JP2020092008A - 電池情報処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両に搭載される組電池の信頼性を向上させる。【解決手段】電池情報処理システム１０は、入力装置５１と、演算装置１１０と、出力装置５２とを備える。入力装置５１は、ユーザによる車両１の使用態様および使用予定期間を取得するように構成される。演算装置１１０は、使用予定期間が経過するときの第１および第２の組電池の摩耗劣化による容量減少率Ｄｘを推定するように構成される。出力装置５２は、演算装置１１０により推定された容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆを下回る場合には第１の組電池をユーザが選択するための情報を報知し、推定された容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆを上回る場合には第２の組電池をユーザが選択するための情報を報知するように構成される。【選択図】図８

Description

本開示は、電池情報処理システムに関し、より特定的には、リチウムイオン二次電池に関する情報を処理する装置に関する。

組電池に関する情報を処理するための技術が提案されている。たとえば特開２０１５−７３４２７号公報（特許文献１）に開示された組電池管理システムは、組電池に含まれる複数の電池ブロックの特性のばらつきに起因する値にも基づいて、組電池のメンテナンスが必要であるか否かを判別する。

特開２０１５−７３４２７号公報

近年、走行用にリチウム二次電池からなる組電池が搭載された車両の普及が進んでいる。これらの組電池は、その使用または時間経過に伴い劣化し得る。

特に、リチウムイオン二次電池の劣化には、磨耗による劣化（以下、「摩耗劣化」とも称する）と、リチウムの析出による劣化（以下、「リチウム析出劣化」とも称する）とが含まれる。磨耗劣化とは、通電や放置によって正極および負極の性能（リチウムの受け入れ能力）が低下することである。磨耗劣化の原因としては、たとえば、正極の活物質や負極の活物質が磨耗することが挙げられる。一方、リチウム析出劣化とは、電池反応に用いられるリチウムイオンが負極表面に金属リチウムとして析出するなどして、リチウムイオンが電池反応に寄与しなくなる劣化をいう。

組電池の摩耗劣化の進行度合いは、ユーザが電動車両をどのように使用するかに応じて異なる。組電池の摩耗劣化が進行すると、それに伴い、組電池におけるリチウム析出の起こりにくさ（以下、「リチウム析出耐性」とも称する）が低下する。リチウム析出耐性が低下すると、その組電池の信頼性が低下し得る。

電動車両の買い替え、あるいは、既に保有している電動車両に搭載された組電池の載せ替えなどを行う場合に、ユーザが新たな組電池を複数の候補のなかから選択することが考えられる。このような機会には、ユーザによる電動車両の使用態様を考慮した上で、できるだけ信頼性が高い組電池を選択することが望ましい。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電動車両に搭載される組電池の信頼性を向上させることである。

本開示のある局面に従う電池情報処理システムは、各々が複数のリチウムイオン二次電池を含んで構成される第１および第２の組電池のうち、電動車両に搭載される組電池をユーザが選択するための情報を処理する。第１の組電池の初期状態におけるリチウム析出耐性は、第２の組電池の初期状態におけるリチウム析出耐性よりも高い。第１の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う第１の組電池のリチウム析出耐性の低下速度は、第２の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う第２の組電池のリチウム析出耐性の低下速度よりも速い。第１の組電池の摩耗劣化による容量減少が基準量に達した場合の第１の組電池のリチウム析出耐性と、第２の組電池の摩耗劣化による容量減少が基準量に達した場合の第２の組電池のリチウム析出耐性とは、互いに等しい。電池情報処理システムは、取得装置と、演算装置と、報知装置とを備える。取得装置は、ユーザによる電動車両の使用態様および使用予定期間を取得するように構成される。演算装置は、使用予定期間が経過するときの第１および第２の組電池の摩耗劣化による容量減少を推定するように構成される。報知装置は、演算装置により推定された容量減少が基準量を下回る場合には第１の組電池をユーザが選択するための情報を報知し、推定された容量減少が基準量を上回る場合には第２の組電池をユーザが選択するための情報を報知するように構成される。

上記構成においては、摩耗劣化の進行に伴ってリチウム析出耐性が低下するとの知見に基づき、演算装置は、摩耗劣化による容量減少量と基準量とを比較する。演算装置は、使用予定期間が経過するときの摩耗劣化による容量減少量が基準量を下回る場合には第１の組電池をユーザが選択するように提案し、上記容減少量が基準量を上回る場合には第２の組電池をユーザに選択するように提案する。詳細は後述するが、このようにすることで、ユーザによる電動車両の使用予定期間が経過するときの組電池のリチウム耐性が高くなる。したがって、上記構成によれば、電動車両に搭載される組電池の信頼性を向上させることができる。

本開示によれば、電池情報処理システムを用いて電動車両に搭載される組電池の信頼性を向上させることができる。

本実施の形態における電池情報処理システムの全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における車両の全体構成を概略的に示す図である。 各セルの構成の一例を示す概略断面図である。 電極群の構成の一例を示す概略図である。 図４のＶ−Ｖ線における電極群の断面図である。 第１および第２の組電池のリチウム析出耐性の傾向を説明するための図である。 組電池の温度と容量減少速度との関係を示す図である。 本実施の形態における組電池の提案手法を説明するための図である。 本実施の形態における組電池の提案処理を示すフローチャートである。 実施の形態の変形例２における組電池の提案手法を説明するための図である。

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

［実施の形態］
＜システム全体構成＞
図１は、本実施の形態における電池情報処理システムの全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、本実施の形態では、ある車両９を保有しているユーザが車両１への買い替えを検討している状況を想定する。車両１，９の各々は、たとえばハイブリッド車（ＨＶ）である。しかし、各車両１，９は、組電池が搭載された電動車両であればよく、たとえばプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）であってもよいし、電気自動車（ＥＶ）であってもよいし、燃料電池自動車（ＦＣＶ）であってもよい。なお、以下では、車両９を「旧車両９」と記載し、車両１を「新車両１」と記載する場合がある。

旧車両９から新車両１への買い替えに際しては、ユーザへのアンケートが実施される。このアンケート結果には、たとえば、新車両１の用途、運転頻度、１回当たりの運転距離および運転時間、運転の好み、使用予定期間（買い替えサイクル）などに関する情報が含まれているものとする。

電池情報処理システム１０は、ディーラ端末５と、サーバ１００とを備える。ディーラ端末５は、通信ネットワーク３上に設けられた基地局４を介して、外部との通信が可能に構成されている。ディーラ端末５は、入力装置５１と、出力装置５２とを含む。

入力装置５１は、たとえばタッチパネルであって、上記アンケートに対するユーザの回答を入力（取得）するように構成されている。入力装置５１は、本開示に係る「取得装置」に相当する。

出力装置５２は、たとえばタッチパネル下方に設けられた液晶ディスプレイであって、ユーザのアンケート結果に基づいて、ユーザが組電池を選択するための情報をユーザまたはディーラに出力（報知）するように構成されている。出力装置５２は、本開示に係る「報知装置」に相当する。なお、ディーラ端末に代えて、ユーザが保有する端末（スマートフォンなど）を用いてもよい。

サーバ１００は、ユーザの車両９の使用態様および使用予定期間に応じて、新車両１に搭載する組電池をユーザに提案する。サーバ１００は、演算装置１１０と、通信装置１２０と、劣化情報データベース１３０と、ユーザ情報データベース１４０とを含む。

演算装置１１０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ領域と、各種信号を入出力するための入出力ポートと等を含んで構成されている。演算装置１１０は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読み出して実行することによって、新車両１に搭載するのに適切な組電池をユーザに提案するための各種処理を実行する。この処理については後に詳細に説明する。なお、演算装置１１０による制御は、ソフトウェア処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理してもよい。

通信装置１２０は、基地局４を介して、車両９を含む複数の車両に搭載された図示しないＤＣＭ（Digital Communication Module）と互いに通信が可能に構成されている。図示しないが、通信装置１２０は、車両１のＤＣＭとの通信が可能に構成されていてもよい。さらに、通信装置１２０は、基地局４を介してディーラ端末５との通信が可能に構成されている。

劣化情報データベース１３０は、ユーザが保有している車両９に搭載された組電池の劣化（より詳細には摩耗劣化）の進行度合いに関する情報（劣化情報）を格納する。この劣化情報については後述する。

ユーザ情報データベース１４０は、ディーラ端末５を用いて実施されたユーザへのアンケート結果を格納する。

＜車両構成＞
車両１，９の構成は、車載の組電池（図２参照）以外は基本的に共通である。したがって、以下では車両１の構成について代表的に説明する。なお、以下では、新車両１に搭載される組電池を組電池１１と記載し、旧車両９に搭載される組電池を「組電池１９」と記載することによって、両者を区別する場合がある。

図２は、本実施の形態における車両１の全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、車両１は、ハイブリッド車両であって、組電池１１と、監視ユニット１２と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１３と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１４と、モータジェネレータ１５１，１５２と、エンジン１６と、動力分割装置１７と、駆動軸１８１と、駆動輪１８２と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２０を備える。

組電池１１は、モータジェネレータ１５１，１５２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ１４を通じてモータジェネレータ１５１，１５２へ電力を供給する。また、組電池１１は、モータジェネレータ１５１，１５２の発電時にＰＣＵ１４を通じて発電電力を受けて充電される。

本実施の形態において、組電池１１は、複数のモジュール（図示せず）を含んで構成されている。複数のモジュールの各々は、複数のセル６を含む。複数のセル６の各々は、リチウムイオン二次電池である。各セル６の構成については図３〜図５にて説明する。

監視ユニット１２は、電圧センサ１２１と、電流センサ１２２と、温度センサ１２３とを含む。電圧センサ１２１は、各セル６の電圧を検出する。電流センサ１２２は、組電池１１に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ１２３は、組電池１１の温度を検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ２０に出力する。

ＳＭＲ１３は、ＰＣＵ１４と組電池１１とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ１３は、ＥＣＵ２０からの制御信号に応じて、ＰＣＵ１４と組電池１１との間での電力の供給と遮断とを切り替える。

ＰＣＵ１４は、ＥＣＵ２０からの制御信号に従って、組電池１１とモータジェネレータ１５１，１５２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ１４は、モータジェネレータ１５１，１５２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ１５１を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ１５２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ１４は、たとえば、モータジェネレータ１５１，１５２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池１１の出力電圧以上に昇圧するコンバータ（いずれも図示せず）とを含んで構成されている。

モータジェネレータ１５１，１５２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ１５１は、主として、動力分割装置１７を経由してエンジン１６により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ１５１が発電した電力は、ＰＣＵ１４を介してモータジェネレータ１５２または組電池１１に供給される。また、モータジェネレータ１５１は、エンジン１６のクランキングを行なうことも可能である。

モータジェネレータ１５２は、主として電動機として動作し、駆動輪１８２を駆動する。モータジェネレータ１５２は、組電池１１からの電力およびモータジェネレータ１５１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ１５２の駆動力は駆動軸１８１に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ１５２は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ１５２が発電した電力は、ＰＣＵ１４を介して組電池１１に供給される。

エンジン１６は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。

動力分割装置１７は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構（図示せず）を含む。動力分割装置１７は、エンジン１６から出力される動力を、モータジェネレータ１５１を駆動する動力と、駆動輪１８２を駆動する動力とに分割する。

ＥＣＵ２０は、監視ユニット１２の各センサから受ける信号ならびにメモリ（図示せず）に記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、車両１が所望の状態なるように制御する。本実施の形態においてＥＣＵ２０により実行される主要な制御としては、組電池１１の摩耗劣化の進行度合いを推定するために温度頻度分布を取得する処理が挙げられる。この処理については後に図７にて説明する。

＜リチウムイオン二次電池の構成＞
図３は、各セル６の構成の一例を示す概略断面図である。図３を参照して、セル６は、電池ケース６１を備える。電池ケース６１は、外部端子６２，６３を有する。電池ケース６１は、注液口、安全弁、電流遮断機構（いずれも図示せず）等を有していてもよい。電池ケース６１には、電極群７および電解液８が収容されている。電極群７は、外部端子６２，６３に電気的に接続されている。

図４は、電極群７の構成の一例を示す概略図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線における電極群７の断面図である。図３〜図５を参照して、電極群７は、巻回型の電極群であり、負極７１と、正極７２と、負極７１と正極７２との間に介在するセパレータ７３とを含む。負極７１、正極７２およびセパレータ７３は、いずれも帯状のシート部材である。電極群７は、セパレータ７３を挟んで負極７１と正極７２とを積層し、さらに巻回することで形成されている。電極群７は、巻回後に扁平状に成形されている。

負極７１は、負極集電箔７１１と、負極集電箔７１１上に配置された負極合材層７１２とを含む。負極集電箔７１１は、たとえば銅箔である。負極合材層７１２は、たとえば負極活物質およびバインダ等を含有する負極合材を負極集電箔上に塗着することで形成されている。バインダは、たとえば、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩（ＣＭＣ−Ｎａ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）である。負極合材層７１２は、内部に空隙を有する多孔質層である。負極合材層７１２の多孔度は、負極合材の目付量（単位面積あたりの塗着量）、負極合材層７１２の圧縮率等によって調整できる。負極合材層７１２は、負極活物質として球形化黒鉛および易黒鉛化性炭素を含有する。

正極７２は、正極集電箔７２１と、正極集電箔７２１上に配置された正極合材層７２２とを含む。正極集電箔７２１は、たとえばＡｌ箔である。正極合材層７２２は、たとえば正極活物質、導電材およびバインダ等を含有する正極合材を正極集電箔上に塗着することで形成されている。正極活物質は、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、Ｌｉｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１／３Ｃ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４等である。導電材は、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類である。バインダは、たとえばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である。

セパレータ７３は、基材層７３１と、基材層７３１上に配置された耐熱層７３２とを含む。耐熱層７３２は、基材層７３１の一方の主面に配置されていてもよいし、両方の主面に配置されていてもよい。基材層７３１は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の微多孔膜から構成されている。耐熱層７３２は、アルミナ等の金属酸化物粒子と、アクリル系バインダ等とから構成されている。

電解液８は、非プロトン性溶媒に支持塩を溶解させた液体電解質である。非プロトン性溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびγ−ブチロラクトン（γＢＬ）等の環状カーボネート類、ならびに、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネート類等が挙げられる。これらの非プロトン性溶媒を２種以上混合して混合溶媒としてもよい。支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、Ｌｉ［（ＦＳＯ_２）_２Ｎ］等のＬｉ塩が挙げられる。

電解液８は、被膜形成剤またはガス発生剤等の機能性添加剤をさらに含む。被膜形成剤としては、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、プロパンスルトン（ＰＳ）、エチレンスルフィット（ＥＳ）等が挙げられる。ガス発生剤としては、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）、ビフェニル（ＢＰ）等が挙げられる。

ただし、図３〜図５にて説明したセル６の構成は、具体的なセル構成の例示に過ぎず、本開示が適用可能なセル構成は、これに限定されるものではない。

＜リチウム析出耐性＞
リチウムイオン二次電池である組電池１１（および組電池１９）の劣化には、磨耗による劣化（摩耗劣化）と、リチウムの析出による劣化（リチウム析出劣化）とが含まれる。組電池１１の摩耗劣化の進行は、ユーザが電動車両をどのように使用するかに応じて異なる。組電池１１の摩耗劣化が進行すると、それに伴い、組電池１１におけるリチウム析出の起こりにくさ（リチウム析出耐性）が低下する。リチウム析出耐性が低下すると、組電池１１の信頼性が低下し得る。旧車両９から新車両１への買い替えにおいては、ユーザによる新車両１の使用態様を考慮した上で、できるだけ信頼性が高い組電池を選択することが望ましい。

そこで、本実施の形態においては、リチウム析出耐性が互いに異なる２種類の組電池（第１および第２の組電池）が準備されている。以下に説明するように、サーバ１００は、ユーザが想定している新車両１の使用態様に基づき、車両１に搭載される組電池１１として、第１および第２の組電池のうちのいずれか一方をユーザに提案する。

図６は、第１および第２の組電池のリチウム析出耐性の傾向を説明するための図である。図６ならびに後述する図８および図１０において、横軸は、組電池１１（第１または第２の組電池）の摩耗劣化の進行度合いを表す。縦軸は、組電池１１のリチウム析出耐性を表す。

組電池１１の摩耗劣化の進行度合いを示す指標としては、組電池１１の摩耗劣化による容量減少率（容量劣化率と呼んでもよい）を用いることができる。より詳細に説明すると、初期状態（たとえば製造直後）における組電池１１の容量（満充電容量）に対する現時点での組電池１１の容量の比率を「容量維持率」と呼ぶ。そして、１から組電池の容量維持率を差し引いたものを組電池の「容量減少率」と定義する。容量減少率には、摩耗劣化による容量減少分と、リチウム析出劣化による容量減少分とが含まれている。このうち、摩耗劣化による容量減少分を「摩耗劣化による容量減少率」と称し、符号Ｄｘを付して表す。

摩耗劣化は、組電池１１に与えられた熱負荷（熱履歴）に応じて進行する。そのため、以下に説明するように、組電池１１の熱履歴と、組電池１１の容量減少速度（容量劣化速度）βとから、容量減少率Ｄｘを算出することができる。

図７は、組電池１１の温度ＴＢと容量減少速度βとの関係を示す図である。図７において、横軸は組電池１１の温度ＴＢの逆数を表し、縦軸は容量減少速度βの自然対数値を表す。図７より、組電池１１の温度ＴＢが高いほど容量減少速度βが増大するとのアレニウス則に従う傾向が理解される。なお、図７に示すような関係は、リチウムイオン二次電池（セル）を複数準備し、異なる温度条件下での耐久試験を実施して一定時間毎の容量を測定することで取得することができる。

サーバ１００は、図７に示す関係（温度加速性アレニウスモデル）をマップ等の形でＲＯＭに記憶しておくことで、マップを参照して温度ＴＢから容量減少速度βを決定することができる。また、旧車両９のＥＣＵ２０は、組電池１９の熱履歴、すなわち、組電池１９がどの温度域でどの程度の期間が経過したのかを温度域毎に積算することによって温度頻度分布（温度域毎の積算時間の分布）を算出している。この温度頻度分布を示すデータは、サーバ１００に定期的に送信され、劣化情報データベース１３０に格納されている。サーバ１００は、劣化情報データベース１３０を参照することによって、旧車両９の組電池１９の温度頻度分布を取得することができる。そして、サーバ１００は、温度域毎の積算時間と各温度における容量減少速度βとの積の総和を求めることによって、摩耗劣化による容量減少率Ｄｘを算出することができる。

一方、本実施の形態では、図６におけるリチウム析出耐性の指標として、負極活物質層の表面に金属リチウムが析出しない電流値のうち最大の電流値である「限界電流値」が用いられる。限界電流値は、たとえば以下のように測定することができる。

まず、低温（たとえば氷点下）に保持された恒温槽内に組電池１１（より詳細には、組電池１１を構成するセル６）を配置し、所定の電流値での充放電を複数回（たとえば数百回〜数千回）繰り返す。その後、セル６を解体し、負極活物質層の表面におけるリチウム析出の有無を目視により確認する。リチウム析出が確認されなかった場合には、電流値を増加させて再度、充放電サイクルを施す。この工程を繰り返すことで、金属リチウムが析出し始める電流値を確認する。そして、金属リチウムが析出しない電流値のうち最大の電流値を限界電流値とすることができる。

図６では、第１の組電池のリチウム析出耐性の推移を直線Ｌ１（実線参照）で示し、第２の組電池のリチウム析出耐性の推移を直線Ｌ２（１点鎖線参照）で示している。なお、リチウム析出耐性の推移が直線状であることは必須ではなく、単調減少するのであれば曲線状であってもよい。

図６に示すように、直線Ｌ１の切片は、直線Ｌ２の切片よりも大きい。すなわち、第１の組電池の初期状態におけるリチウム析出耐性は、第２の組電池の初期状態におけるリチウム析出耐性よりも高い。また、直線Ｌ１の傾きは、直線Ｌ２の傾きよりも急峻である。すなわち、第１の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う第１の組電池のリチウム析出耐性の低下速度は、第２の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う第２の組電池のリチウム析出耐性の低下速度よりも速い。

上記関係が存在することで、直線Ｌ１と直線Ｌ２とは交差する。この交点における容量減少率Ｄｘを「基準減少率Ｄｒｅｆ」と記載する。基準減少率Ｄｒｅｆにおける第１の組電池のリチウム析出耐性と、基準減少率Ｄｒｅｆにおける第２の組電池のリチウム析出耐性とは、互いに等しい。基準減少率Ｄｒｅｆは、第１および第２の組電池の特性に応じて実験により予め求められ、サーバ１００のＲＯＭ（図示せず）に格納されている。

＜組電池の提案＞
図８は、本実施の形態における組電池の提案手法を説明するための図である。図８を参照して、本実施の形態においては、まず、買い替えを検討しているユーザが新車両１の使用を予定している期間（使用予定期間）が経過したときの新車両１に搭載された組電池１１の容量減少率Ｄｘが推定される。

図８では、あるユーザＡによる新車両１の使用予定期間が経過したときの容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ未満であるとする。この場合、新車両１を購入してから使用予定期間が経過するまでの間、常に、第１の組電池のリチウム析出耐性の方が第２の組電池のリチウム析出耐性よりも高い。言い換えると、使用予定期間が経過するまでは常に、第１の組電池の信頼性の方が第２の組電池の信頼性よりも高い。したがって、サーバ１００は、第１の組電池を新車両１に搭載することをユーザに提案する。

一方、別のユーザＢでは、新車両１の使用予定期間が経過したときの容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ以上であるとする。この場合、車両１を購入してから容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達するまでの間は、第１の組電池のリチウム析出耐性の方が第２の組電池のリチウム析出耐性よりも高い。しかしながら、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達してから使用予定期間が経過するまでの間は、第２の組電池のリチウム析出耐性の方が第１の組電池のリチウム析出耐性よりも高くなる。容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達した後の方が、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達する前と比べて、組電池１１のリチウム析出耐性がより低く、組電池１１の信頼性が問われる状況が生じやすい。よって、信頼性確保の観点からは、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達して以降を重視することが望ましい。したがって、サーバ１００は、第２の組電池を新車両１に搭載することをユーザに提案する。

＜第１および第２の組電池の仕様＞
図６および図８に示すような特性を有する第１の組電池と第２の組電池とは、以下のように区別される。

第１の組電池における負極活物質のＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ法により測定された粒子の負極活物質の比表面積）（単位：ｍ^２／ｇ）は、第２の組電池における負極活物質のＢＥＴ比表面積よりも大きい。また、第１の組電池における負極合剤層の目付量は、第２の組電池における負極合剤層の目付量よりも大きい。負極合剤層の目付量とは、前述のように、負極合材層の単位面積あたりの塗着量（単位：ｍｇ／ｃｍ^２）である。さらに、第１の組電池における負極の単位面積当たりの添加材量は、第２の組電池における負極の単位面積当たりの添加材量よりも小さい。

摩耗劣化の初期では、添加剤による負極反応抵抗の増加に起因するリチウム析出が起こりやすい。一方、摩耗劣化が進むと、電解液由来の被膜が形成されることで負極反応抵抗が増加し、それによりリチウム析出が起こりやすくなる。第１の組電池では、相対的に、添加剤量が小さいため、負極反応抵抗が小さく、摩耗劣化の初期におけるリチウム析出耐性が高い。これに対し、第２の組電池では、添加剤量が相対的に大きいことで電解液由来の被膜形成を抑制することができるため、負極反応抵抗が増加しにくくなる。したがって、リチウム析出耐性の低下を抑制することができる。

＜処理フロー＞
図９は、本実施の形態における組電池の提案処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、たとえば、ディーラ（またはユーザが）がディーラ端末５に設けられた操作ボタン（図示せず）を操作することで組電池１１の提案を要求した場合にサーバ１００の演算装置１１０により実行される。

なお、以下では、各処理の実行主体としてのサーバ１００の構成要素（図１に示した演算装置１１０、通信装置１２０、劣化情報データベース１３０およびユーザ情報データベース１４０）を特に区別せず、包括的に「サーバ１００」と記載する。各ステップ（Ｓと略す）は、基本的にはサーバ１００（演算装置１１０）によるソフトウェア処理により実現されるが、その一部または全部がサーバ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。

図９を参照して、Ｓ１１において、サーバ１００は、ユーザによる新車両１の使用予定期間に関する情報を取得する。前述のように、新車両１の購入を検討しているユーザに対して実施したアンケート結果がユーザ情報データベース１４０に格納されている。そのため、サーバ１００は、ユーザ情報データベース１４０を参照することによって、新車両１の使用予定期間に関する情報を読み出すことができる。

Ｓ１２において、サーバ１００は、劣化情報データベース１３０を参照することによって、ユーザが現在、保有している旧車両９に搭載された組電池１９における温度頻度分布を示すデータを読み出す。旧車両９における組電池１９の温度頻度分布は、続くＳ１３における新車両１における組電池１１の容量減少率Ｄｘの推定に用いられる。

Ｓ１３において、サーバ１００は、ユーザが新車両１の購入した場合に、新車両１の使用予定期間が経過する時点における新車の組電池１１の容量減少率Ｄｘを推定する。たとえば、旧車両９の使用期間（旧車両９の購入時から現在までの期間）と新車両１の使用予定期間との比較、および、組電池１９の仕様と組電池１１の仕様との対応関係を用いることによって、組電池１９の温度頻度分布から組電池１１の容量減少率Ｄｘを算出することができる。

より詳細に説明すると、旧車両９における組電池１９の温度頻度分布が示す傾向と、新車両１における組電池１１の温度頻度分布が示す傾向とが、基本的には同等であると仮定する。この仮定の下で、組電池１９の仕様（具体的は、温度上昇／温度低下のしやすさ）と組電池１１の仕様との対応関係を予め求めておくことによって、旧車両９の使用期間が経過した時点における組電池１９の温度頻度分布から、新車両１の使用予定期間が経過する時点における組電池１１の温度頻度分布を推定することができる。そして、図７にて説明したように、組電池１１の温度頻度分布の推定結果と、組電池１１の容量減少速度βとを用いることによって、組電池１１の容量減少率Ｄｘを推定することができる。

Ｓ１４において、サーバ１００は、Ｓ１３にて推定された容量減少率Ｄｘと、予め定められた基準減少率Ｄｒｅｆとを比較し、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ未満であるか否かを判定する。図６にて説明したように、基準減少率Ｄｒｅｆとは、直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点に対応する、第１の組電池のリチウム析出耐性と第２の組電池のリチウム析出耐性とが互いに等しくなる容量減少率Ｄｘである。

新車両１の使用予定期間が経過する時点における組電池１１の容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ未満である場合（Ｓ１４においてＹＥＳ）には、新車両１を購入してから使用予定期間が経過するまでの間、第１の組電池のリチウム析出耐性の方が第２の組電池のリチウム析出耐性よりも高い（図１０参照）。したがって、サーバ１００は、使用予定期間が経過するまでの信頼性がより高い第１の組電池を選択することをユーザに提案する（Ｓ１５）。ユーザへの提案は、ディーラ端末５に含まれる出力装置５２によりユーザに報知される。

これに対し、新車両１の使用予定期間が経過する時点における組電池１１の容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ以上である場合（Ｓ１４においてＮＯ）、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆに達してから使用予定期間が経過するまでの間は、第２の組電池のリチウム析出耐性の方が第１の組電池のリチウム析出耐性よりも高い（図１０参照）。したがって、サーバ１００は、当該期間における信頼性がより高い第２の組電池を選択することをユーザに提案する（Ｓ１６）。

以上のように、本実施の形態においては、ユーザが新車両１を購入する場合に、ユーザによる新車両１の使用予定期間が経過するまでに新車両１の組電池１１の磨耗劣化がどの程度進行するかが推定される。より具体的には、ユーザが既に保有している車両９に搭載された組電池１９の温度頻度分布に基づいて、新車両１に搭載される組電池１１の温度頻度分布が推定され、その温度頻度分布の推定結果を用いて組電池１１の容量減少率Ｄｘが推定される。そして、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ未満であると推定される場合には、劣化初期におけるリチウム析出耐性が相対的に高い第１の組電池がユーザに提案される。一方、容量減少率Ｄｘが基準減少率Ｄｒｅｆ以上になると推定される場合には、劣化後期におけるリチウム析出耐性が相対的に高い第２の組電池がユーザに提案される。これにより、本実施の形態によれば、ユーザが新たに購入する車両１における組電池１１の信頼性を向上させることができる。

［変形例１］
実施の形態では、フローチャート（図９参照）に含まれるＳ１３の処理において、新車両１の使用予定期間が経過する時点における新車両１の組電池１１の容量減少率Ｄｘを推定するのに、旧車両９に搭載された組電池１９の温度頻度分布が用いられると説明した。しかし、ユーザによっては、車両を購入するのが初めてである可能性がある。あるいは、ユーザの旧車両９が他社（他の製造業者）の車両であったり、サーバ１００との通信機能を備えていない古い車両であったりすることで、組電池１９の温度頻度分布を示すデータが劣化情報データベース１３０に格納されていない可能性も考えられる。

変形例１では、上記のように組電池１９の温度頻度分布を示すデータが存在しない場合に、ユーザによる新車両１の使用予定期間と、ユーザに実施するアンケート結果とから、新車両１に搭載される組電池１１の容量減少率Ｄｘを推定する。

具体的には、まず、組電池の磨耗劣化の進行度合いが異なる車両の使い方（走行モデルと呼んでもよいし、ユーザの運転傾向と呼んでもよい）を複数準備する。そして、複数の走行モデル毎に、車両の使用予定期間の長さに応じた（たとえば、３カ月経過時点、６カ月経過時点〜１０年経過時点など）組電池１１の容量減少率Ｄｘを実験またはシミュレーションにより求めておく。その上で、ユーザのアンケート結果から、ユーザの走行モデルが複数の走行モデルのうちのどのモデルに最も近いか（ユーザの運転傾向がどの運転傾向に分類されるか）を判別する。そして、ユーザの走行モデルに最も近い走行モデルにおいてユーザが想定している使用予定期間が経過するときの組電池１１の容量減少率ＤｘをＳ１３の処理に採用することができる。

以上のように、実施の形態の変形例１によれば、ユーザの旧車両９の組電池１９の温度頻度分布を示すデータが劣化情報データベース１３０に格納されていない場合であっても、ユーザのアンケート結果を用いることによって、実施の形態と同様に、新車両１に搭載すべき適切な組電池１１をユーザに提案することができる。これにより、新車両１における組電池１１の信頼性を向上させることができる。

［変形例２］
実施の形態では、第１および第２の組電池がいずれも新品の組電池である場合を例に説明した。しかし、第１および第２の組電池は、中古品の組電池（リユースされた組電池）であってもよい。実施の形態の変形例２においては、第１および第２の組電池が図示しない車両に搭載され、摩耗劣化がある程度進行した第１および第２の組電池が新車両１に搭載される状況（たとえば、ユーザが保有している車両９に搭載された組電池１９の載せ替えを行なう状況）を例に説明する。

図１０は、実施の形態の変形例２における組電池の提案手法を説明するための図である。図１０を参照して、第１および第２の組電池の各々について、以前の車両に搭載されていた間に進行した摩耗劣化による容量減少率Ｄｘを算出することができる。具体的には、車両に搭載されていた間の第１および第２の組電池の温度頻度分布が劣化情報データベース１３０に格納されている。したがって、第１および第２の組電池の容量減少速度βが既知であれば、第１および第２の組電池の温度頻度分布と容量減少速度βとから、第１および第２の組電池の各々について、現時点までに既に進行した摩耗劣化による容量減少率Ｄｘを算出することができる。

このように、変形例２では、サーバ１００は、第１および第２の組電池の製造時の状態を第１および第２の組電池の初期状態とするのに代えて、第１および第２の組電池の現時点での状態を第１および第２の組電池の初期状態とする。その後の新車両１における第１および第２の組電池の容量減少率Ｄｘの算出手法は、実施の形態にて説明した手法と同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

以上のように、実施の形態の変形例２によれば、第１および第２の組電池が中古品であっても、その中古品の組電池の温度頻度分布を取得し、それにより現時点での容量減少率Ｄｘ算出することができる。これにより、実施の形態と同様に、新車両１に搭載することが望ましい適切な組電池１１をユーザに提案することができる。その結果、新車両１における組電池１１の信頼性を向上させることができる。

なお、本開示における「リチウムイオン二次電池」は、リチウムを電荷担体として充放電を行う二次電池を意味し、液体電解質（たとえば有機溶媒）を使用した一般的なリチウムイオン二次電池（電解液式リチウムイオン二次電池）だけでなく、固体電解質を使用した全固体電池（全固体式リチウムイオン二次電池）も含み得る。

今回開示された実施の形態は、すべ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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，９ 車両、３ 通信ネットワーク、４ 基地局、５ ディーラ端末、１１，１９ 組電池、１２ 監視ユニット、１２１ 電圧センサ、１２２ 電流センサ、１２３ 温度センサ、１３ ＳＭＲ、１４ ＰＣＵ、１５１，１５２ モータジェネレータ、１６ エンジン、１７ 動力分割装置、１８１ 駆動軸、１８２ 駆動輪、２０ ＥＣＵ、６ セル、６１ 電池ケース、６２，６３ 外部端子、７ 電極群、７１ 負極、７１１ 負極集電箔、７１２ 負極合材層、７２ 正極、７２１ 正極集電箔、７２２ 正極合材層、７３ セパレータ、７３１ 基材層、７３２ 耐熱層、８ 電解液、１０ 電池情報処理システム、１００ サーバ、１１０ 演算装置、１２０ 通信装置、１３０ 劣化情報データベース、１４０ ユーザ情報データベース。

Claims (1)

1. 各々が複数のリチウムイオン二次電池を含んで構成される第１および第２の組電池のうち、電動車両に搭載される組電池をユーザが選択するための情報を処理する、電池情報処理システムであって、
   前記第１の組電池の初期状態におけるリチウム析出耐性は、前記第２の組電池の前記初期状態におけるリチウム析出耐性よりも高く、
   前記第１の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う前記第１の組電池のリチウム析出耐性の低下速度は、前記第２の組電池の摩耗劣化による容量減少に伴う前記第２の組電池のリチウム析出耐性の低下速度よりも速く、
   前記第１の組電池の摩耗劣化による容量減少が基準量に達した場合の前記第１の組電池のリチウム析出耐性と、前記第２の組電池の摩耗劣化による容量減少が前記基準量に達した場合の前記第２の組電池のリチウム析出耐性とは、互いに等しく、
   前記電池情報処理システムは、
   前記ユーザによる前記電動車両の使用態様および使用予定期間を取得するように構成された取得装置と、
   前記使用予定期間が経過するときの前記第１および第２の組電池の摩耗劣化による容量減少を推定するように構成された演算装置と、
   前記演算装置により推定された容量減少が前記基準量を下回る場合には前記第１の組電池を前記ユーザが選択するための情報を報知し、前記推定された容量減少が前記基準量を上回る場合には前記第２の組電池を前記ユーザが選択するための情報を報知するように構成された報知装置とを備える、電池情報処理システム。

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