JP6206370B2 - 電池の劣化判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池の劣化状態を精度高く判定する技術に関する。

電池の劣化状態に基づいて電池の再利用が可能であるか否かを判定する技術が公知である。電池の劣化状態を判定する技術としては、たとえば、特開２０１２−１２７９３８号公報（特許文献１）には、カレンダ寿命やサイクル寿命に対する蓄電装置の劣化度合いを蓄電装置の充電電流値、充電時間および代表温度に基づくサイクルダメージ数に基づいて算出する技術が開示される。

特開２０１２−１２７９３８号公報 特開２００３−２７２７１９号公報 特開２００１−１０２０９２号公報

ところで、たとえば、密閉型の電池には、密閉状態を維持するために、樹脂部材、ガス排出弁あるいはＣＩＤ（Current Interrupt Device）等の構成部材が用いられる。これらの構成部材においては、経年劣化や使用状況等によって電池の内圧が変動することにより疲労が蓄積して劣化が進行する場合がある。そのため、より精度高く電池の劣化状態を判定するためには、電池の内圧の変動も考慮する必要がある。また、電池が高負荷で使用された履歴がある場合もあり、電池の劣化状態の判定には、さらに、構成部材である電解液の状態やシール部材の状態についても考慮する必要がある
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池の劣化状態を精度高く判定する劣化判定装置を提供することである。

この発明のある局面に係る電池の劣化判定装置は、電池の内圧と外圧との差圧が予め定められた変動量で変動する変動回数を算出し、算出された変動回数と予め定められた変動量に対応した予め定められた上限変動回数との第１の比に基づく第１劣化評価値と、差圧が予め定められた差圧となる時間を算出し、算出された時間と予め定められた差圧に対応した予め定められた上限時間との第２の比に基づく第２劣化評価値とを算出する算出部と、算出部によって算出された、第１劣化評価値と第２劣化評価値との和が第１しきい値よりも大きい場合に電池が劣化状態であると判定する劣化判定部とを備える。算出部は、第１劣化評価値と第２劣化評価値との和が第１しきい値よりも小さい場合には、電池の温度履歴に基づいて算出される、電池の電解液の透過速度と電池に含まれるシール部材の圧縮永久ひずみ速度とから電解液の透過量とシール部材の圧縮永久ひずみ量とをそれぞれ算出する。劣化判定部は、算出された透過量が第２しきい値よりも小さく、かつ、算出された圧縮永久ひずみ量が第３しきい値よりも小さい場合に、電池が劣化状態でないと判定し、透過量が第２しきい値よりも大きい場合、および、圧縮永久ひずみ量が第３しきい値よりも大きい場合のうちの少なくともいずれかの場合に、電池が劣化状態であると判定する。

この発明によると、第１劣化評価値と第２劣化評価値とは、いずれも電池の内圧と外圧との差圧を考慮して算出される。そのため、第１劣化評価値と第２劣化評価値との和が第１しきい値よりも大きい場合に電池が劣化状態であると判定することによって、電池の内圧の変動を考慮して電池の劣化状態を精度高く判定することができる。さらに、第１劣化評価値と第２劣化評価値との和が第１しきい値よりも小さい場合には、電池の温度履歴に基づいて電解液の透過量と圧縮永久ひずみ量とを算出し、算出された透過量が第２しきい値よりも大きい場合、または、算出された圧縮永久ひずみ量が第３しきい値よりも大きい場合に、電池が劣化状態であると判定することによって、電池の劣化状態をさらに精度高く判定することができる。したがって、電池の劣化状態を精度高く判定する劣化判定装置を提供することができる。

本実施の形態に係る劣化判定装置の構成を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に係る劣化判定装置であるＰＣの機能ブロック図である。 電池温度と内圧上昇速度との関係を示す図である。 電池温度と滞在時間との関係を示す図である。 内圧上昇量の時間変化を示す図である。 差圧の時間変化を示す図である。 内圧変動量と変動回数との関係を示す図である。 上限変動回数と内圧変動量との関係を示す図である。 上限滞在時間と差圧との関係を示す図である。 電池温度と滞在時間と差圧との関係を示す図である。 電池温度と電解液透過速度との関係を示す図である。 電解液透過量の時間変化を示す図である。 電池温度と圧縮永久ひずみ速度との関係を示す図である。 圧縮永久ひずみ量の時間変化を示す図である。 本実施の形態に係る電池の劣化判定装置であるＰＣによって実行される劣化判定処理を示すフローチャートである。 本実施の形態の変形例において、劣化判定装置が車両に搭載されたＥＣＵで実現される場合の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１に示すように、本実施の形態に係る劣化判定装置は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記載する）１００により実現される。

ＰＣ１００は、たとえば、車両１０に搭載されたバッテリ２０を交換用バッテリと交換するための電池交換ステーションや、バッテリ２０を回収する店舗（ディーラー、中古車販売店あるいは修理工場等）や、回収されたバッテリ２０を再利用あるいはリサイクルを行うために保管管理する場所等に設置される。

ＰＣ１００は、車両１０で使用されたバッテリ２０の劣化状態を判定する。なお、ＰＣ１００は、車両１０に搭載された状態のバッテリ２０の劣化状態を判定するようにしてもよいし、あるいは、車両１０から取り外された状態のバッテリ２０の劣化状態を判定するようにしてもよい。ＰＣ１００は、バッテリ２０の劣化状態の判定結果に基づいて、バッテリ２０の他の車両への中古バッテリとしての再利用の可否やリサイクルの要否を判定する。

ＰＣ１００は、バッテリ２０の劣化状態を判定する場合には、事前に車両１０のＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０からバッテリ２０の情報を取得する。ＰＣ１００は、取得した情報をＰＣ１００の内部の記憶媒体１０２に記憶させる。なお、記憶媒体１０２は、たとえば、メモリやハードディスク等の記憶媒体であればよく、特に限定されるものではない。

ＥＣＵ４０は、バッテリ２０に含まれる電池セル２２の温度ＴＢ（以下、電池温度ＴＢと記載する）の履歴（時間変化）を、電池温度センサ４４を用いて取得し、ＥＣＵ４０の内部のメモリ４２に蓄積する。なお、ＥＣＵ４０は、たとえば、所定時間間隔毎の電池温度ＴＢ（たとえば、１０分間での最大値）を、電池温度センサ４４を用いて取得し、ＥＣＵ４０の内部のメモリ４２に記憶する。ＥＣＵ４０は、車両１０の運転中や停止中に電池温度センサ４４を用いて電池温度ＴＢの履歴を取得し、メモリ４２に記憶する。

また、ＥＣＵ４０は、位置情報取得部３０から車両１０の高度情報（高度の時間変化）を取得し、メモリ４２に記憶する。ＥＣＵ４０は、車両１０の運転中や停止中に位置情報取得部３０から取得される高度情報をメモリ４２に記憶する。高度情報は、少なくとも車両１０の外部の気圧が特定可能な情報であればよい。位置情報取得部３０は、たとえば、カーナビゲーションシステムあるいはＧＰＳ（Global Positioning System）である。位置情報取得部３０は、たとえば、車両１０の現在位置と、現在位置を含む地図情報（高度情報を含む）とから現在位置に対応する高度情報を取得し、ＥＣＵ４０に送信する。ＥＣＵ４０は、たとえば、所定の時間間隔毎（たとえば、１０分毎）の高度情報を記憶する。ＥＣＵ４０は、たとえば、高度情報と電池温度ＴＢの履歴とを同期させて記憶することが望ましい。ＥＣＵ４０は、たとえば、所定の時間間隔における電池温度ＴＢの最大値となる時点の高度情報を記憶するようにしてもよい。

ＥＣＵ４０は、ＰＣ１００と通信可能に接続された場合に（たとえば、車両１０の故障診断用の端子とＰＣ１００とが通信ケーブルを介在させて接続された場合に）、ＰＣ１００からの送信要求に応じてメモリ４２に蓄積された電池温度ＴＢの履歴および高度情報をＰＣＵ１００に送信する。

車両１０は、たとえば、エンジンとバッテリ２０の電力が供給される駆動用電動機とを搭載したハイブリッド車両であってもよいし、駆動源としてバッテリ２０の電力が供給される駆動用電動機を搭載したエンジン非搭載の電動車両であってもよい。

バッテリ２０は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。なお、バッテリ２０は、少なくとも密閉型の電池セル２２を１個以上含むバッテリであればよく、特に上記した種類の二次電池に限定されるものではない。

バッテリ２０は、１個以上の密閉型の電池セル２２を含む。電池セル２２は、密閉状態を維持するために、樹脂等により形成されるシール部材、ガス排出弁あるいはＣＩＤ（Current Interrupt Device）等の構成部材を含む。ＣＩＤは、圧力型の電流遮断機構であり、電池セルの内圧（電池セルのケース内の圧力）が上昇した場合に、電池セル２２の内部の電池要素と電池セル２２の外部に設けられる外部端子との間の電気的な接続を遮断する。ガス排出弁は、電池セル２２内に発生したガスを排出するために用いられる。

これらの構成部材は、経年劣化や使用状況等によって電池セル２２の内圧が変動することにより疲労が蓄積して劣化が進行する場合がある。そのため、より精度高く劣化状態を判定するためには、電池セル２２の内圧の変動も考慮する必要がある。

また、電池セル２２が高負荷で使用された履歴がある場合もあり、電池セル２２の劣化状態の判定には、さらに、電解液の状態やシール部材の状態についても考慮する必要がある。

これは、電池セル２２が想定以上の高負荷で使用された場合には、電池セル２２の温度が上昇することによって電解液の電池セル２２からの透過量が増加し、電池セル２２内の電解液の液量が減少したり、電池セル２２の温度が高い状態まま電池セル２２が使用されることによってシール部材が長期間圧縮により変形した状態が維持されることによって圧縮永久ひずみが生じてシール性能が低下する場合があるからである。

そこで、本実施の形態においては、ＰＣ１００が以下のように動作する点を特徴とする。

具体的には、ＰＣ１００は、電池セル２２の内圧Ｐｉｎと外圧Ｐｏｕｔとの差圧Ｐ’が変動量ΔＰ（ｘ）で変動する変動回数ｎ（ΔＰ（ｘ））を算出し、算出された変動回数ｎ（ΔＰ（ｘ））と、変動量ΔＰ（ｘ）に対応した予め定められた上限変動回数Ｎ（ΔＰｘ）との第１の比ｎ（ΔＰ（ｘ））／Ｎ（ΔＰｘ）に基づいて第１劣化評価値Ｄ１を算出する。

さらに、ＰＣ１００は、差圧Ｐ’が差圧Ｐ’（ｘ）となり、かつ、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）となる時間（以下の説明において、滞在時間と記載する）ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））を算出し、算出された滞在時間ｔ（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））と、差圧Ｐ’（ｘ）および温度ＴＢ（ｘ）に対応した予め定められた上限滞在時間Ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））との第２の比ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））／Ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））に基づいて第２劣化評価値Ｄ２を算出する。

なお、本実施の形態においては、変動量ΔＰ（ｘ）に対応した上限変動回数Ｎ（ΔＰｘ）は、差圧Ｐ’が変動量ΔＰ（ｘ）で変動を繰り返した場合に電池セル２２の構成部材が不良状態に至る回数であるとして説明するが、当該回数にマージンを考慮した値を上限変動回数としてもよい。

また、本実施の形態においては、差圧Ｐ’（ｘ）および温度ＴＢ（ｘ）に対応した予め定められた上限滞在時間Ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））は、差圧Ｐ’（ｘ）であって、かつ、温度ＴＢ（ｘ）である場合に電池セル２２の構成部材が不良状態に至るまでの経過時間であるとして説明するが、当該経過時間にマージンを考慮した値を上限滞在時間としてもよい。

さらに、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２とに基づいて、電池セル２２の構成部材の劣化状態を判定する。本実施の形態においては、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和と、しきい値Ａとの比較結果に基づいて、電池セル２２を含むバッテリ２０が再利用できるか否かを判定する。

より具体的には、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きい場合に、バッテリ２０の構成部材が劣化状態であると判定して、バッテリ２０の再利用ができないと判定する。

さらに、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値との和がしきい値Ａ以下である場合には、電池セル２２の温度履歴に基づいて算出される、電池セル２２の電解液の透過速度ｋａと電池セル２２のシール部材の圧縮永久ひずみ速度ｋｂとから電解液の透過量Ｈとシール部材の圧縮永久ひずみ量Ｈ’とをそれぞれ算出する。ＰＣ１００は、算出された電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であって、かつ、算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下である場合に、電池セル２２が劣化状態でないと判定して、バッテリ２０の再利用ができると判定する。

一方、ＰＣ１００は、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きい場合、および、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きい場合のうちの少なくともいずれかの場合に、電池セル２２が劣化状態であると判定して、バッテリ２０の再利用ができないと判定する。

図２に、本実施の形態に係る劣化判定装置であるＰＣ１００の機能ブロック図を示す。ＰＣ１００は、内圧上昇量算出部１１０と、内圧変動量算出部１２０と、Ｄ１算出部１３０と、Ｄ２算出部１４０と、透過量算出部１５０と、ひずみ量算出部１６０と、劣化判定部１７０と、報知部１８０とを含む。

内圧上昇量算出部１１０は、電池温度ＴＢと内圧上昇速度ｋとの関係を予め算出しておき、算出された電池温度ＴＢと内圧上昇速度ｋとの関係およびＥＣＵ４０から受信した電池温度ＴＢの履歴に基づいて内圧上昇量Ｐを算出する。

以下、内圧上昇量Ｐの具体的な算出方法について説明する。図３に、電池温度ＴＢと内圧上昇速度ｋとの関係を示す。図３の縦軸は、内圧上昇速度ｋの対数値を示し、図３の横軸は、電池温度ＴＢの逆数を示す。このようなグラフはアレニウスプロットと呼ばれることもある。アレニウスプロットは、たとえば、電池セル２２の設計データや実験データなどによって知ることができる。

ベンチ試験等によって、内圧上昇速度ｋと電池温度ＴＢとの関係が予め算出される。たとえば、内圧上昇速度ｋの対数値（常用対数あるいは自然対数等の対数値）と電池温度ＴＢの逆数との関係は、１次関数の数式で表わすことができる。そのため、ベンチ試験等によって２点以上の内圧上昇速度ｋと電池温度ＴＢとの組み合わせを求めておくことにより、１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、図３に示すように、温度ＴＢ（ｘ）に対する内圧上昇速度ｋ（ＴＢ（ｘ））の対数値が算出可能となる。図３に示すように、電池温度ＴＢが大きいほど（電池温度ＴＢの逆数が小さいほど）、内圧上昇速度ｋ（内圧上昇速度ｋの対数値）は大きくなる。なお、図３に示す内圧上昇速度ｋと電池温度ＴＢとの関係は、一例であり、図３に示される関係に限定されるものではない。

図４に、電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示す。図４の縦軸は、滞在時間ｔを示し、図４の横軸は、電池温度ＴＢを示す。内圧上昇量算出部１１０は、ＥＣＵ４０から図４に示すような電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示すデータを受信するようにしてもよいし、ＥＣＵ４０から電池温度ＴＢの履歴（時間変化）を受信して、図４に示すような電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示すデータを作成するようにしてもよい。

図４に示すような電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示すデータは、たとえば、以下のようにして、ＰＣ１００あるいはＥＣＵ４０において作成される。

たとえば、電池温度ＴＢの履歴から取得された所定の期間の電池温度ＴＢが所定の順序で読み出される。所定期間は、電池温度ＴＢの履歴の全期間であってもよいし、全期間を複数個に分けた複数の期間のうちのいずれかの期間であってもよい。また、所定の順序は、たとえば、値が大きい順、値が小さい順、あるいは、取得された順である。読み出された電池温度ＴＢは、複数の温度ＴＢ（１）〜ＴＢ（ｍ）のうちのいずれの温度範囲に対応するかが特定される。特定された温度範囲に対応づけられる滞在時間に所定の時間（たとえば、１０分）が積算される。なお、所定の時間は、上述のように電池温度ＴＢが履歴としてメモリ４２に記憶されるときの時間間隔と同じ時間である。複数の温度ＴＢ（１）〜ＴＢ（ｍ）は、たとえば、所定温度間隔（たとえば、１℃間隔）の複数の温度範囲にそれぞれ対応づけられる。このような処理が電池温度ＴＢの履歴に含まれる所定の期間の電池温度ＴＢの全てに対して実行されることにより、図４に示すような電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示すデータが作成される。

図４に示すような電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係を示すデータが作成されることにより、たとえば、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）となる滞在時間ｔ（ＴＢ（ｘ））が算出可能となる。図４に示すように、電池温度ＴＢと滞在時間ｔとは、電池温度ＴＢ（１）とＴＢ（ｍ）との間の中央付近で滞在時間が最も長くなり、電池温度ＴＢ（１）に近づくほど（電池温度ＴＢが低くなるほど）、あるいは、電池温度ＴＢ（ｍ）に近づくほど（電池温度ＴＢが高くなるほど）、滞在時間ｔが短くなる関係を有する。なお、図４に示す、電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係は、一例であり、図４に示される関係に限定されるものではない。

内圧上昇量算出部１１０は、図３に示す内圧上昇速度ｋと、図４に示す滞在時間ｔとを乗算した値に基づいて内圧上昇量Ｐを算出する。具体的には、内圧上昇量算出部１１０は、内圧上昇量Ｐ＝Σ｛ｔ（ＴＢ（ｍ））×ｋ（ＴＢ（ｍ））｝の式により内圧上昇量Ｐを算出する。

以下に、内圧上昇量Ｐの具体的な算出方法について説明する。内圧上昇量算出部１１０は、たとえば、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの内圧上昇速度ｋ（ＴＢ（１））を図３に示される１次関数の数式から算出する。内圧上昇量算出部１１０は、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの滞在時間ｔ（ＴＢ（１））を図４に示される電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係から導き出される。内圧上昇量算出部１１０は、滞在時間ｔ（ＴＢ（１））と内圧上昇速度ｋ（ＴＢ（１））とを乗算してＰ（ＴＢ（１））を算出する。内圧上昇量算出部１１０は、同様の演算処理によってＰ（ＴＢ（１））〜Ｐ（ＴＢ（ｍ））の各々を算出して、算出されたＰ（ＴＢ（１））〜Ｐ（ＴＢ（ｍ））の和を内圧上昇量Ｐとして算出する。このようにして、内圧上昇量算出部１１０は、図５に示すような内圧上昇量Ｐの履歴（時間変化）を算出する。

図５の縦軸は、内圧上昇量Ｐを示し、図５の横軸は、時間を示す。図５に示すように、内圧上昇量Ｐは、経過する時間が長くなるほど上昇するように変化する。なお、図５に示す内圧上昇量Ｐの時間変化は、一例であり、図５に示される変化に限定されるものではない。

内圧変動量算出部１２０は、ＥＣＵ４０から受信する高度情報に基づいて電池セル２２の外部の圧力（外圧）Ｐｏｕｔの履歴（時間変化）を算出する。内圧変動量算出部１２０は、車両１０の高度から外気圧（大気圧）を推定し、推定された外気圧を外圧Ｐｏｕｔとして算出する。

内圧変動量算出部１２０は、電池セル２２の内部の圧力Ｐｉｎの履歴（時間変化）を算出する。具体的には、内圧変動量算出部１２０は、内圧上昇量算出部１１０によって算出された内圧上昇量Ｐの履歴と電池温度ＴＢの履歴とからボイルシャルルの法則（ｐｖ＝ｎＲＴ）を利用して電池セル２２の内部の圧力Ｐｉｎの履歴を算出する。

内圧変動量算出部１２０は、算出されたＰｉｎとＰｏｕｔとの差圧Ｐ’（＝Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）を算出する。図６に、算出された差圧Ｐ’の履歴（時間変化）を示す。図６の縦軸は、差圧Ｐ’を示し、図６の横軸は、時間を示す。図６の破線に示すように、差圧Ｐ’の変動中心は、内圧上昇量Ｐの変化に基づいて、経過する時間が長くなるほど上昇するように変化する。そして、車両１０の高度（外圧Ｐｏｕt）の変化あるいは電池温度ＴＢの変化等によって、図６の破線に対して差圧Ｐ’が上下に変動するように変化する。

内圧変動量算出部１２０は、差圧Ｐ’の履歴から内圧変動量ΔＰを算出する。内圧変動量算出部１２０は、たとえば、図６に示すように差圧Ｐ’が変化する場合には、隣接する極値間の差より差圧Ｐ’の内圧変動量ΔＰを算出する。なお、内圧変動量算出部１２０は、たとえば、所定期間における差圧Ｐ’の最大値と最小値との差より内圧変動量ΔＰを算出してもよいし、あるいは、差圧Ｐ’が図６の破線に示す変動中心を超えてから変動中心を下回るまでの間の最大値と、差圧Ｐ’が図６の破線を示す変動中心を下回ってから変動中心を超えるまでの間の最小値との差より内圧変動量ΔＰを算出してもよい。

図７に、内圧変動量ΔＰと変動回数との関係を示す。図７の縦軸は、変動回数を示し、図７の横軸は、内圧変動量ΔＰを示す。内圧変動量算出部１２０は、算出された内圧変動量ΔＰに基づいて図７に示される内圧変動量ΔＰと変動回数との関係を算出する。

内圧変動量算出部１２０は、図７に示すような内圧変動量ΔＰと変動回数ｎとの関係をたとえば、以下のようにして算出する。

たとえば、図６に示す差圧Ｐ’の履歴から内圧変動量ΔＰが算出される毎に、算出された内圧変動量ΔＰが複数の内圧変動量ΔＰ（１）〜ΔＰ（Ｍ）のいずれに対応するかが特定される。特定された内圧変動量に対応づけられた変動回数が１増加される。複数の内圧変動量ΔＰ（１）〜ΔＰ（Ｍ）は、所定間隔の複数の内圧変動量の範囲にそれぞれ対応づけられる。このような処理が全ての内圧変動量ΔＰに対して実行されることにより、図７に示すような内圧変動量ΔＰと変動回数ｎとの関係を示すデータが作成される。

図７に示すような内圧変動量ΔＰと変動回数ｎとの関係を示すデータが作成されることにより、たとえば、差圧Ｐ’が内圧変動量ΔＰ（ｘ）で変動するときの変動回数ｎ（ΔＰ（ｘ））が算出可能となる。

Ｄ１算出部１３０は、算出された図７に示すような内圧変動量ΔＰと変動回数ｎとの関係に基づいて第１劣化評価値Ｄ１を算出する。Ｄ１算出部１３０は、差圧Ｐ’が内圧変動量ΔＰ（ｘ）で変動する変動回数ｎ（ΔＰ（ｘ））と、内圧変動量ΔＰ（ｘ）に対応した上限変動回数Ｎ（ΔＰ（ｘ））との第１の比ｎ（ΔＰ（ｘ））／Ｎ（ΔＰ（ｘ））に基づいて第１劣化評価値Ｄ１を算出する。

以下、上限変動回数Ｎおよび第１劣化評価値Ｄ１の算出方法について説明する。上限変動回数Ｎおよび第１劣化評価値Ｄ１は、電池セル２２の複数の構成部材の各々について算出される。以下の説明では、電池セル２２の複数の構成部材のうちのいずれか一つの構成部材についての上限変動回数Ｎおよび第１劣化評価値Ｄ１の算出方法について説明するが、他の構成部材についても同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

ＰＣ１００の記憶媒体１０２には、図８に示すような電池セル２２の構成部材に対応したＳ−Ｎ線図が予め記憶される。図８は、電池セル２２の内圧変動量ΔＰと、構成部材が不良状態に至るまでの上限変動回数Ｎとの関係を示す図である。図８の縦軸は、内圧変動量ΔＰを示し、図８の横軸は、上限変動回数Ｎの対数値を示す。Ｓ−Ｎ線図は、たとえば、電池セル２２の構成部材の設計データや実験データなどにより知ることができる。

ベンチ試験等によって、内圧変動量ΔＰと上限変動回数Ｎとの関係が予め算出される。たとえば、内圧変動量ΔＰと、上限変動回数Ｎの対数値（常用対数あるいは自然対数等の対数値）との関係は、１次関数の数式で表わすことができる。そのため、ベンチ試験等によって２点以上の内圧変動量ΔＰと上限変動回数Ｎとの組み合わせを求めておくことにより、１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、図８に示すように、内圧変動量ΔＰ（ｘ）に対応した上限変動回数Ｎ（ΔＰ（ｘ））の対数値の算出が可能となる。図８に示すように、内圧変動量ΔＰが大きくなるほど上限変動回数Ｎ（上限変動回数Ｎの対数値）は、小さくなる。なお、図８に示す内圧変動量ΔＰと上限変動回数Ｎとの関係は、一例であり、図８に示される関係に限定されるものではない。

Ｄ１算出部１３０は、変動回数ｎと上限変動回数Ｎとに基づいて第１劣化評価値Ｄ１を算出する。より具体的には、Ｄ１算出部１３０は、第１劣化評価値Ｄ１＝Σ｛ｎ（ΔＰ（（Ｍ）／Ｎ（ΔＰ（Ｍ））｝の式を用いて第１劣化評価値Ｄ１を算出する。

以下に、第１劣化評価値Ｄ１の算出方法について説明する。Ｄ１算出部１３０は、内圧変動量ΔＰがΔＰ（１）である場合の変動回数ｎ（ΔＰ（１））を図７に示される内圧変動量ΔＰと変動回数ｎとの関係から導き出す。Ｄ１算出部１３０は、内圧変動量ΔＰがΔＰ（１）であるときの上限変動回数Ｎ（ΔＰ（１））を図８に示される１次関数の数式から算出する。Ｄ１算出部１３０は、変動回数ｎ（ΔＰ（１））を上限変動回数Ｎ（ΔＰ（１））で除算して、Ｄ１（ΔＰ（１））を算出する。Ｄ１算出部１３０は、同様の演算処理によってＤ１（ΔＰ（１））〜Ｄ１（ΔＰ（Ｍ））の各々を算出して、算出された値Ｄ１（ΔＰ（１））〜Ｄ１（ΔＰ（Ｍ））の和を第１劣化評価値Ｄ１として算出する。なお、Ｄ１算出部１３０は、第１劣化評価値Ｄ１（変動回数ｎと上限変動回数Ｎとの比）をパーセント単位で算出してもよい。

Ｄ２算出部１４０は、電池セル２２において、差圧Ｐ’が差圧Ｐ’（ｘ）となり、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）となる時間である滞在時間ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））を算出し、算出された滞在時間ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））と、当該状態に対応した上限滞在時間（クリープ破壊時間）Ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））との第２の比ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））／Ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））に基づいて第２劣化評価値Ｄ２を算出する。

以下に滞在時間ｔ’、上限滞在時間Ｔ’および第２劣化評価値Ｄ２の算出方法について説明する。上限滞在時間Ｔ’および第２劣化評価値Ｄ２は、電池セル２２の複数の構成部材の各々について算出される。以下の説明では、複数の構成部材のうちのいずれか１つの構成部材（上述の第１劣化評価値の算出対象の構成部材と同じ構成部材）についての上限滞在時間Ｔ’および第２劣化評価値Ｄ２の算出方法について説明するが、他の構成部材についても同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

ＰＣ１００の記憶媒体１０２には、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）である場合における、図９に示すような差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との関係が予め記憶される。さらに、ＰＣ１００の記憶媒体１０２は、複数の電池温度ＴＢ（１）〜ＴＢ（ｍ）の各々に対応した、図９に示すような差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との関係が複数個記憶される。

たとえば、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）である場合における、差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との関係は、ラーソンミラーパラメータを利用して、差圧Ｐ’＝Ａ（傾き）×温度ＴＢ（ｘ）×Ｌｏｇ（上限滞在時間Ｔ’）＋Ｂ（切片）という１次関数の式で表すことができる。そのため、ベンチ試験等により、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）である場合における差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との組み合わせを２点以上求めておくことにより、上記１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、図９に示すように、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）である場合における差圧Ｐ’（ｘ）に対応した上限滞在時間Ｔ’（ＴＢ（ｘ），Ｐ’（ｘ））の対数値の算出が可能となる。図９に示すように、差圧Ｐ’が大きくなるほど上限滞在時間Ｔ’は、小さくなる。図９に示すような差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との関係を複数の電池温度ＴＢ（１）〜ＴＢ（ｍ）の各々の環境下で算出することにより、電池温度ＴＢと差圧Ｐ’と上限滞在時間Ｔ’との関係が導き出される。

また、Ｄ２算出部１４０は、内圧変動量算出部１２０によって差圧Ｐ’の履歴が算出される場合に、各時点の差圧Ｐ’における電池温度ＴＢと、図４で示される電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係に基づいて、図１０に示すような、差圧Ｐ’と電池温度ＴＢと滞在時間ｔ’との関係を示す三次元データが作成される。

図１０の横軸は、電池温度ＴＢを示し、図１０の縦軸は、滞在時間ｔ’を示し、図１０の奥方向の軸は、差圧Ｐ’を示す。図１０における温度ＴＢと滞在時間ｔ’との関係は、図４で示した温度ＴＢと滞在時間ｔと同様の関係を有する。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。図１０における差圧Ｐ’と滞在時間ｔ’との関係も図４で示した温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係と同様に差圧Ｐ’の最大値と最小値との間の中央付近で滞在時間が最も長くなり、最小値に近づくほど（差圧Ｐ’が小さくなるほど）あるいは最大値に近づくほど（差圧Ｐ’が大きくなるほど）、滞在時間ｔ’が短くなる関係を有する。図１０において、差圧Ｐ’と、温度ＴＢと、滞在時間ｔ’との関係は、差圧Ｐ’の軸と温度ＴＢの軸とを含む平面を底面とする山形の三次元形状となる。なお、図１０に示す差圧Ｐ’と電池温度ＴＢと滞在時間ｔ’との関係は、一例であり、図１０に示される関係に限定されるものではない。

図１０に示すような差圧Ｐ’と、温度ＴＢと、滞在時間ｔ’との関係を示すデータが作成されることにより、たとえば、電池温度ＴＢが温度ＴＢ（ｘ）であって、かつ、差圧Ｐ’がＰ’（ｘ）であるときの滞在時間ｔ’（Ｐ’（ｘ），ＴＢ（ｘ））が算出可能となる。

Ｄ２算出部１４０は、図１０を用いて算出される滞在時間ｔ’と図９を用いて算出される上限滞在時間Ｔ’との比に基づいて第２劣化評価値Ｄ２を算出する。Ｄ２算出部１４０は、第２劣化評価値Ｄ２＝Σ｛ｔ’（Ｐ’（Ｍ），ＴＢ（ｍ））／Ｔ’（Ｐ’（Ｍ），ＴＢ（ｍ））｝の式を用いて第２劣化評価値Ｄ２を算出する。なお、整数Ｍと整数ｍとは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

以下、第２劣化評価値Ｄ２の算出方法について説明する。Ｄ２算出部１３０は、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であって、かつ、差圧Ｐ’がＰ’（１）である場合の滞在時間ｔ’（Ｐ’（１），ＴＢ（１））を図１０に示される差圧Ｐ’と電池温度ＴＢと滞在時間ｔ’との関係から導き出す。Ｄ２算出部１３０は、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であって、かつ、差圧Ｐ’がＰ’（１）である場合の上限滞在時間Ｔ’（Ｐ’（１），ＴＢ（１））を、電池温度ＴＢがＴＢ（１）である場合の図９に示すような差圧Ｐ’（１）と上限滞在時間Ｔ’との関係から算出する。Ｄ２算出部１４０は、滞在時間ｔ’（Ｐ’（１），ＴＢ（１））を上限滞在時間Ｔ’（Ｐ’（１），ＴＢ（１））を除算して、Ｄ２（Ｐ’（１），ＴＢ（１））を算出する。Ｄ２算出部１４０は、同様の演算処理によってＤ２（Ｐ’（１），ＴＢ（１））〜Ｄ２（Ｐ’（Ｍ），ＴＢ（ｍ））の各々を算出して、算出された値Ｄ２（Ｐ’（１），ＴＢ（１））〜Ｄ２（Ｐ’（Ｍ），ＴＢ（ｍ））の和を第２劣化評価値Ｄ２として算出する。なお、Ｄ２算出部１４０は、第２劣化評価値Ｄ２（滞在時間ｔ’と上限滞在時間Ｔ’との比）をパーセント単位で算出してもよい。

透過量算出部１５０は、電池温度ＴＢと電池セル２２の電解液の透過速度ｋａとの関係を予め算出しておき、算出された電池温度ＴＢと透過速度ｋａとの関係およびＥＣＵ４０から受信した電池温度ＴＢの履歴に基づいて電池セル２２の電解液の透過量Ｈを算出する。なお、透過量算出部１５０は、たとえば、後述する劣化判定部１７０において第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下であると判定される場合に電解液の透過量Ｈを算出するようにしてもよい。

以下、電解液の透過量Ｈの具体的な算出方法について説明する。図１１に、電池温度ＴＢと電解液の透過速度ｋａとの関係を示す。図１１の縦軸は、電解液の透過速度ｋａの対数値を示し、図１１の横軸は、電池温度ＴＢの逆数を示す。上述したように、このようなグラフはアレニウスプロットと呼ばれることもある。

ベンチ試験等によって、電解液の透過速度ｋａと電池温度ＴＢとの関係が予め算出される。たとえば、電解液の透過速度ｋａの対数値（常用対数あるいは自然対数等の対数値）と電池温度ＴＢの逆数との関係は、１次関数の数式で表すことができる。そのため、ベンチ試験等によって２点以上の電解液の透過速度ｋａと電池温度ＴＢとの組み合わせを求めておくことにより、１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、図１１に示すように、温度ＴＢ（ｘ）に対する電解液の透過速度ｋａ（ＴＢ（ｘ））の対数値が算出可能となる。図１１に示すように、電池温度ＴＢが大きいほど（電池温度ＴＢの逆数が小さいほど）、電解液の透過速度ｋａ（透過速度ｋａの対数値）は大きくなる。なお、図１１に示す電解液の透過速度ｋａと電池温度ＴＢとの関係は、一例であり、図１１に示される関係に限定されるものではない。

透過量算出部１５０は、図１１に示す電解液の透過速度ｋａと、図４に示す滞在時間ｔとを乗算した値に基づいて電解液の透過量Ｈを算出する。具体的には、透過量算出部１５０は、電解液の透過量Ｈ＝Σ｛ｔ（ＴＢ（ｍ））×ｋａ（ＴＢ（ｍ））｝の式により電解液の透過量Ｈを算出する。

以下に、電解液の透過量Ｈの具体的な算出方法について説明する。透過量算出部１５０は、たとえば、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの電解液の透過速度ｋａ（ＴＢ（１））を図１１に示される１次関数の数式から算出する。透過量算出部１５０は、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの滞在時間ｔ（ＴＢ（１））を図４に示される電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係から導き出す。透過量算出部１５０は、滞在時間ｔ（ＴＢ（１））と透過速度ｋａ（ＴＢ（１））とを乗算してＨ（ＴＢ（１））を算出する。透過量算出部１５０は、同様の演算処理によってＨ（ＴＢ（１））〜Ｈ（ＴＢ（ｍ））の各々を算出して、算出されたＨ（ＴＢ（１））〜Ｈ（ＴＢ（ｍ））の和を電解液の透過量Ｈとして算出する。このようにして、透過量算出部１５０は、図１２に示すような電解液の透過量Ｈの履歴（時間変化）を算出する。

図１２の縦軸は、電解液の透過量Ｈを示し、図１２の横軸は、時間を示す。図１２に示すように、電解液の透過量Ｈは、経過する時間が長くなるほど上昇するように変化する。なお、図１２に示す電解液の透過量Ｈの時間変化は、一例であり、図１２に示される変化に限定されるものではない。

ひずみ量算出部１６０は、電池温度ＴＢと電池セル２２のシール部材の圧縮永久ひずみ速度ｋｂとの関係を予め算出しておき、算出された電池温度ＴＢと圧縮永久ひずみ速度ｋｂとの関係およびＥＣＵ４０から受信した電池温度ＴＢの履歴に基づいて圧縮永久ひずみ量Ｈ’を算出する。なお、ひずみ量算出部１６０は、たとえば、後述する劣化判定部１７０において電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であると判定される場合に圧縮永久ひずみ量Ｈ’を算出するようにしてもよい。

以下、電池セル２２のシール部材の圧縮永久ひずみ量Ｈ’の具体的な算出方法について説明する。図１３に、電池温度ＴＢと圧縮永久ひずみ速度ｋｂとの関係を示す。図１３の縦軸は、圧縮永久ひずみ速度ｋｂの対数値を示し、図１３の横軸は、電池温度ＴＢの逆数を示す。上述したように、このようなグラフはアレニウスプロットと呼ばれることもある。

ベンチ試験等によって、圧縮永久ひずみ速度ｋｂと電池温度ＴＢとの関係が予め算出される。たとえば、圧縮永久ひずみ速度ｋｂの対数値（常用対数あるいは自然対数等の対数値）と電池温度ＴＢの逆数との関係は、１次関数の数式で表すことができる。そのため、ベンチ試験等によって２点以上の圧縮永久ひずみ速度ｋｂと電池温度ＴＢとの組み合わせを求めておくことにより、１次関数の数式の傾きと切片とが算出される。算出された傾きと切片とによって得られる１次関数の数式により、図１３に示すように、温度ＴＢ（ｘ）に対する圧縮永久ひずみ速度ｋｂ（ＴＢ（ｘ））の対数値が算出可能となる。図１３に示すように、電池温度ＴＢが大きいほど（電池温度ＴＢの逆数が小さいほど）、圧縮永久ひずみ速度ｋｂ（圧縮永久ひずみ速度ｋｂの対数値）は大きくなる。なお、図１３に示す圧縮永久ひずみ速度ｋｂと電池温度ＴＢとの関係は、一例であり、図１３に示される関係に限定されるものではない。

ひずみ量算出部１６０は、図１３に示す圧縮永久ひずみ速度ｋｂと、図４に示す滞在時間ｔとを乗算した値に基づいて圧縮永久ひずみ量Ｈ’を算出する。具体的には、ひずみ量算出部１６０は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’＝Σ｛ｔ（ＴＢ（ｍ））×ｋｂ（ＴＢ（ｍ））｝の式により圧縮永久ひずみ量Ｈ’を算出する。

以下に、圧縮永久ひずみ量Ｈ’の具体的な算出方法について説明する。ひずみ量算出部１６０は、たとえば、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの圧縮永久ひずみ速度ｋｂ（ＴＢ（１））を図１３に示される１次関数の数式から算出する。ひずみ量算出部１６０は、電池温度ＴＢがＴＢ（１）であるときの滞在時間ｔ（ＴＢ（１））を図４に示される電池温度ＴＢと滞在時間ｔとの関係から導き出す。ひずみ量算出部１６０は、滞在時間ｔ（ＴＢ（１））と圧縮永久ひずみ速度ｋｂ（ＴＢ（１））とを乗算してＨ’（ＴＢ（１））を算出する。ひずみ量算出部１６０は、同様の演算処理によってＨ’（ＴＢ（１））〜Ｈ’（ＴＢ（ｍ））の各々を算出して、算出されたＨ’（ＴＢ（１））〜Ｈ’（ＴＢ（ｍ））の和を圧縮永久ひずみ量Ｈ’として算出する。このようにして、ひずみ量算出部１６０は、図１４に示すような圧縮永久ひずみ量Ｈ’の履歴（時間変化）を算出する。

図１４の縦軸は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’を示し、図１４の横軸は、時間を示す。図１４に示すように、圧縮永久ひずみ量Ｈ’は、経過する時間が長くなるほど上昇するように変化する。なお、図１４に示す圧縮永久ひずみ量Ｈ’の時間変化は、一例であり、図１４に示される変化に限定されるものではない。

劣化判定部１７０は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下であるか否かを判定する。しきい値Ａは、電池セル２２が劣化していると判定するためのしきい値であって、ベンチ試験等により適合される。劣化判定部１７０は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きい場合には、電池セル２２（バッテリ２０）が劣化していると判定し、劣化判定フラグをオン状態にする。

なお、劣化判定部１７０は、電池セル２２の構成部材毎にしきい値Ａを設定し、構成部材毎に第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きいか否かを判定し、複数の構成部材のうちのいずれかの構成部材において第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合に、電池セル２２が劣化していると判定してもよい。しきい値Ａは、電池セル２２の複数の構成部材において共通の値であってもよい。

劣化判定部１７０は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下である場合には、透過量算出部１５０によって算出された電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であるか否かを判定する。しきい値Ｂは、電解液の透過量Ｈに基づいて電池セル２２が劣化していると判定するためのしきい値であって、ベンチ試験等により適合される。劣化判定部１７０は、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きい場合には、電池セル２２（バッテリ２０）が劣化していると判定し、劣化判定フラグをオン状態にする。

さらに、劣化判定部１７０は、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下である場合には、ひずみ量算出部１６０によって算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であるか否かを判定する。しきい値Ｃは、電池セル２２のシール部材の圧縮永久ひずみ量Ｈ’に基づいて電池セル２２が劣化していると判定するためのしきい値であって、ベンチ試験等により適合される。劣化判定部１７０は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きい場合には、電池セル２２（バッテリ２０）が劣化していると判定し、劣化判定フラグをオン状態にする。

一方、劣化判定部１７０は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下である場合（すなわち、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下であって、透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であって、かつ、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下である場合）、電池セル２２が劣化していないと判定する。

報知部１８０は、劣化判定部１７０における劣化判定結果に基づいてバッテリ２０の再利用の可否を報知する。報知部１８０は、たとえば、劣化判定部１７０によって第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きいと判定された場合、電池セル２２が劣化しているため、バッテリ２０が再利用できない旨を報知する。また、報知部１８は、たとえば、第１劣化評価値Ｄ１と第２評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下であっても、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きいと判定された場合、電池セル２２が劣化しているため、バッテリ２０が再利用できない旨を報知する。さらに報知部１８０は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａ以下であって、かつ、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であっても、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きいと判定された場合、電池セル２２が劣化しているため、バッテリ２０が再利用できない旨を報知する。

あるいは、報知部１８０は、たとえば、劣化判定部１７０によって第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２と和がしきい値Ａ以下であって、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であって、かつ、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下である場合には、電池セル２２が劣化していないため、バッテリ２０が再利用できる旨を報知する。報知部１８０は、たとえば、ＰＣ１００に接続されるディスプレイ等の表示装置に、バッテリ２０の再利用の可否を文章や画像等を用いて表示してもよいし、スピーカー等を用いて音声で報知してもよい。

図１５を参照して、本実施の形態に係る電池の劣化判定装置であるＰＣ１００で実行される制御処理について説明する。

Ｓ１００にて、ＰＣ１００は、電池セル２２における内圧上昇量Ｐを算出する。Ｓ１０２にて、ＰＣ１００は、算出された内圧上昇量Ｐに基づいて内圧変動量ΔＰを算出する。Ｓ１０４にて、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１を算出する。Ｓ１０６にて、ＰＣ１００は、第２劣化評価値Ｄ２を算出する。内圧上昇量Ｐ、内圧変動量ΔＰ、第１劣化評価値Ｄ１および第２劣化評価値Ｄ２の算出方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０８にて、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａ以下であるか否かを判定する。第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａ以下であると判定された場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１１０にて、ＰＣ１００は、電解液の透過量Ｈを算出する。電解液の透過量Ｈの算出方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１１２にて、ＰＣ１００は、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であるか否かを判定する。電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であると判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１１４にて、ＰＣ１００は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’を算出する。圧縮永久ひずみの透過量Ｈの算出方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１１６にて、ＰＣ１００は、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であるか否かを判定する。圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であると判定される場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

Ｓ１１８にて、ＰＣ１００は、バッテリ２０が中古電池として出荷（再利用）されることが可能であると判定し、その旨を報知する。Ｓ１２０にて、ＰＣ１００は、バッテリ２０が中古電池として出荷（再利用）されることが不可能であると判定し、その旨を報知する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電池の劣化判定装置であるＰＣ１００の動作について説明する。

たとえば、本実施の形態に係る劣化判定装置であるＰＣ１００が設置された店舗において車両１０に搭載されたバッテリ２０が取り外され、交換用バッテリと交換された場合を想定する。

作業者によってＰＣ１００と車両１０のＥＣＵ４０とが通信ケーブルで接続されることによりＰＣ１００とＥＣＵ４０との間で通信可能になると、作業者のＰＣ１００に対する所定の操作により、ＥＣＵ４０のメモリ４２に記憶される電池温度ＴＢの履歴と高度情報とがＰＣ１００に送信される。

ＰＣ１００は、受信した電池温度ＴＢの履歴と高度情報とに基づいて、図３〜図５を用いて説明したとおり車両１０から取り外されたバッテリ２０に含まれる電池セル２２の内圧上昇量Ｐを算出し（Ｓ１００）、図６を用いて説明したとおり内圧変動量ΔＰを算出して（Ｓ１０２）、図７および図８を用いて説明したとおり第１劣化評価値Ｄ１を算出する（Ｓ１０４）。

さらに、ＰＣ１００は、図９および図１０を用いて説明したとおり第２劣化評価値Ｄ２を算出し（Ｓ１０６）、第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、中古電池として出荷されることが不可能である旨が報知される（Ｓ１２０）。

第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａ以下であると判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、図１１および図１２を用いて説明したとおり電解液の透過量Ｈが算出され（Ｓ１１０）、算出された電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であるか否かが判定される（Ｓ１１２）。

算出された電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、中古電池として出荷されることが不可能である旨が報知される（Ｓ１２０）。算出された電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂ以下であると判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、図１３および図１４を用いて説明したとおり圧縮永久ひずみ量Ｈ’が算出され（Ｓ１１４）、算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であるか否かが判定される（Ｓ１１６）。

算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きいと判定される場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、中古電池として出荷されることが不可能である旨が報知される（Ｓ１２０）。

一方、算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であると判定される場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、中古電池として出荷されることが可能である旨が報知される（Ｓ１１８）。

以上のようにして、本実施の形態に係る電池の劣化判定装置によると、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２とは、いずれも電池セル２２の内圧と外圧との差圧Ｐ’を考慮して算出される。そのため、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも大きい場合に電池が劣化状態であると判定することによって、電池の内圧の変動を考慮して電池の劣化状態を精度高く判定することができる。さらに、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和がしきい値Ａよりも小さい場合には、電池セル２２の温度履歴に基づいて電解液の透過量Ｈと、圧縮永久ひずみ量Ｈ’とを算出し、算出された透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きい場合、または、算出された圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きい場合に、電池が劣化状態であると判定することによって、電池セル２２の劣化状態をさらに精度高く判定することができる。したがって、電池の劣化状態を精度高く判定する劣化判定装置を提供することができる。

＜本形態の変形例＞
上述の第１の実施の形態に係る劣化判定装置は、店舗等の施設に設置されるＰＣ１００により実現されるものとして説明したが、たとえば、車両１０に搭載されるＥＣＵ４０により実現されるものとしてもよい。

たとえば、図１６に、劣化判定装置が車両１０に搭載されたＥＣＵ４０で実現される場合の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。

なお、図１６のフローチャートのＳ１００〜Ｓ１１６の処理は、動作主体がＰＣ１００に代えてＥＣＵ４０であることを除き、図１５のフローチャートのＳ１００〜Ｓ１１６の処理と同じ処理である。そのため、その詳細な処理は繰り返さない。

圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃ以下であると判定される場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、Ｓ２００にて、ＥＣＵ４０は、車両１０に搭載されたバッテリ２０を継続して利用することが可能であると判定し、その旨を報知する。

第１劣化評価値Ｄ１＋第２劣化評価値Ｄ２がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、電解液の透過量Ｈがしきい値Ｂよりも大きいと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、あるいは、圧縮永久ひずみ量Ｈ’がしきい値Ｃよりも大きいと判定される場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、Ｓ２０２にて、ＥＣＵ４０は、車両１０に搭載されたバッテリ２０の継続利用することが不適切であると判定し、バッテリ２０の交換を促す旨を報知する。

このようにすると、車両１０の運転中においても、電池セル２２の構成部材の劣化状態を精度高く判定して、適切なタイミングでユーザに対してバッテリ２０の交換を促すことができる。

本実施の形態においては、電池温度センサ４４は、バッテリ２０に１つ設けられるものとして説明したが、複数箇所あるいは特定箇所に複数個設けられるようにしてもよい。電池温度センサ４４は、たとえば、電池セル毎、所定数の電池セルを組み合わせた電池モジュール毎、あるいは、所定数の電池モジュールを組み合わせた電池パック毎に設けられるようにしてもよい。

ＥＣＵ４０は、電池温度センサ４４が複数個所に複数個設けられる場合には、複数の電池温度センサ４４から取得した複数の検出値の平均値を算出して、電池温度ＴＢの履歴としてもよいし、あるいは、電池温度センサ４４が設けられる単位毎（電池セル毎、電池モジュール毎あるいは電池パック毎）に電池温度ＴＢの履歴を取得して、第１劣化評価値Ｄ１、第２劣化評価値Ｄ２、電解液の透過量Ｈおよび圧縮永久ひずみ量Ｈ’の算出に用いてもよい。

本実施の形態においては、高度情報に基づいて電池セル２２の外圧Ｐｏｕｔを算出するものとして説明したが、車両１０に外気圧センサが設けられる場合には、高度情報に代えて外気圧センサ等を用いて取得される外気圧の履歴（時間変化）を取得してメモリ４２に蓄積し、外気圧の履歴に基づいて電池セル２２の外圧Ｐｏｕｔを算出してもよい。

本実施の形態において、電池温度ＴＢの履歴および高度情報は、バッテリ２０を搭載した車両１０のＥＣＵ４０に記憶されるものとして説明したが、たとえば、バッテリ２０に別途搭載されたメモリ等の記憶媒体に記憶されるものとしてもよい。この場合、ＰＣ１００は、バッテリ２０と通信可能に接続したときにバッテリ２０に搭載されたメモリから電池温度ＴＢの履歴および高度情報を読み出すようにすればよい。

本実施の形態において、しきい値Ａ、しきい値Ｂおよびしきい値Ｃは、電池セル２２が劣化状態であるか否かを判定するためのしきい値であるものとして説明したが、たとえば、しきい値Ａ、しきい値Ｂおよびしきい値Ｃのうちの少なくともいずれかは、中古電池の保証期間中に所定の性能が確保できる程度の劣化状態であるか否かを判定するためのしきい値であってもよい。

本実施の形態において、滞在時間ｔ’および上限滞在時間Ｔ’は、いずれも差圧Ｐ’の履歴と、電池温度ＴＢの履歴とに基づいて算出されるものとして説明したが、差圧Ｐ’の履歴に基づいて算出されるようにしてもよい。

本実施の形態において、内圧変動量ΔＰの変動回数に基づく第１劣化評価値Ｄ１と、滞在時間に基づく第２劣化評価値Ｄ２との和をしきい値Ａとを比較したり、電解液の透過量Ｈとしきい値Ｂとを比較したり、圧縮永久ひずみ量Ｈ’としきい値Ｃとを比較したりして、バッテリ２０が劣化しているか否かや、バッテリ２０を中古電池として再利用可能であるか否かを判定するものとして説明したが、特にこれに限定されない。ＰＣ１００は、たとえば、第１劣化評価値Ｄ１および第２劣化評価値Ｄ２の各々に所定の重み係数あるいは補正係数を乗算した値の和としきい値とを比較したり、電解液の透過量Ｈに所定の重み係数あるいは補正係数を乗算した値としきい値とを比較したり、圧縮永久ひずみ量Ｈ’に所定の重み係数あるいは補正係数を乗算した値としきい値とを比較したりして、バッテリ２０が劣化しているか否かや、バッテリ２０を中古電池として再利用可能であるか否かを判定してもよい。

あるいは、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２とに加えて、たとえば、バッテリ２０に付与される振動（加速度）に基づく第３劣化評価値Ｄ３の和（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）としきい値とを比較して、バッテリ２０が劣化しているか否かや、バッテリ２０を中古電池として再利用可能であるか否かを判定してもよい。また、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１および第２劣化評価値Ｄ２の各々を、使用される構成部材の材料の種類や電池使用状況（充放電の頻度等の内圧上昇に関連する使用状況）に応じて補正し、補正した第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２との和としきい値とを比較して、バッテリ２０が劣化しているか否かや、バッテリ２０を中古電池として再利用可能であるか否かを判定してもよい。

あるいは、ＰＣ１００は、電解液の透過量Ｈおよび圧縮永久ひずみ量Ｈ’を、使用される電解液やシール部材の種類や電池使用状況（どの程度の高負荷で使用されたかの使用状況）に応じて補正し、補正した電解液の透過量Ｈおよび圧縮永久ひずみ量Ｈ’とを用いて、バッテリ２０が劣化しているか否かや、バッテリ２０を中古電池として再利用可能であるか否かを判定してもよい。

さらに、本実施の形態においては、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１および第２劣化評価値Ｄ２の各々を算出し、算出された第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２とに基づいて、電池セル２２の構成部材の劣化状態を判定するものとして説明したが、特にこのような判定方法に限定されるものではない。

たとえば、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１および第２劣化評価値Ｄ２のうちの少なくともいずれか一方を算出し、算出された第１劣化評価値Ｄ１と第２劣化評価値Ｄ２とのうちの少なくともいずれか一方に基づいて、電池セル２２の構成部材の劣化状態を判定してもよい。

より具体的には、ＰＣ１００は、第１劣化評価値Ｄ１を算出し、算出された第１劣化評価値Ｄ１がしきい値よりも大きい場合に電池セル２２の構成部材が劣化状態であると判定してもよい。あるいは、ＰＣ１００は、第２劣化評価値Ｄ２を算出し、算出された第２劣化評価値Ｄ２がしきい値よりも大きい場合に電池セル２２の構成部材が劣化状態であると判定してもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。

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。

１０ 車両、２０ バッテリ、２２ 電池セル、３０ 位置情報取得部、４０ ＥＣＵ、４２ メモリ、４４ 電池温度センサ、１００ ＰＣ、１０２ 記憶媒体、１１０ 内圧上昇量算出部、１２０ 内圧変動量算出部、１３０ Ｄ１算出部、１４０ Ｄ２算出部、１５０ 透過量算出部、１６０ ひずみ量算出部、１７０ 劣化判定部、１８０ 報知部。

Claims (1)

1. 電池の内圧と外圧との差圧が予め定められた変動量で変動する変動回数を算出し、算出された前記変動回数と前記予め定められた変動量に対応した予め定められた上限変動回数との第１の比に基づく第１劣化評価値と、前記差圧が予め定められた差圧となる時間を算出し、算出された前記時間と前記予め定められた差圧に対応した予め定められた上限時間との第２の比に基づく第２劣化評価値とを算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された、前記第１劣化評価値と前記第２劣化評価値との和が第１しきい値よりも大きい場合に前記電池が劣化状態であると判定する劣化判定部とを備え、
   前記算出部は、前記第１劣化評価値と前記第２劣化評価値との和が前記第１しきい値よりも小さい場合には、前記電池の温度履歴に基づいて算出される、前記電池の電解液の透過速度と前記電池に含まれるシール部材の圧縮永久ひずみ速度とから前記電解液の透過量と前記シール部材の圧縮永久ひずみ量とをそれぞれ算出し、
   前記劣化判定部は、算出された前記透過量が第２しきい値よりも小さく、かつ、算出された前記圧縮永久ひずみ量が第３しきい値よりも小さい場合に、前記電池が前記劣化状態でないと判定し、前記透過量が前記第２しきい値よりも大きい場合、および、前記圧縮永久ひずみ量が前記第３しきい値よりも大きい場合のうちの少なくともいずれかの場合に、前記電池が劣化状態であると判定する、電池の劣化判定装置。

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