JP7044044B2

JP7044044B2 - 二次電池の劣化度推定装置および二次電池の劣化度推定方法

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Publication number: JP7044044B2
Application number: JP2018229691A
Authority: JP
Inventors: 亮金田; 裕喜永井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2022-03-30
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Description

本開示は、二次電池の劣化度の推定に関する。

従来より、二次電池の劣化状態を判定する技術が公知である。たとえば、特開２０１１－１１３６８８号公報（特許文献１）には、充電深度に対するエントロピー変化量曲線の傾きに基づいて二次電池の劣化状態を判定する技術が開示されている。

特開２０１１－１１３６８８号公報

しかしながら、上述の特許文献１においては、エントロピー変化量の測定前に所定の条件で充放電を行なうことが求められるため、二次電池の劣化状態を判定するために二次電池の充放電が可能な環境を用意することが求められる。そのため、二次電池の充放電が可能な環境を有していないと、二次電池の劣化状態を判定することができず、二次電池の劣化度を精度高く推定することができない場合がある。また、二次電池の劣化状態を判定するために、バッテリ１００の充放電が実施されるとエネルギーロスが発生する場合がある。

本開示は、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、充放電を行なうことなく二次電池の劣化度を精度高く推定する二次電池の劣化度推定装置および二次電池の劣化度推定方法を提供することである。

本開示のある局面に係る二次電池の劣化度推定装置は、二次電池の温度が第１温度であるときの二次電池の第１開回路電圧と、二次電池の温度が第１温度から第２温度に変化したときの二次電池の第２開回路電圧とを取得する取得部と、第２温度から第１温度を減算した温度変化量に対する第２開回路電圧から第１開回路電圧を減算した電圧変化量の比によって示される第１傾きと、二次電池が新品である場合において第１温度から第２温度に変化したときの温度変化量に対する電圧変化量の比を示す第２傾きとの差分を用いて二次電池の劣化度を推定する推定部とを備える。

このようにすると、第１傾きと第２傾きとの差分が容量の初期値からのずれ量に対応するため、差分を算出することによって二次電池の劣化度を精度高く推定することができる。そのため、二次電池の充放電が可能な環境を有していなくても二次電池の劣化度を精度高く推定することができる。

ある実施の形態においては、劣化度推定装置は、二次電池の温度を調整する温度調整部をさらに備える。取得部は、温度調整部を用いて二次電池の温度が第１温度および第２温度のうちの少なくともいずれかに調整されたときに調整された温度に対応する開回路電圧を取得する。

このようにすると、温度調整部を用いて第１温度および第２温度のうちの少なくともいずれかに調整して第１開回路電圧および第２開回路電圧のうちの少なくともいずれかの開回路電圧を取得することができるため、たとえば、放置などによって第１温度から第２温度に変化したときの第２開回路電圧を取得する場合と比較して速やかに第１開回路電圧と第２開回路電圧とを取得することができる。

本開示の他の局面に係る二次電池の劣化度推定方法は、二次電池の温度が第１温度であるときの二次電池の第１開回路電圧と、二次電池の温度が第１温度から第２温度に変化したときの二次電池の第２開回路電圧とを取得するステップと、第２温度から第１温度を減算した温度変化量に対する第２開回路電圧から第１開回路電圧を減算した電圧変化量の比によって示される第１傾きと、二次電池が新品である場合において第１温度から第２温度に変化したときの温度変化量に対する電圧変化量の比を示す第２傾きとの差分を用いて二次電池の劣化度を推定するステップとを含む。

本開示によると、充放電を行なうことなく二次電池の劣化度を精度高く推定する二次電池の劣化度推定装置および二次電池の劣化度推定方法を提供することができる。

本実施の形態に係る二次電池の劣化度推定装置を搭載した車両の構成の一例を示す図である。新品時の電池電圧、経年劣化後の電池電圧および負極電位と電池容量との関係の一例を示す図である。セルが新品の状態である場合の電池温度と電池電圧との関係の一例を示す図である。セルが経年劣化した状態である場合の電池温度と電池電圧との関係の一例を示す図である。ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。セルが新品の状態である場合およびセルが経年劣化した状態である場合の電圧と傾きとの関係の一例を示す図である。変形例に係る二次電池の劣化度推定装置の構成の一例を示す図である。劣化度と第１傾きとの関係を示す図である。

以下、本開示の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。

以下では、本開示の実施の形態に係る二次電池の劣化度推定装置が車両に搭載される場合を一例として説明する。

図１は、本実施の形態に係る二次電池の劣化度推定装置を搭載した車両１の構成の一例を示す図である。本実施の形態において、車両１は、たとえば、電気自動車である。車両１は、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）１０と、動力伝達ギア２０と、駆動輪３０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）４０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）５０と、空調装置６０と、バッテリ１００と、電圧センサ２１０と、電流センサ２２０と、温度センサ２３０と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

ＭＧ１０は、たとえば三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能を有する。ＭＧ１０の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギア２０を介して駆動輪３０に伝達される。

車両１の制動時には、駆動輪３０によりＭＧ１０が駆動され、ＭＧ１０が発電機として動作する。これにより、ＭＧ１０は、車両１の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。ＭＧ１０における回生制動力により生じた回生電力は、バッテリ１００に蓄えられる。

ＰＣＵ４０は、ＭＧ１０とバッテリ１００との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。ＰＣＵ４０は、たとえば、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて動作するインバータとコンバータとを含む。

コンバータは、バッテリ１００の放電時に、バッテリ１００から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。

一方、インバータは、バッテリ１００の充電時に、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧をバッテリ１００の充電に適した電圧に降圧してバッテリ１００に供給する。

また、ＰＣＵ４０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいてインバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、ＰＣＵ４０は、コンバータを省略した構成であってもよい。

ＳＭＲ５０は、バッテリ１００とＰＣＵ４０とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて閉成されている（すなわち、導通状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、ＳＭＲ５０がＥＣＵ３００からの制御信号に応じて開放されている（すなわち、遮断状態である）場合、バッテリ１００とＰＣＵ４０との間の電気的な接続が遮断される。

空調装置６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて車両１の室内の温度を調整する温度調整装置である。空調装置６０は、たとえば、車両１の室内の冷風を送風する冷房機能と、温風を送風する暖房機能とを有する。空調装置６０は、たとえば、ＥＣＵ３００において設定された車両１の室内の温度の目標値になるように冷風あるいは温風を送風することによって車両１の室内の温度を調整することができる。

バッテリ１００は、ＭＧ１０を駆動するための電力を蓄える蓄電装置である。バッテリ１００は、再充電が可能な直流電源であり、たとえば、複数個のセル１１０が直列に接続されて構成される。セル１１０は、たとえば、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。

本実施の形態におけるセル１１０において、正極を構成する正極活物質、負極を構成する負極活物質、および、電解液の材料としては、公知の各種材料を用いることができる。一例として、正極活物質は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ₂）、あるいは、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（たとえば、ＬｉＮｉ_1/3Ｃｏ_1/3Ｍｎ_1/3Ｏ₂、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂等）などであってもよく、負極活物質は、黒鉛（グラファイト）などであってもよい。また、電解液は、たとえば、リチウム塩（たとえば、ＬｉＰＦ_６等）と、有機溶媒（たとえば、ＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、および、ＥＣ（エチレンカーボネート）等を含む）等によって構成されるようにしてもよい。

電圧センサ２１０は、複数のセル１１０の各々の端子間の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２０は、バッテリ１００に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３０は、複数のセル１１０の各々の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１と、メモリ（たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む）３０２とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサから受ける信号、メモリ３０２に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。

バッテリ１００の蓄電量は、一般的に、満充電容量に対する、現在の蓄電量を百分率で示した、ＳＯＣ（State Of Charge）によって管理される。ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０、および、温度センサ２３０による検出値に基づいて、バッテリ１００のＳＯＣを逐次算出する機能を有する。ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

車両１の運転中には、ＭＧ１０による回生電力または放電電力によって、バッテリ１００が充電または放電される。ＥＣＵ３００は、ドライバから要求された車両の駆動力（アクセル開度に応じて設定される要求駆動力）または制動力（ブレーキペダル踏み込み量や車速に応じて設定される要求減速力）を発生するためのパワーがＭＧ１０から出力されるようにＭＧ１０の出力（すなわち、ＰＣＵ４０）を制御する。

以上のような構成を有する車両１に搭載されるバッテリ１００を構成するセル１１０の各々は、充放電が繰り返されるなどして劣化が進行するため、その劣化状態を判定することが求められる。そのため、たとえば、セル１１０の各々のＳＯＣを変化させることによって、セル１１０の各々の劣化状態を判定することも考えられるが、そのようにして劣化状態を判定する場合には、セル１１０の充放電が可能な環境を用意することが求められる。そのため、セル１１０の充放電が可能な環境を有していないと、二次電池の劣化状態を判定することができない場合がある。また、セル１１０の劣化状態を判定するために充放電が実施されるとエネルギーロスが発生する場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ３００は、二次電池であるセル１１０の温度が第１温度であるときのセル１１０の第１開回路電圧と、セル１１０の温度が第１温度から第２温度に変化したときのセル１１０の第２開回路電圧とを取得し、第２温度から第１温度を減算した温度変化量に対する第２開回路電圧から第１開回路電圧を減算した電圧変化量の比で示される第１傾きと、二次電池が新品である場合において第１温度から第２温度に変化したときの温度変化量に対する電圧変化量の比を示す第２傾きとの差分を用いてセル１１０の劣化度を推定するものとする。本実施の形態において「劣化度推定装置」は、ＥＣＵ３００によって実現される。

このようにすると、第１傾きと第２傾きと差分が容量の初期値からのずれ量に対応するため、差分を算出することによってセル１１０の劣化度を精度高く推定することができる。そのため、セル１１０の充放電が可能な環境を有していなくてもセル１１０の劣化度を精度高く推定することができる。

なお、本実施の形態では、一例として、たとえば、新品時の満充電容量（Ａｈ）に対する現在の満充電容量の百分率で定義される「容量維持率」を用いて、二次電池の劣化度を定量的に評価するものとする。この定義により、容量維持率が高いほど二次電池の劣化度は低く、容量維持率が低いほど二次電池の劣化度は高くなることが理解される。

以下、図２～図４を用いて、温度変化量に対する電圧変化量の比で示される傾きの劣化による変化について説明する。

図２は、新品時の電池電圧、経年劣化後の電池電圧および負極電位と電池容量との関係の一例を示す図である。図２の縦軸は、電池電圧または電位（Ｖ）を示す。図２の横軸は、電池容量（Ａｈ）を示す。図２のＬＮ１は、セル１１０が新品である場合における電池電圧（ＯＣＶ）と電池容量との関係を示す。図２のＬＮ２は、セル１１０の経年劣化後の電池電圧と電池容量との関係を示す。図２のＬＮ３は、負極電位と電池容量との関係を示す。また、図２において電池温度が、たとえば、温度Ｔ（０）で一定の状態である場合を想定する。

図２のＬＮ１およびＬＮ２に示すように、電池容量と電池電圧との関係は、電池容量が高くなるほど電池電圧が高くなり、電池容量が低くなるほど電池電圧が低くなる関係を有する。また、電池容量と電池電圧との関係は、電池容量が所定値Ｃ（０）よりも大きい第１領域内である場合、電池電圧は、電池容量の低下に応じて緩やかに低下する関係を有する。さらに、電池容量と電池電圧との関係は、電池容量が所定値Ｃ（０）以下の第２領域である場合、電池電圧は、電池容量の低下に応じて、電池容量が第１領域内である場合よりも大きい低下量で低下していく関係を有する。また、図２のＬＮ３に示すように、負極電位は、電池容量が低くなるほど高く、電池容量が高くなるほど低くなる特性を有している。

図２のＬＮ１～ＬＮ３に示すように、経年劣化後においては、正負極で容量ずれが発生するため、図２のＬＮ２は、セル１１０が新品である場合の図２のＬＮ１と比較して電池容量が低い側（左側）に縮小したような曲線となる。その結果、同じ電池電圧Ｖ（０）である場合にも電池容量がＣ（２）からＣ（１）に減少することとなる。このとき、セル１１０の劣化によってセル１１０の電池温度と電池電圧との関係が変化することになる。

図３は、セル１１０が新品の状態である場合の電池温度と電池電圧との関係の一例を示す図である。図３の縦軸は、電池電圧を示す。図３の横軸は、電池温度を示す。図３のＬＮ４は、電池温度の変化に対する電池電圧の変化を示す。セル１１０が新品の状態である場合に、電池温度と電池電圧との関係は、図３のＬＮ４に示すように、温度Ｔ（０）のときに電池電圧がＶ（０）となるとともに、電池温度の上昇に対して電極のエントロピー変化により電池電圧が線形的に上昇し、電池温度の低下に対して電池電圧が線形的に低下する関係となる。

図４は、セル１１０が経年劣化した状態である場合の電池温度と電池電圧との関係の一例を示す図である。図４の縦軸は、電池電圧を示す。図４の横軸は、電池温度を示す。図４のＬＮ５は、電池温度の変化に対する電池電圧の変化を示す。セル１１０が経年劣化した状態である場合に、電池温度と電池電圧との関係は、図４のＬＮ５に示すように、温度Ｔ（０）のときに電池電圧がＶ（０）となるとともに、電池温度の上昇に対して電極のエントロピー変化により電池電圧が線形的に低下し、電池温度の低下に対して電池電圧が線形的に上昇する関係となる。

図３のＬＮ４および図４のＬＮ５に示すように温度変化量に対する電圧変化量の比で示される直線の傾きは、セル１１０が新品の状態である場合からセル１１０が経年劣化していくほど変化していく（直線の傾きが小さくなる）ことになる。すなわち、新品の状態である場合の直線の傾き（図３のＬＮ４）を基準としたときのずれ量（すなわち、差分）を用いてセル１１０の劣化度を精度高く推定することができる。

なお、以下の説明においては、検出結果に基づく温度変化量に対する電圧変化量の比で示される傾きが第１傾きａ１に相当する。また、セル１１０が新品の状態である場合の温度変化量に対する電圧変化量の比で示される傾きが第２傾きａ２に相当する。

以下、図５を参照して、ＥＣＵ３００で実行される処理について説明する。図５は、ＥＣＵ３００で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される制御処理は、図１で示したＥＣＵ３００により、所定期間が経過する毎（たとえば、前回の処理が終了した時点から所定期間が経過した時点）に実行される。また、以下の説明においては、バッテリ１００を構成する複数のセル１１０のうちのいずれかの劣化度を推定する場合を一例として説明するが、複数のセル１１０の各々に対して以下の処理を実行し、複数のセル１１０の各々の劣化度を推定するようにしてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ３００は、劣化度推定の実行条件が成立するか否かを判定する。

劣化度推定の実行条件は、たとえば、セル１１０の電圧が安定状態であるという条件を含む。ＥＣＵ３００は、たとえば、無通電状態で予め定められた期間が経過し、かつ、単位時間当たりの電圧変動量がしきい値よりも小さい場合にセル１１０の電圧が安定状態であるとして、劣化度推定の実行条件が成立したと判定する。

ＥＣＵ３００は、たとえば、電流センサ２２０の検出結果を用いてセル１１０が無通電状態（たとえば、電流がしきい値よりも小さい状態）であるか否かを判定する。あるいは、ＥＣＵ３００は、ＳＭＲ５０が遮断状態である場合にセル１１０が無通電状態であると判定してもよい。ＥＣＵ３００は、たとえば、タイマーを内蔵しており、タイマーを用いて予め定められた期間が経過するか否かを判定する。ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０の検出結果を用いて単位時間当たりの電圧変動量を取得する。

劣化度推定の実行条件が成立したと判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。なお、劣化度推定の実行条件が成立していないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ３００は、セル１１０の温度および電圧（ＯＣＶ）を取得する。ＥＣＵ３００は、たとえば、電圧センサ２１０および温度センサ２３０の検出結果を用いてセル１１０の温度ＴＢおよび電圧ＶＢを取得する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ３００は、初回の取得であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、直前の温度ＴＢおよび電圧ＶＢの取得が、実行条件が成立してから初回の取得であるか否かを判定する。初回の取得であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ３００は、直前に取得した温度ＴＢを変化前温度ＴＢａとして設定するとともに、直前に取得した電圧ＶＢを変化前電圧ＶＢａとして設定する。なお、初回の取得でないと判定される場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ３００は、直前に取得した温度ＴＢと変化前温度ＴＢａとの差分の大きさ（｜ＴＢ－ＴＢａ｜）がしきい値ＴＢｔｈよりも大きいか、あるいは、直前に取得した電圧ＶＢと変化前電圧ＶＢａとの差分の大きさ（｜ＶＢ－ＶＢａ｜）がしきい値ＶＢｔｈよりも大きいか否かを判定する。｜ＴＢ－ＴＢａ｜がしきい値ＴＢｔｈよりも大きいと判定される場合、あるいは、｜ＶＢ－ＶＢａ｜がしきい値ＶＢｔｈよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理は、Ｓ１１０に移される。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ３００は、直前に取得した温度ＴＢを変化後温度ＴＢｂとして設定するとともに、直前に取得した電圧ＶＢを変化後電圧ＶＢｂとして設定する。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ３００は、第１傾きａ１を算出する。具体的には、ＥＣＵ３００は、第１傾きａ１＝（ＶＢｂ－ＶＢａ）／（ＴＢｂ－ＴＢａ）の式を用いて第１傾きａ１を算出する。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ３００は、セル１１０の劣化度を推定する。具体的には、ＥＣＵ３００は、算出された第１傾きａ１に対応する第２傾きａ２を算出する。ＥＣＵ３００は、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を用いて劣化度を推定する。

図６は、セル１１０が新品の状態である場合およびセル１１０が経年劣化した状態である場合の電圧と傾きとの関係の一例を示す図である。図６の横軸は、電圧を示す。図６の縦軸は、傾きを示す。図６において、電池温度が一定の状態であるものとする。

図６のＬＮ６（破線）は、セル１１０が新品の状態である場合における変化前電圧ＶＢａの変化に対する傾きの変化の一例を示す。図６のＬＮ７（実線）は、セル１１０が経年劣化した状態である場合における変化前電圧ＶＢａの変化に対する傾きの変化の一例を示す。

図６のＬＮ６およびＬＮ７に示すように、セル１１０が経年劣化した状態になると電圧と傾きとの関係は、セル１１０が新品の状態に対応する図６のＬＮ６を電圧が高い側（右側）に伸長した曲線（図６のＬＮ７）になる。したがって、変化前電圧ＶＢａにおける第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分がセル１１０の劣化度に対応する。

そのため、ＥＣＵ３００は、たとえば、変化前温度ＴＢａに対応する図６のＬＮ６に示される曲線を導出する。ＥＣＵ３００のメモリ３０２には、たとえば、予め定められた温度間隔毎に実験等によって設定された複数の曲線が記憶されており、ＥＣＵ３００は、変化前温度ＴＢａに対応する曲線（図６のＬＮ６）を導出する。

ＥＣＵ３００は、導出された曲線と変化前電圧ＶＢａとから第２傾きａ２を算出する。ＥＣＵ３００は、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を算出する。ＥＣＵ３００は、算出された差分と、変化前電圧ＶＢａとからセル１１０の劣化度を推定する。ＥＣＵ３００は、たとえば、算出された差分に、係数を乗算することによって劣化度の推定値を算出してもよい。

なお、図６のＬＮ６およびＬＮ７に示されるように、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分の値は、同じ劣化状態でも変化前電圧ＶＢａの値によって異なる。そのため、ＥＣＵ３００は、たとえば、変化前電圧ＶＢａと、電圧と係数との関係を示す所定のマップを用いて係数を設定し、算出された差分に設定された係数を乗算することによって劣化度の推定値を算出してもよい。所定のマップは、たとえば、実験等によって適合されＥＣＵ３００のメモリ３０２に予め記憶される。

また、｜ＴＢ－ＴＢａ｜がしきい値ＴＢｔｈ以下であって、かつ、｜ＶＢ－ＶＢａ｜がしきい値ＶＢｔｈ以下であると判定される場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１０２に戻される。

以上のような構造およびフローチャートに基づくＥＣＵ３００の動作について説明する。

たとえば、車両１が停車状態で放置されている場合を想定する。セル１１０が無通電状態で予め定められた期間が経過し、かつ、単位時間当たりの電圧変動量がしきい値よりも小さいと、セル１１０の電圧が安定状態であるとして劣化度推定の実行条件が成立したと判定される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。

このとき、セル１１０の温度ＴＢと電圧ＶＢとが取得され（Ｓ１０２）、実行条件が成立してから初回の取得であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、取得された温度ＴＢが変化前温度ＴＢａとして設定されるとともに、取得された電圧ＶＢが変化前電圧ＶＢａとして設定される（Ｓ１０６）。

そして、再度温度ＴＢおよび電圧ＶＢが取得され（Ｓ１０２）、温度ＴＢおよび電圧ＶＢの取得が初回の取得でないと判定されると（Ｓ１０４にてＮＯ）、｜ＴＢ－ＴＢａ｜がしきい値ＴＢｔｈよりも大きいか、あるいは、｜ＶＢ－ＶＢａ｜がしきい値ＶＢｔｈよりも大きくなるまで（Ｓ１０８にてＮＯ）、時間の経過とともに温度ＴＢおよび電圧ＶＢの取得が繰り返される。

時間の経過とともに温度ＴＢあるいは電圧ＶＢが変化して、｜ＴＢ－ＴＢａ｜がしきい値ＴＢｔｈよりも大きいか、あるいは、｜ＶＢ－ＶＢａ｜がしきい値ＶＢｔｈよりも大きくなると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、直前に取得された温度ＴＢが変化後温度ＴＢｂとして設定されるとともに、直前に取得された電圧ＶＢが変化後電圧ＶＢｂとして設定される（Ｓ１１０）。

そして、設定された変化前温度ＴＢａと、変化前電圧ＶＢａと、変化後温度ＴＢｂと、変化後電圧ＶＢｂとを用いて第１傾きａ１が算出される（Ｓ１１２）。算出された第１傾きａ１に対応する第２傾きａ２が算出され、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を用いて劣化度が推定される（Ｓ１１４）。

以上のようにして、本実施の形態に係る二次電池の劣化度推定装置によると、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分が容量の初期値からのずれ量に対応するため、差分を算出することによってセル１１０の劣化度を精度高く推定することができる。そのため、セル１１０の充放電が可能な環境を有していなくてもセル１１０の劣化度を精度高く推定することができる。さらに、充放電が行なわれないため、充放電が実施されることによるエネルギーロスの発生を抑制することができる。したがって、充放電を行なうことなく二次電池の劣化度を精度高く推定する二次電池の劣化度推定装置および二次電池の劣化度推定方法を提供することができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、車両１が電気自動車であるものとして説明したが、車両１は、少なくとも駆動用回転電機と、駆動用回転電機と電力を授受する蓄電装置とを搭載した車両であればよく、特に電気自動車に限定されるものではない。車両１は、たとえば、駆動用電動機とエンジンとを搭載したハイブリッド車両（プラグインハイブリッド車を含む）であってもよい。

さらに上述の実施の形態では、車両１は、単数のモータジェネレータを搭載する構成を一例として説明したが、車両１は、複数のモータジェネレータを搭載する構成であってもよい。この場合、複数のモータジェネレータの各々において放電制御が実行されてもよい。

さらに上述の実施の形態では、車両１に搭載された複数のセル１１０の各々の劣化度を推定するものとして説明したが、セル１１０の充放電を行う必要がないため、たとえば、温度および電圧の測定が可能な構成があれば、たとえば、車両１に搭載されていない状態でも複数のセル１１０の各々の劣化度を推定することができる。

図７は、変形例に係る二次電池の劣化度推定装置の構成の一例を示す図である。図７に示すように、変形例に係る二次電池の劣化度推定装置は、たとえば、ＣＰＵ４０１とメモリ４０２とを有するＰＣ（Personal Computer）４００と、セル１１０の電圧ＶＢを検出する電圧センサ４０３と、セル１１０の温度ＴＢを検出する温度センサ４０４とによって構成することができる。このようにしても、ＰＣＵ４００が上述のＥＣＵ３００が実行した処理を実行することによってセル１１０の劣化度を推定することができる。

また、このような構成によって、たとえば、複数の車両からバッテリを回収して、回収された複数のバッテリ１００を構成する複数のセル１１０の劣化度を個別に推定することができる。さらに、セル１１０を充放電するために、車両に搭載したり、充放電するための設備を用意したり、あるいは、充放電するための設備に移動させたりする必要がないため、劣化度の推定を速やかに実施することができる。さらに、たとえば、車両の販売店等の業者が複数の車両からバッテリを回収し、セル単位で個別に劣化度を推定し、中古バッテリとして再販売することができるため、低コストのバッテリの再販売システムを構築することができる。

さらに上述の実施の形態では、第１温度（変化前温度）を取得した後に第１温度から第２温度（変化後温度）に変化するまで放置する場合を一例として説明したが、たとえば、空調装置６０を用いてセル１１０の温度を第１温度および第２温度のうちの少なくともいずれかの温度に調整してもよい。たとえば、セル１１０の温度を所定の第１温度に変化させて第１開回路電圧を取得した後に、セル１１０の温度を第２温度に変化させて第２開回路電圧を取得してもよいし、あるいは、セル１１０の現在の温度を第１温度として第１開回路電圧を取得した後に、セル１１０の温度を第２温度に変化させて第２開回路電圧を取得してもよい。あるいは、二次電池の劣化度推定装置が車両に搭載されない場合には、温度調整が可能な恒温室を用いてセル１１０の温度を第１温度および第２温度のうちの少なくともいずれかの温度に調整してもよい。

このようにすると、温度調整が可能な空調装置や恒温室を用いて第１温度および第２温度のうちの少なくともいずれかに調整することによって変化前電圧ＶＢａおよび変化後電圧ＶＢｂのうちの少なくともいずれかの開回路電圧を取得することができるため、たとえば、放置などによって第１温度から第２温度に変化したときの開回路電圧を取得する場合と比較して速やかに開回路電圧を取得することができる。

さらに上述の実施の形態では、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を用いて劣化度を推定するものとして説明したが、たとえば、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を用いた劣化度の推定に加えて、リチウムの析出等の異常劣化を検出してもよい。これは、リチウムの析出等の異常劣化についても正負極の容量ずれにより発生する場合があるためである。ＥＣＵ３００は、たとえば、劣化度の予め定められた期間当たりの増加量がしきい値を超える場合や、差分の大きさがしきい値を超える場合等に、リチウムの析出等の異常劣化が発生していると判定してもよい。

さらに上述の実施の形態では、第１傾きａ１と第２傾きａ２との差分を用いて劣化度を推定するものとして説明したが、たとえば、第１傾きａ１と、第１傾きａ１と劣化度との関係を示す所定のマップを用いて劣化度を推定してもよい。

図８は、劣化度と第１傾きとの関係を示す図である。図８に示すように、劣化度と第１傾きとの関係は、電圧が一定の状態である場合において、劣化度が大きくなるほど傾きが大きくなる関係を有する。ＥＣＵ３００のメモリには、予め定められた電圧間隔毎に図８に示されるような劣化度と第１傾きａ１との関係を示す所定のマップが複数記憶されており、ＥＣＵ３００は、たとえば、変化前電圧ＶＢａ（または変化後電圧ＶＢｂ）に対応する劣化度と第１傾きａ１との関係を示す所定のマップを導出して、算出された第１傾きａ１と、導出された所定のマップとから劣化度を算出する。ＥＣＵ３００は、たとえば、第１傾きがａ１（０）である場合に、所定のマップを用いて劣化度の推定値Ｄ（０）を算出する。

なお、劣化度と第１傾きａ１との関係は、第１傾きａ１と、第１傾きａ１および変化前電圧ＶＢａ（または変化後電圧ＶＢｂ）から導出される第２傾きａ２との差分を用いて設定される。このようにしても、充放電を行なうことなく二次電池の劣化度を精度高く推定することができる。

さらに上述の実施の形態では、ＥＣＵ３００は、変化前温度ＴＢａに対応する曲線（図６のＬＮ６）を導出し、導出された曲線と変化前電圧ＶＢａとから第２傾きａ２を算出するものとして説明したが、ＥＣＵ３００は、たとえば、変化後温度ＴＢｂに対応する曲線を導出し、導出された曲線と変化後電圧ＶＢｂとから第２傾きａ２を算出するようにしてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜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。

１車両、１０モータジェネレータ、２０動力伝達ギア、３０駆動輪、４０ＰＣＵ、５０ＳＭＲ、６０空調装置、１００バッテリ、１１０セル、２１０，４０３電圧センサ、２２０電流センサ、２３０，４０４温度センサ、３００ＥＣＵ、３０１，４０１ＣＰＵ、３０２，４０２メモリ、４００ＰＣ。

Claims

二次電池の劣化度推定装置であって、
前記二次電池の温度が第１温度であるときの前記二次電池の第１開回路電圧と、前記二次電池の温度が前記第１温度から第２温度に変化したときの前記二次電池の第２開回路電圧とを取得する取得部と、
前記第２温度から前記第１温度を減算した温度変化量に対する前記第２開回路電圧から前記第１開回路電圧を減算した電圧変化量の比によって示される第１傾きと、前記二次電池が新品である場合において前記第１温度から前記第２温度に変化したときの前記温度変化量に対する前記電圧変化量の比を示す第２傾きとの差分を用いて前記二次電池の劣化度を推定する推定部とを備える、二次電池の劣化度推定装置。
前記劣化度推定装置は、前記二次電池の温度を調整する温度調整部をさらに備え、
前記取得部は、前記温度調整部を用いて前記二次電池の温度が前記第１温度および前記第２温度のうちの少なくともいずれかに調整されたときに調整された温度に対応する開回路電圧を取得する、請求項１に記載の二次電池の劣化度推定装置。
二次電池の劣化度推定方法であって、
前記二次電池の温度が第１温度であるときの前記二次電池の第１開回路電圧と、前記二次電池の温度が前記第１温度から第２温度に変化したときの前記二次電池の第２開回路電圧とを取得するステップと、
前記第２温度から前記第１温度を減算した温度変化量に対する前記第２開回路電圧から前記第１開回路電圧を減算した電圧変化量の比によって示される第１傾きと、前記二次電池が新品である場合において前記第１温度から前記第２温度に変化したときの前記温度変化量に対する前記電圧変化量の比を示す第２傾きとの差分を用いて前記二次電池の劣化度を推定するステップとを含む、二次電池の劣化度推定方法。