものを組電池３と称する。図６に、複数のモジュール電池２を組み合わせてなる組電池３を示す。そして、この組電池は、図７に示すように車両Ｖのフロアなどに搭載され、駆動源となるモータのほか電装品へ電力を供給する。なお、本発明に係る車載バッテリの評価装置が適用される車両Ｖは、バッテリ１を搭載した車両の全てを含み、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車に限定されない。

さて、上述したバッテリ１において、車両Ｖに搭載して使用されると、車両が走行したときの振動が当然バッテリ１にも伝わる。この振動によって、特に上述したバッテリ１の正極端子１４及び負極端子１５の超音波溶接などによる接合部、正極端子１４及び負極端子１５と金属製のバスバ１９との接合部、正極側集電体１１ａと正極層（正極活物質）１１ｂ，１１ｃとの接合部、負極側集電体１３ａと負極層（負極活物質）１３ｂ，１３ｃとの接合部、外装部材１６，１７から正極端子１４及び負極端子１５が導出された部分の外装部材１６，１７と電極端子１４，１５との接合部などが影響を受ける。たとえば、バッテリ１の正極端子１４及び負極端子１５の超音波溶接などによる接合部に、接合面に振動が入力すると剥離する恐れが有る。特に接合面に対して垂直方向の振動は剥離に大きな影響を与えるし、接合面に対して平行方向の振動であっても剪断による影響は少なからず生じる。こうした電極端子１４，１５の接合部が剥離すると、バッテリ１の電力供給線が断線して故障に至る。断線に至らなくても接触面積が減少することで接合部の電気的抵抗が増大して、バッテリ１から供給される電力量が低下する。

また、正極端子１４及び負極端子１５と金属製のバスバ１９との接合部がボルトとナットによって接合されている場合には、振動の入力によってナットが緩み、断線に至らなくても接触面積が減少することで接合部の電気的抵抗が増大して、バッテリ１から供給される電力量が低下する。正極側集電体１１ａと正極層（正極活物質）１１ｂ，１１ｃとの接合部、及び負極側集電体１３ａと負極層（負極活物質）１３ｂ，１３ｃとの接合部についても、振動の入力によって接合力が低下し剥離又は接触面積の減少に至る。集電体と活物質とが剥離したり接触面積が減少すると、容量が低下する。また、外装部材１６，１７から正極端子１４及び負極端子１５が導出された部分の外装部材１６，１７と電極端子１４，１５との接合部についても、振動の入力によって接合力が低下し剥離又は接触面積の減少に至る。この接合部が剥離すると内部の電解質が漏洩し、容量の低下につながる。

《第１実施形態》
そこで、本実施形態の車載バッテリの評価装置４は、上述した各種接合部の接合力の減少を含む故障発生推定値を算出し、現在のバッテリ１の価値を評価する。図８は、本発明に係る車載バッテリの評価装置の一実施の形態を示すブロック図である。本実施形態の車載バッテリの評価装置４は、第１振動検出器４１、第１計測器４２、第１記憶器４３、故障発生推定器４４及び価値評価器４５を備える。

第１振動検出器４１は、車載されたバッテリ１の上下方向の振動を検出するものであり、振動計や加速度センサなどの振動測定装置を例示することができる。これら振動計や加速度センサが車両Ｖに既設されている場合にはこれを共用してもよい。ここでいう振動には、振動変位、振動速度（振動変位の時間微分値）又は振動加速度（振動速度の時間微分値）が含まれ、いずれを検出してもよい。これらの値を総称して振動の大きさともいう。なお、上述の通り検出する振動は振動変位、振動速度又は振動加速度のいずれでも良いが、振動加速度である事が好ましい。

たとえば、車両Ｖの車種については、懸架装置の仕様により路面の凹凸が伝播する度合いが異なるため、車種毎に伝播度合いを予め定めておく。また車種によりバッテリ１の接合面と上下方向とのなす角度θ（後述）が異なるため、これを識別するための車種情報とする。車両Ｖの走行地域及び車両Ｖの走行距離は、車載ナビゲーション装置からのデータを読み込む。このうち走行地域については、振動に影響する路面の状況等を予め評価しておく。そして、たとえば車種と走行地域の組合せで決定される係数ｋ_３を予め定めておき、この係数を走行距離に乗じることで故障発生推定値を算出する。詳細は後述する。

第１計測器４２は、バッテリ１が車両Ｖに搭載された車載時点から、所定時点（たとえばそのバッテリ１の価値を評価する時点）までの、第１振動検出器４１により検出された振動の回数を計測する。第１振動検出器４１から読み出される全ての振動の回数を計測してもよいし、第１振動検出器４１により検出された振動の大きさが予め設定した第１閾値を超える場合に限り、当該振動の回数を計測してもよい。

図６に示すように、評価対象とされるバッテリ１の接合面が、図示する上下方向（Ｚ軸方向）に垂直である場合（図６の下左図）と、上下方向に対して角度θ（θ≦９０°）を有する場合（図６の下右図）とがある。第１振動検出器４１で検出されるのは上下方向の振動であるため、バッテリ１の接合面が、図示する上下方向（Ｚ軸方向）に垂直である場合（図６の下左図）には、そのまま計測する。これに対して、バッテリ１の接合面が、図示する上下方向（Ｚ軸方向）に角度θを有する場合（図６の下右図）には、第１計測器４２は、バッテリ１が有する電力線の接合面と上下方向とのなす角度をθとしたときに、第１振動検出器４１により検出された振動の大きさにsinθを乗じて振動の大きさを補正する。これにより、電力線の接合面に垂直な方向の振動の大きさが算出される。

第１記憶器４３は、第１計測器４２により計測された振動回数を記憶する記憶媒体、たとえばメモリである。第１計測器４２により計測された振動回数を記憶するだけの記憶媒体であるため、大容量のメモリである必要はない。したがって、後述する故障発生推定器４４の一時記憶メモリを共用してもよい。

故障発生推定器４４は、バッテリ１の故障発生推定値を演算するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行する動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

故障発生推定器４４は、予め実験又はコンピュータシミュレーション等により定められた推定マップ（推定曲線）にしたがって、第１記憶器４３に記憶された振動回数に応じて故障発生推定値を推定するが、少なくとも振動回数が多いほど、所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する。

価値評価器４５は、バッテリ１の価値を評価するプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行する動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。なお、動作回路としては、ＣＰＵに代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。なお、故障発生推定器４４と価値評価器４５を一つのユニットで構成し、一つのプログラムで故障発生推定値と価値の評価値を演算してもよい。

価値評価器４５は、予め実験又はコンピュータシミュレーション等により定められた評価マップ（評価曲線）にしたがって、故障発生推定器４４により推定された故障発生推定値に応じてバッテリ１の価値を評価するが、少なくとも故障発生推定器４４により推定された故障発生推定値が大きいほど、バッテリ１の価値を低く評価する。

図９は、故障発生推定器４４が実行する処理手順を示すフローチャートである。まずステップＳ１において、故障発生推定器４４は、車両Ｖの走行の開始を確認すると、ステップＳ２において、その車両Ｖに振動計や加速度センサなど振動を直接測定する振動測定装置（第２振動検出器４６に相当）が装着されているか否かを判定する。振動を直接測定する振動測定装置が装着されている場合はステップＳ３へ進み、装着されていない場合はステップＳ８へ進む。

ステップＳ３において、故障発生推定器４４は、第１計測器４２による計測と第１記憶器４３へのその記録を開始するよう指令信号を出力する。ステップＳ４において、故障発生推定器４４は、第１計測器４２に対して、上下方向の振動の加速度が閾値Ａ以上の振動の回数Ｆａを計測して第１記憶器４３に記録するよう指令信号を出力する。次のステップＳ５において、故障発生推定器４４は、第１計測器４２に対して、上下方向の振動の加速度が閾値Ｂ（＞Ａ）以上の場合に、その振動加速度Ｇｂと回数Ｆｂを計測して第１記憶器４３に記録するよう指令信号を出力する。

ステップＳ６において、故障発生推定器４４は、車両Ｖの走行が終了したことを確認したら、ステップＳ７へ進み、次の演算を実行する。すなわち、ステップＳ７において、故障発生推定器４４は、故障発生推定値Ｒｖを下記式から求める。なお、下記式においてｋ_１、ｋ_２は重み係数であり、いずれか一方を０にしてもよい。
［数１］
Ｒｖ＝｛（ｋ_１×Ｆａ）＋ｋ_２×Σ（Ｇｂ×Ｆｂ）｝×sinθ

ステップＳ２に戻り、その車両Ｖに振動を直接測定する振動測定装置が装着されていない場合はステップＳ８へ進む。ステップＳ８において、故障発生推定器４４は、その車両Ｖの車種、これまでの走行地域、走行距離を車載ナビゲーション装置などから読み出し、車種と走行地域により予め定められた係数ｋ３と走行距離Ｍを用いて、下記式から故障発生推定値Ｒｖ´を求める。
［数２］
Ｒｖ´＝ｋ_３×Ｍ

以上により、車両の上下振動によりバッテリ１の各種接合部が受ける故障発生推定値Ｒｖが求められるので、価値評価器４５は、予め実験又はコンピュータシミュレーション等により定められた評価マップ（評価曲線）にしたがって、たとえば故障発生推定値Ｒｖが大きいほどバッテリ１の価値を低く評価し、故障発生推定値Ｒが小さいほどバッテリの価値を高く評価する。具体的には次のように評価する。図１０は、価値評価器４５が実行する処理手順を示すフローチャートである。

まずステップＳ１１において、価値評価器４５は、価値の評価が開始されたことを確認したら（たとえば価値評価ボタンが押されたら）、ステップＳ１２において、上述した故障発生推定値Ｒｖ又はＲｖ´を読み込む。次のステップＳ１３において、バッテリの端子間電圧と電流を測定し、バッテリ１の内部抵抗を測定する。そして、測定された内部抵抗と新品の際の内部抵抗から劣化度Ｃを算出する。

ステップＳ１４において、価値評価器４５は、ステップＳ１２で読み込んだ故障発生推定値Ｒｖ（又はＲｖ´）と、ステップＳ１３で算出した劣化度Ｃとから、下記式によりバッテリ１の価値を評価する。なお下記式におけるｋ_６、ｋ_７は重み係数であり、ｋ_７を０としてもよい。
［数３］
バッテリの価値＝ｋ_６×Ｒｖ＋ｋ_７×Ｃ

《第２実施形態》
図１１は、本発明に係る車載バッテリの評価装置の他の実施の形態を示すブロック図である。本実施形態の車載バッテリの評価装置４は、上述した第１実施形態の第１振動検出器４１、第１計測器４２、第１記憶器４３、故障発生推定器４４及び価値評価器４５に加えて、第２振動検出器４６、第２計測器４７及び第２記憶器４８を備える。第１振動検出器４１、第１計測器４２及び第１記憶器４３については、第１実施形態と同じ構成であるため、その説明をここに援用する。

第２振動検出器４６は、車載されたバッテリ１の左右方向（車両Ｖの左右方向を意味し、図７のＸ軸方向に相当する。）の振動を検出するものであり、振動計や加速度センサなどの振動測定装置を例示することができる。これら振動計や加速度センサが車両Ｖに既設されている場合にはこれを共用してもよい。ここでいう振動には、振動変位、振動速度（振動変位の時間微分値）又は振動加速度（振動速度の時間微分値）が含まれ、いずれを検出してもよい。これらの値を総称して振動の大きさともいう。なお、第１実施形態と同様に、検出する振動は振動加速度である事が好ましい。

なお、第２振動検出器４６としての振動計や加速度センサなどの振動測定装置が車両Ｖに設置されていない場合又は設置されていてもそれが故障している場合には、これに代えて車両Ｖのタイヤに残る擦り減り痕など、タイヤのエッジ（両サイド）の偏摩耗量に基づいて左右方向の振動を検出してもよい。たとえば、車両の駆動輪（ＦＦ車両であれば前輪、ＦＲ車であれば後輪）について、１つのタイヤにおいて両サイドのタイヤ溝の深さをＤ_１とＤ_２（Ｄ_１＜Ｄ_２）とすると、急転舵が多いほどタイヤのエッジが路面に接するのでＤ_１又はＤ_２が減少する。したがって、偏摩耗量を表すＤ_１／Ｄ_２が左右方向の振動をも表す特性値となる。そして、たとえば重み係数ｋ_５を予め定めておき、この係数を偏摩耗量Ｄ_１／Ｄ_２に乗じることで故障発生推定値を算出する。詳細は後述する。

第２計測器４７は、バッテリ１が車両Ｖに搭載された車載時点から、所定時点（たとえばそのバッテリ１の価値を評価する時点）までの、第２振動検出器４６により検出された振動の回数を計測する。本実施形態では、第２振動検出器４６から読み出される全ての振動の回数を計測してもよいし、第２振動検出器４６により検出された振動の大きさが予め設定した第２閾値を超える場合に限り、当該振動の回数を計測してもよい。

第２記憶器４８は、第２計測器４７により計測された振動回数を記憶する記憶媒体、たとえばメモリである。第２計測器４７により計測された振動回数を記憶するだけの記憶媒体であるため、大容量のメモリである必要はない。したがって、後述する故障発生推定器４４の一時記憶メモリを共用してもよいし、上述した第１記憶器４３を共用してもよい。

故障発生推定器４４は、予め実験又はコンピュータシミュレーション等により定められた推定マップ（推定曲線）にしたがって、第１記憶器４３に記憶された振動回数に応じて故障発生推定値を推定するが、少なくとも振動回数が多いほど、所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する。またこれと並行して、第２記憶器４８に記憶された振動回数に応じて故障発生推定値を推定するが、第１記憶器４３に記憶された振動回数が同じでも、少なくとも振動回数が多いほど、所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する。

図１２は、故障発生推定器４４が実行する処理手順のうち、第２振動検出器４６に基づく故障発生推定値を求める処理手順を示すフローチャートである。まずステップＳ２１において、故障発生推定器４４は、車両Ｖの走行の開始を確認すると、ステップＳ２２において、その車両Ｖに振動計や加速度センサなど左右方向の振動を直接測定する振動測定装置（第２振動検出器４６に相当）が装着されているか否かを判定する。左右方向の振動を直接測定する振動測定装置が装着されている場合はステップＳ２３へ進み、装着されていない場合はステップＳ２７へ進む。

ステップＳ２３において、故障発生推定器４４は、第２計測器４７による計測と第２記憶器４８へのその記録を開始するよう指令信号を出力する。ステップＳ２４において、故障発生推定器４４は、第２計測器４７に対して、左右方向の振動の加速度が閾値Ｃ以上の場合に、その振動加速度Ｇｃと回数Ｆｃを計測して第２記憶器４８に記録するよう指令信号を出力する。

ステップＳ２５において、故障発生推定器４４は、車両Ｖの走行が終了したことを確認したら、ステップＳ２６へ進み、次の演算を実行する。すなわち、ステップＳ２６において、故障発生推定器４４は、故障発生推定値Ｒｈを下記式から求める。なお、下記式においてｋ_４は重み係数である。
［数４］
Ｒｈ＝ｋ_４×Σ（Ｇｃ×Ｆｃ）

ステップＳ２２に戻り、その車両Ｖに左右方向の振動を直接測定する振動測定装置が装着されていない場合はステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７において、故障発生推定器４４は、その車両Ｖのタイヤのエッジの偏摩耗量Ｄ_１／Ｄ_２から下記式を用いて故障発生推定値Ｒｈ´を求める。
［数５］
Ｒｈ´＝ｋ_５×（Ｄ_１／Ｄ_２）

以上により、車両の左右振動によりバッテリ１の各種接合部が受ける故障発生推定値Ｒｈが求められるので、価値評価器４５は、予め実験又はコンピュータシミュレーション等により定められた評価マップ（評価曲線）にしたがって、たとえば故障発生推定値Ｒｈが大きいほどバッテリ１の価値を低く評価し、故障発生推定値Ｒｆが小さいほどバッテリの価値を高く評価する。具体的には次のように評価する。図１３は、価値評価器４５が実行する処理手順を示すフローチャートである。

まずステップＳ３１において、価値評価器４５は、価値の評価が開始されたことを確認したら（たとえば価値評価ボタンが押されたら）、ステップＳ３２において、上述した上下方向の振動による故障発生推定値Ｒｖ又はＲｖ´を読み込む。ステップＳ３３において、上述した左右方向の振動による故障発生推定値Ｒｈ又はＲｈ´を読み込む。次のステップＳ３４において、これら上下方向の振動による故障発生推定値Ｒｖ又はＲｖ´と、左右方向の振動による故障発生推定値Ｒｈ又はＲｈ´との合算値Ｒを求める。

ステップＳ３５において、バッテリの端子間電圧と電流を測定し（充放電を行っていない開放電圧であることが望ましい）、バッテリ１の内部抵抗を測定する。そして、測定された内部抵抗と新品の際の内部抵抗から劣化度Ｃを算出する。

ステップＳ３６において、価値評価器４５は、ステップＳ３４で読み込んだ故障発生推定値の合算値Ｒと、ステップＳ３５で算出した劣化度Ｃとから、下記式によりバッテリ１の価値を評価する。なお下記式におけるｋ_６、ｋ_７は重み係数であり、ｋ_７を０としてもよい。
［数６］
バッテリの価値＝ｋ_６×Ｒ＋ｋ_７×Ｃ

以上のとおり、本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、従来技術では、車載バッテリの中古品を査定する際に、内部抵抗や容量維持率などの電気的な性能評価に特化した劣化度評価のみに着目し、故障発生推定値を含めた評価を行うことができなかったところ、バッテリが搭載されていた車両について、車両の上下方向の振動回数を係数して把握することにより、電池パック内の電力経路が断線する故障その他、振動が原因で起こり得る故障の発生推定値を推定する。これにより、振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価することができる。

また本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、上下方向の振動を検知する専用の検知装置（振動計や加速度センサ）を備えない場合であっても、又は同検知装置が故障した場合であっても、車種、走行地域又は走行距離から上下方向の振動回数を検出することで、電池パック内の電力経路が断線する故障その他、振動が原因で起こり得る故障の発生推定値を推定する。これにより、振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価することができる。

また、上下方向の振動の加速度（又は振幅、速度）が大きい程、大きな振動がバッテリに入力され、故障発生推定値が大きくなるところ、本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、検出した振動の加速度が予め設定した閾値を超える場合に限り、その振動の回数を計測するので、バッテリの電力経路が断線するなどの故障の発生推定値の推定効率又は推定精度が高くなる。

また、上下方向とバッテリ内の電力接合面とが垂直である場合と、垂直ではなく角度θ（θ≦９０°）がある場合とで、上下振動によるバッテリの電力接合部への影響度が異なるところ、本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、検出された振動振幅にsinθを乗じて振動を補正するので、バッテリの搭載姿勢に拘わらず、バッテリの電力経路が断線するなどの故障の発生推定値の推定効率又は推定精度が高くなる。

また、車載バッテリの故障発生に影響する振動は、主としてバッテリの上下方向の振動によるものであるが、車両が急転舵した場合の左右振動も車載バッテリの故障発生に影響する。本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、検出した左右方向の振動の加速度が予め設定した閾値を超える場合に限り、その振動の回数を計測するので、バッテリの電力経路が断線するなどの故障の発生推定値の推定効率又は推定精度がより高くなる。

また本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、バッテリの左右振動を検知する専用の検知装置（振動計や加速度センサ）を備えない場合であっても、又はその専用の検知装置が故障した場合にあっても、車両のタイヤのエッジの摩耗量（タイヤに残る擦り減り痕）に基づいて左右方向の振動回数を検出することで、電池パック内の電力経路が断線する故障その他、振動が原因で起こり得る故障の発生推定値を推定する。これにより、振動による断線故障を含めた車載バッテリの価値を適切に評価することができる。

また、バッテリ内の電力経路が断線する故障と、バッテリの劣化（容量低下や内部抵抗の増加）のどちらが発生した場合であっても、バッテリの価値が低く車両性能が低下するという点で変わりがない。本実施形態の車載バッテリの評価装置によれば、現在のバッテリの価値を評価する場合に、電力経路が断線する故障を含む故障発生推定値のみならず、バッテリの劣化度についても評価し、両方の面でバッテリの価値を評価するので、より正確にバッテリの価値を評価することができる。

１…バッテリ
１１…正極板
１１ａ…正極側集電体
１１ｂ，１１ｃ…正極層
１２…セパレータ
１３…負極板
１３ａ…負極側集電体
１３ｂ，１１ｃ…負極層
１４…正極端子
１５…負極端子
１６…上部外装部材
１７…下部外装部材
１８…発電要素
１９…バスバ
２…モジュール電池
３…組電池
Ｖ…車両
４…車載バッテリの評価装置
４１…第１振動検出器
４２…第１計測器
４３…第１記憶器
４４…故障発生推定器
４５…価値評価器
４６…第２振動検出器
４７…第２計測器
４８…第２記憶器

Claims

車載されたバッテリの上下方向の振動を検出する第１振動検出器と、
前記バッテリの車載時点から所定時点までの前記第１振動検出器により検出された振動の回数を計測する第１計測器と、
前記第１計測器により計測された振動回数を記憶する第１記憶器と、
前記第１記憶器に記憶された振動回数が多いほど、前記所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する故障発生推定器と、
前記故障発生推定器により推定された故障発生推定値が大きいほど、前記バッテリの価値を低く評価する価値評価器と、を備える車載バッテリの評価装置。
前記第１振動検出器は、前記バッテリが搭載された車両の車種、前記車両の走行地域及び前記車両の走行距離のうち少なくとも１つに基づいて、前記上下方向の振動を検出する請求項１に記載の車載バッテリの評価装置。
前記第１計測器は、前記第１振動検出器により検出された振動の大きさが予め設定した第１閾値を超える場合に限り、当該振動の回数を計測する請求項１又は２に記載の車載バッテリの評価装置。
前記第１計測器は、前記バッテリが有する電力線の接合面と前記上下方向とのなす角度をθ（θ≦９０°）としたときに、前記第１振動検出器により検出された振動の大きさにsinθを乗じて振動の大きさを補正する請求項１〜３のいずれか一項に記載の車載バッテリの評価装置。
車載されたバッテリの左右方向の振動を検出する第２振動検出器と、
前記バッテリの車載時点から所定時点までの前記第２振動検出器により検出された振動の回数であって、前記第２振動検出器により検出された振動の大きさが予め設定した第２閾値を超えた場合に限り当該振動の回数を計測する第２計測器と、
前記第２計測器により計測された振動回数を記憶する第２記憶器と、をさらに備え、
前記故障発生推定器は、前記第１記憶器に記憶された振動回数が同じでも、前記第２記憶器に記憶された振動回数が多いほど、前記所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定する請求項１〜４のいずれか一項に記載の車載バッテリの評価装置。
前記第２振動検出器は、車両のタイヤのエッジの偏摩耗量に基づいて前記左右方向の振動を検出する請求項５に記載の車載バッテリの評価装置。
前記バッテリの劣化度を検出する劣化度検出器をさらに備え、
前記価値評価器は、前記故障発生推定値が同じでも、前記劣化度が大きいほど前記バッテリの価値を低く評価する請求項１〜６のいずれか一項に記載の車載バッテリの評価装置。
車載されたバッテリの上下方向の振動を検出し、
前記バッテリの車載時点から所定時点までの間に検出された振動の回数を計測し、
前記計測された振動回数を記憶し、
前記記憶された振動回数が多いほど、前記所定時点以降のバッテリの故障発生推定値を大きく推定し、
前記推定された故障発生推定値が大きいほど、前記バッテリの価値を低く評価する車載バッテリの評価方法。