JP2018137109A - 寿命推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の寿命を精度よく把握し得る寿命推定装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る寿命推定装置は、所定電圧以下まで放電した後、二次電池の区間容量から該二次電池の満充電容量Ｑ’ｍａｘを算出する算出手段と、算出した満充電容量Ｑ’ｍａｘを総使用時間と対応付けて蓄積する蓄積手段と、蓄積された満充電容量Ｑ’ｍａｘと総使用時間との相関関係を示す関係式Ｐを用いて、現在から所定時間ｔ経過後の劣化後容量Ｃを推定する推定手段と、推定手段で推定した劣化後容量Ｃから、未対向部位に電荷担体が移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して劣化後容量Ｃを補正する補正手段と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池の寿命推定装置に関する。

軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池等の二次電池は、車両搭載用電源として好ましく用いられている。この種の二次電池においては、正極活物質を含む正極と負極活物を含む負極との間で、電荷担体（例えばリチウムイオン二次電池の場合、リチウム）を授受することで充放電が行われる。すなわち、充電時には電荷担体が正極活物質から引き抜かれ、イオンとして電解液（電解質）中に放出される。充電時には該電荷担体は負極側に設けられた負極活物質の構造内に入り、ここで正極活物質から外部回路を通ってきた電子を得て、吸蔵される。この種の二次電池の寿命推定装置に関する従来技術として、特許文献１が挙げられる。特許文献１には、車両に搭載される二次電池の満充電容量値と総走行距離の平方根より１次関数の関係式を算出し、満充電容量値が寿命状態に達するまでの余走行距離を推定する寿命推定装置が記載されている。

特開２００７−１９５３１２号公報

ところで、リチウムイオン二次電池等の電極構造について、負極活物質層を正極活物質層よりも幅広くし、セパレータを介在させつつ、負極活物質層が正極活物質層を覆うように負極活物質層と正極活物質層とを重ねる構造が知られている。かかる形態では、負極活物質層には、正極活物質層に対向している対向部位と正極活物質層に対向していない未対向部位とが生じている。このような二次電池の充電時には、正極活物質層から電荷担体が電解液中に放出されるとともに、電解液から負極活物質層に電荷担体が吸蔵される。その際、電荷担体は、負極活物質層のうち正極活物質層に対向している正極対向部位に優先的に吸蔵される。ここで、本発明者の知見によれば、二次電池の使用初期においては、負極活物質層の正極対向部位に吸蔵された電荷担体は、正極活物質層に対向していない未対向部位にも移動して拡散していく。電荷担体が負極活物質層の未対向部位に移動すると、正極活物質層から電荷担体がより多く放出されるようになるため、劣化が大きくなりがちであり、それを加味せずに電池寿命の推定を行うと、実際の寿命を見誤る虞がある。二次電池の寿命を精度よく把握したい。

ここで提案される二次電池の寿命推定装置は、正極と負極とを備える二次電池の寿命推定装置である。前記正極は、正極集電体と、該正極集電体上に形成された正極活物質層とを有する。前記負極は、負極集電体と、該負極集電体上に形成された負極活物質層とを有する。前記負極活物質層は、前記正極活物質層に対向している対向部位と、前記正極活物質層に対向していない未対向部位とを有する。前記寿命推定装置は、前記二次電池の使用時間を取得する使用時間取得手段と、前記二次電池を放電する放電手段と、前記放電手段で所定電圧以下まで放電した後、前記二次電池の区間容量から該二次電池の満充電容量を算出する算出手段と、前記算出した満充電容量を、前記使用時間取得手段により取得した総使用時間と対応付けて蓄積する蓄積手段と、前記蓄積された満充電容量と総使用時間との相関関係を示す関係式を用いて、現在から所定時間経過後の劣化後容量Ｃを推定する推定手段と、前記推定手段で推定した劣化後容量Ｃから、前記未対向部位に電荷担体が移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して前記劣化後容量Ｃを補正する補正手段と、を備える。かかる構成によると、負極活物質層の未対向部位に電荷担体が移動したことによる容量劣化分を考慮して劣化後容量が補正されるため、推定精度が向上する。

本実施形態に係る二次電池の電池制御装置によって制御される電源システムの構成を示すブロック図である。 正極および負極の構成を模式的に示す要部断面図である。 満充電容量と使用時間との関係を示すグラフである。 滞在平均温度と滞在平均ＳＯＣと劣化年数と未対向部位に移動するリチウムイオン量との関係を示す図である。 滞在平均温度と滞在平均ＳＯＣと劣化年数と未対向部位に移動するリチウムイオン量との関係を示す図である。 本実施形態に係る寿命推定装置の制御フローを示す図である。 高温耐久試験における電池容量の推移を示すグラフである。 高温耐久試験における電池容量の推移を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、正極及び負極の構成及び製法、二次電池その他の電池の構築に係る一般的技術等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。

特に限定することを意図したものではないが、以下では主としてリチウムイオン二次電池を制御する場合を例として、本発明の電池制御システムに係る好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオン（Ｌｉイオン）を利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。また「ＳＯＣ」とは、充電深度（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を意味し、可逆的に充放電可能な稼動電圧の範囲において、その上限となる電圧が得られる充電状態を１００％とし、下限となる電圧が得られる充電状態を０％としたときの充電状態を示す。また「満充電容量」とは、ＳＯＣ１００％のときの電池容量を意味する。

図１は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０の制御装置によって制御される電池制御システム１の構成を示すブロック図である。このリチウムイオン二次電池１０の制御装置は、車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）に好適に用いられる。

電池制御システム１は、リチウムイオン二次電池１０と、これに接続された負荷２０と、二次電池１０の温度を検出する温度センサ（図示せず）と、二次電池１０に出入りする電流を検出する電流センサ（図示せず）と、前記二次電池の電圧を検出する電圧センサ（図示せず）と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０とを含む構成であり得る。ＥＣＵ３０は、負荷２０に接続されたリチウムイオン二次電池１０の運転をコントロールするものとして構成されており、所定の情報に基づいて、負荷２０を駆動制御する。リチウムイオン二次電池１０に接続された負荷２０は、該電池１０に蓄えられた電力を消費する電力消費機（例えばモータ）を含み得る。また、該負荷２０は、電池１０を充電可能な電力を供給する電力供給機（充電器）を含み得る。

リチウムイオン二次電池１０は、図２に示すように、セパレータ６０を介して対向する正極４０と負極５０と、これら正負極間に供給されるリチウムイオンを含む電解質とから構成されている。正極４０は、正極集電体４２と、該正極集電体４２上に形成された正極活物質層４４とを有する。負極５０は、負極集電体５２と、該負極集電体５２上に形成された負極活物質層５４とを有する。正極活物質層４４および負極活物質層５４には、リチウムイオンを吸蔵および放出し得る活物質が含まれている。負極活物質層５４は、正極活物質層４４よりも幅広に形成されている。そのため、負極活物質層５４は、正極活物質層４４に対向している対向部位５４Ａと、正極活物質層４４に対向していない未対向部位５４Ｂとを有している。電池１０の充電時には、正極活物質層４４の正極活物質からリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通じて負極活物質層５４の負極活物質に吸蔵される。また、電池１０の放電時には、その逆に、負極活物質層５４の負極活物質に吸蔵されていたリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通じて再び正極活物質に吸蔵される。この正極活物質と負極活物質との間のリチウムイオンの移動に伴い、活物質から外部端子へと電子が流れる。これにより、負荷２０に対して放電が行われる。

上記電池１０の充電時には、正極活物質層４４に吸蔵されていたリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通じて負極活物質層５４に吸蔵される。その際、リチウムイオンは、負極活物質層５４のうち正極活物質層４４に対向している対向部位５４Ａに優先的に吸蔵される。ここで、本発明者の知見によれば、二次電池１０の使用初期においては、負極活物質層５４の正極対向部位５４Ａに吸蔵されたリチウムイオンは、正極活物質層４４に対向していない未対向部位５４Ｂにも移動して拡散していく。リチウムイオンが負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂに移動すると、正極活物質層４４からリチウムイオンがより多く放出されるようになるため、劣化が大きくなりがちであり、それを加味せずに電池寿命（劣化後容量）の推定を行うと、実際の寿命を見誤る虞がある。

ここで開示される技術においては、このような使用初期において負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂに移動して拡散するリチウムイオンに着目し、未対向部位５４Ｂに移動したリチウムイオンの量に応じて劣化後容量の推定値を補正することで、電池の寿命を精度よく推定するようにしている。

すなわち、この制御システム１は、二次電池１０の劣化後容量を推定する寿命推定装置を備えている。寿命推定装置１００は、二次電池１０の使用時間を取得する使用時間取得手段と、二次電池１０を放電する放電手段と、放電手段で所定電圧以下まで放電した後、二次電池１０の区間容量から該二次電池１０の満充電容量を算出する算出手段と、算出した満充電容量を、使用時間取得手段により取得した総使用時間と対応付けて蓄積する蓄積手段と、蓄積された満充電容量と総使用時間との相関関係を示す関係式を用いて、現在から所定時間ｔ経過後の劣化後容量Ｃを推定する推定手段と、推定手段で推定した劣化後容量Ｃから、負極活物質層の未対向部位５４Ｂに電荷担体が移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して前記劣化後容量を補正する補正手段と、を備えている。

ＥＣＵ３０の典型的な構成には、少なくとも、かかる制御を行うためのプログラムを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、そのプログラムを実行可能なＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）と、図示しない入出力ポートとが含まれる。二次電池１０には、前述した電流センサと電圧センサと温度センサとが取り付けられている。ＥＣＵ３０には、入力ポートを介して各センサの出力信号が入力される。そして、ＥＣＵ３０は、各センサからの出力信号に基づいて、二次電池１０に出入りする電流値、電圧値および電池温度の情報を取得するようになっている。かかるＥＣＵ３０と各センサと負荷２０とにより、本実施形態の寿命推定装置１００が構成されている。

＜過放電処理＞
ＥＣＵ３０は、充電開始の指令が発せられると、まず、負荷２０を制御して二次電池１０を所定電圧以下まで放電する。上記所定電圧は、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンが放出され得る電圧以下であればよい。例えば、上記所定電圧は、ＳＯＣ０％〜１０％の範囲（典型的にはＳＯＣ０％）に設定され得る。このように二次電池１０を所定電圧以下まで過放電することで、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンが放出されて正極活物質層４４に吸蔵される。そのため、後述する満充電容量の算出において、未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンの影響を排除して満充電容量を精度よく算出できる。

＜満充電容量の算出＞
ＥＣＵ３０は、上記二次電池１０を所定電圧以下まで放電した後、二次電池１０の区間容量から該二次電池１０の満充電容量を算出する。ＥＣＵ３０には、予め実験的に測定された基準充放電特性が格納されている。基準放電特性は、電池の開回路電圧（ＯＣＶ：縦軸）と充電電荷量（横軸）との関係を示すマップ曲線である。基準充放電特性を予め取得しておくことで、例えば、二次電池の開回路電圧がＶ１からＶ２まで増加した場合における充電電荷量が、それぞれ電圧値Ｖ１、Ｖ２に対応する電荷量Ｑ１およびＱ２の差であるΔＱ（＝Ｑ２−Ｑ１）と判定できる。また、劣化が進行すると、基準充放電特性は横軸が縮小された形状となる。そのため、現在（劣化後）の充放電特性は、基準充放電特性全体を横軸（電荷量軸方向）に所定の比率で縮小したものとみなすことができる。そのため、同様に開回路電圧をＶ１からＶ２まで変化させるのに要する電荷量ΔＱ’が得られれば、ΔＱ：ΔＱ’＝ΔＱｍａｘ：ΔＱ’ｍａｘの関係を用いて、現在の満充電容量をＱ’ｍａｘ＝ΔＱｍａｘ×ΔＱ’／ΔＱより導出することができる。ここでＱｍａｘは基準充放電特性における満充電容量である。

この実施形態では、ＥＣＵ３０は、上記過放電処理の後、負荷２０を制御して二次電池１０の充電を開始する。そして、二次電池に電流が流れ始めてからその流れが終了するまでの期間において、流れた電流の積算値（ΔＱ’）、電流が流れ始める直前の電圧値（Ｖ１）、電流の流れが終了した時点での電圧値（Ｖ２）を取得し、Ｖ１とＶ２とから基準充放電特性におけるΔＱを求め、さらに上記Ｑ’ｍａｘ＝ΔＱｍａｘ×ΔＱ’／ΔＱより現在の満充電容量を算出する。

＜劣化後容量Ｃの推定＞
ＥＣＵ３０は、上記算出した二次電池の満充電容量Ｑ’ｍａｘを、電池の総使用時間と対応付けて、ＲＯＭ等のメモリーに順次蓄積する。そして、蓄積された満充電容量と総使用時間との相関関係を示す関係式を用いて、現在から所定時間ｔ経過後の劣化後容量Ｃを推定する。ここで、本発明者の知見によれば、図３に示すように、二次電池の容量劣化は、電池の総使用時間と相関関係がある。具体的には、二次電池の劣化後容量（劣化後の満充電容量）は、総使用時間の平方根に略比例する。そのため、総使用時間の平方根に関する関数を関係式に用いて、現在から所定時間ｔ経過後における劣化後容量Ｃを推定することができる。この実施形態では、ＥＣＵ３０は、蓄積した二次電池の満充電容量と高い相関関係をもつように、電池の総使用時間の平方根を変数とする一次関数からなる関係式Ｐを決定する。例えば、最小二乗法を用いて、取得した二次電池の満充電容量の各々との偏差が最小となるような関係式Ｐを決定するとよい。そして、決定した関係式Ｐを用いて、現在から所定時間ｔ経過後の劣化後容量Ｃを推定するとよい。

＜劣化後容量Ｃの補正＞
ＥＣＵ３０は、上記推定した劣化後容量Ｃから、未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して劣化後容量Ｃを補正する。すなわち、前述のように、二次電池１０の使用初期においては、負極活物質層５４の正極対向部位５４Ａに吸蔵されたリチウムイオンは、正極活物質層４４に対向していない未対向部位５４Ｂにも移動して拡散するため、容量劣化が大きくなりがちである。そのため、未対向部位５４Ｂに移動したリチウムイオンの量に応じて、劣化後容量の推定値Ｃをさらに補正する必要がある。未対向部位５４Ｂに移動したリチウムイオンの量（容量劣化量Ａ）は、二次電池の滞在平均温度と滞在平均ＳＯＣと劣化年数とを記録した推定履歴情報に基づき、算出することができる。ここで滞在平均温度は、使用開始から現在までに電池が晒された平均温度である。滞在平均ＳＯＣは、使用開始から現在までの電池の平均ＳＯＣである。劣化年数は、使用開始〜現在から所定時間ｔ経過後までの推定使用年数である。すなわち、未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオンの量は、二次電池の曝される温度やＳＯＣや劣化年数によって大きく変化する。具体的には、滞在平均温度が高く、かつ滞在平均ＳＯＣが大きいほど、未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオンの量（ひいては容量劣化量Ａ）は多くなる。また、電池の劣化年数が長いほど（劣化年数がＸ年になると）、未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオンの量（ひいては容量劣化量Ａ）は多くなる。さらに、劣化年数が長く、滞在平均温度が高く、かつ滞在平均ＳＯＣが大きくなると、未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオンの量は一定になる。かかる相関関係を利用することで、上述した推定履歴情報から、未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオン量を把握することができる。この実施形態では、滞在平均温度と滞在平均ＳＯＣと劣化年数と未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオン量との関係を示すデータをマップの形でＲＯＭに記憶しておく（図４および図５参照）。ＥＣＵ３０は、このデータを参照して、所定の滞在平均温度、滞在平均ＳＯＣおよび劣化年数における未対向部位５４Ｂに移動したリチウムイオン量を算出することで、未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａを算出する。そして、前記推定した劣化後容量Ｃから容量劣化量Ａ分を差し引くことで、劣化後容量Ｃを「Ｃ−Ａ」に補正する。

＜良否判定＞
ＥＣＵ３０は、上記補正した劣化後容量「Ｃ−Ａ」に基づいて、電池の良否を判定することができる。例えば、上記補正した劣化後容量「Ｃ−Ａ」が閾値Ｓ以上の場合、現在から所定時間ｔ経過後においても電池が使用可能であると判定し、一方、上記補正した劣化後容量Ｃ−Ａが閾値Ｓ未満の場合、現在から所定時間ｔ経過後に電池が使用できなくなると判定してもよい。また、所定時間ｔ経過後に電池が使用できなくなると判定した場合に、
電池交換を促すシグナルを表示部（図示せず）に表示するように構成してもよい。

このように構成された電池制御システム１の動作について説明する。図６は、本実施形態に係る電池制御システム１のＥＣＵ３０により実行される劣化後容量算出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば二次電池が車両に搭載された直後から実行される。

図６に示す劣化後容量算出処理が実行されると、ＥＣＵ３０のＣＰＵは、制御対象のリチウムイオン二次電池（セル）１０について、ステップＳ１０において充電が開始されると、ステップＳ２０において負荷２０を制御して二次電池１０を所定電圧以下まで一旦放電する。次いで、ステップＳ３０において、負荷２０を制御して充電を開始し、二次電池に電流が流れ始めてからその流れが終了するまでの期間において、流れた電流の積算値（ΔＱ’）、電流が流れ始める直前の電圧値（Ｖ１）、電流の流れが終了した時点での電圧値（Ｖ２）を取得し、Ｖ１とＶ２とから基準充放電特性におけるΔＱを求め、Ｑ’ｍａｘ＝ΔＱｍａｘ×ΔＱ’／ΔＱより現在の満充電容量を算出する（ステップＳ４０）。

次いで、ステップＳ５０では、ＥＣＵ３０は、上記算出した二次電池の満充電容量Ｑ’ｍａｘを、電池の総使用時間と対応付けてメモリーに蓄積する。そして、蓄積された満充電容量と総使用時間との相関関係を示す関係式Ｐを導出し、該導出した関係式Ｐを用いて、現在から所定時間ｔ経過後における劣化後容量Ｃを推定する。

次いで、ステップＳ６０において、ＥＣＵ３０は、電池温度とＳＯＣと劣化年数と未対向部位５４Ｂに移動するリチウムイオン量との関係を示すデータ（マップ）を参照して、所定の電池温度、ＳＯＣおよび劣化年数における、未対向部位５４Ｂに移動したリチウムイオン量を算出し、それらを総和することで、未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａ分を算出する。そして、ステップＳ５０で推定した劣化後容量Ｃから容量劣化量Ａ分を差し引くことで、劣化後容量Ｃを「Ｃ−Ａ」に補正する。

次いで、ステップＳ７０では、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６０で補正した劣化後容量「Ｃ−Ａ」に基づいて、電池の良否を判定する。具体的には、上記補正した劣化後容量「Ｃ−Ａ」が閾値Ｓ以上の場合（Ｎｏの場合）、現在から所定時間ｔ経過後においても電池が使用可能であると判定し、この処理ルーチンを終了する。一方、上記補正した劣化後容量「Ｃ−Ａ」が閾値Ｓ未満の場合（Ｙｅｓの場合）、現在から所定時間ｔ経過後に電池が使用できなくなると判定し、電池交換を促すシグナルを表示部に表示する（ステップＳ８０）。

上記実施形態によると、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンを過放電により放出させてから満充電容量を算出するので、未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンの影響を排除して満充電容量を精度よく算出できる。さらに、上記未対向部位５４Ｂに吸蔵されたリチウムイオンの影響を排除して算出した満充電容量を用いて関係式Ｐを導出しておき、この関係式Ｐを用いて劣化後容量Ｃを推定するので、従来に比して、劣化後容量Ｃの推定精度が向上する。さらに、上記推定した劣化後容量Ｃから、未対向部位５４Ｂに移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して劣化後容量Ｃを「Ｃ−Ａ」に補正するので、劣化後容量の推定精度が格段に向上する。そのため、推定した劣化後容量「Ｃ−Ａ」に基づいて、誤判定することなく電池の使用可否判断をすることができる。

以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

＜リチウムイオン二次電池の構築＞
正極集電体および負極集電体にそれぞれ正極活物質層および負極活物質層が保持された正負の電極がセパレータを介して積層され、電解液とともにケースに収容された構成のリチウムイオン二次電池（試験用セル）を構築した。

正極活物質としてのリチウム遷移金属複合酸化物と他の正極活物質層構成成分とを溶媒中で混合して正極活物質層形成用ペーストを調製した。この正極活物質層形成用ペーストを正極集電体（アルミニウム箔を使用した。）上に塗布して乾燥することにより、正極集電体上に正極活物質層が設けられた正極を作製した。

負極活物質としての炭素系材料と他の負極活物質層構成成分とを溶媒中で混合して、負極活物質層用ペーストを調製した。この負極活物質層用ペーストを負極集電体（銅箔を使用した。）上に塗布して乾燥することにより、負極集電体上に負極活物質層が設けられた負極を作製した。

上記作製した正極と負極とをセパレータを介して積層した。本例では、負極活物質層を正極活物質層よりも幅広くし、セパレータを介在させつつ、負極活物質層が正極活物質層を覆うように負極活物質層と正極活物質層とを重ね合わせた。負極活物質層は、正極活物質層に対向している対向部位と、前記正極活物質層に対向していない未対向部位とを有する。得られた積層体を電解液とともにケースに収容し、ケースの開口部を気密に密封した。このようにしてニッケル水素電池を組み立てた。その後、常法により初期充放電処理（コンディショニング）を行って、試験用セルを得た。

＜高温耐久劣化試験＞
上記試験用セルに対して高温耐久劣化試験を行った。高温耐久劣化試験は、試験用セルをＳＯＣ８０％に調整した後、７５℃の恒温槽に入れることにより行った。そして、試験用セルの電池容量が４．７７Ａｈ（図７のａ１）、４．５８Ａｈ（図７のａ２）、４．０８Ａｈ（図７のａ３）まで劣化した時点で、過放電処理を実施した。過放電処理は、１Ｃの電流値で１．５Ｖ（ＳＯＣ０％）まで放電することにより行った。また、上記過放電処理後、区間容量から劣化後の満充電容量を算出した。そして、最小二乗法を用いて、取得した満充電容量の各々との偏差が最小となるような一次関数Ｐを決定した。そして、決定した一次関数Ｐを用いて、高温耐久劣化試験の開始から√日＝１５．９後における劣化後容量Ｃを推定した。また、推定した劣化後容量Ｃから、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して劣化後容量Ｃを「Ｃ−Ａ」に補正した。ここでは容量劣化量Ａは０．１５Ａｈとした。結果を図７に示す。

また、比較のために、上記高温耐久劣化試験において試験用セルの電池容量が４．７７Ａｈ（図８のｂ１）、４．４２Ａｈ（図８のｂ２）、４．３０Ａｈ（図８のｂ３）、４．１７Ａｈ（図８のｂ４）まで劣化した時点で、最小二乗法を用いて、電池容量の各々との偏差が最小となるような一次関数Ｐを決定した。そして、決定した一次関数Ｐを用いて、高温耐久劣化試験の開始から√日＝１５．９後における劣化後容量Ｃを推定した。結果を図８に示す。

図８に示すように、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａを考慮せずに劣化後容量Ｃを推定した比較例では、高温耐久劣化試験の開始から√日＝１５．９後における劣化後容量の推定値と実測値のズレが−４．３％であった。これに対し、図７に示すように、負極活物質層５４の未対向部位５４Ｂにリチウムイオンが移動したことによる容量劣化量Ａを考慮して劣化後容量Ｃを「Ｃ−Ａ」に補正した実施例では、高温耐久劣化試験の開始から√日＝１５．９後における劣化後容量の推定値と実測値のズレが−０．７％となり、推定精度について、比較例に比べて良好な結果が得られた。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１ 電子制御システム
１０ 二次電池
２０ 負荷
４０ 正極
４２ 正極集電体
４４ 正極活物質層
５０ 負極
５２ 負極集電体
５４ 負極活物質層
５４Ａ 対向部位
５４Ｂ 未対向部位
６０ セパレータ
１００ 寿命推定装置

Claims (1)

1. 正極と負極とを備える二次電池の寿命推定装置であって、
   前記正極は、正極集電体と、該正極集電体上に形成された正極活物質層とを有し、
   前記負極は、負極集電体と、該負極集電体上に形成された負極活物質層とを有し、
   前記負極活物質層は、前記正極活物質層に対向している対向部位と、前記正極活物質層に対向していない未対向部位とを有し、
   ここで、前記寿命推定装置は、
   前記二次電池の使用時間を取得する使用時間取得手段と、
   前記二次電池を放電する放電手段と、
   前記放電手段で所定電圧以下まで放電した後、前記二次電池の区間容量から該二次電池の満充電容量を算出する算出手段と、
   前記算出した満充電容量を、前記使用時間取得手段により取得した総使用時間と対応付けて蓄積する蓄積手段と、
   前記蓄積された満充電容量と総使用時間との相関関係を示す関係式を用いて、現在から所定時間経過後の劣化後容量Ｃを推定する推定手段と、
   前記推定手段で推定した劣化後容量Ｃから、前記未対向部位に電荷担体が移動したことによる容量劣化量Ａ分を減算して前記劣化後容量Ｃを補正する補正手段と
   を備えた、二次電池の寿命推定装置。
   

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