JP2013003115A - 電池寿命劣化推定装置、電池寿命劣化推定方法及び蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】非水電解質二次電池の寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる電池寿命劣化推定装置を提供する。
【解決手段】電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定装置１００であって、第一時点での負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第一取得部１１０と、第二時点での電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第二取得部１２０と、取得された値を用いて第二時点での負極電位特性で示される可逆容量推定値を算出する算出部１３０と、可逆容量推定値から、第二時点での電池電圧特性で示される可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が所定の閾値を下回った場合に寿命の劣化状態であると判定する寿命判定部１４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定装置、電池寿命劣化推定方法、及び非水電解質二次電池と電池寿命劣化推定装置とを備える蓄電システムに関する。

世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池を動力源に用いた電気自動車の開発が進められている。

しかしながら、リチウムイオン二次電池では、劣化により負極に金属リチウムが析出するおそれがある。そして、金属リチウムが析出した後も充放電を継続すれば、電池容量の急激な低下を招き、寿命性能の急激な低下が生じるおそれがある。

このため、従来、負極への金属リチウムの析出を防ぎ、リチウムイオン二次電池の寿命性能の低下を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、充電終了後の電池電圧と開回路状態となったときの電池電圧との差が所定の閾値を越えた際に充電電圧を下げることによって、負極への金属リチウムの析出を防ぐ技術が開示されている。

特開２０１０−７３６５６号公報

ここで、上記のような二次電池においては、当該寿命性能の低下を抑制しても、継続的に使用し続けることで、当該寿命性能の急激な低下が生じるおそれがある。そして、この寿命性能の急激な低下が生じた場合には、実用上の問題が生じる。このため、当該寿命性能の急激な低下が生じることを事前に把握することが、極めて重要である。

しかしながら、上記従来の技術は、二次電池の寿命性能の低下を抑制する技術であり、当該寿命性能の低下を事前に察知することはできないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池において、寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる電池寿命劣化推定装置、電池寿命劣化推定方法及び蓄電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電池寿命劣化推定装置は、非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定装置であって、第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第一取得部と、第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第二取得部と、前記第一取得部及び前記第二取得部が取得した値を用いて、前記第二時点での前記負極電位特性で示される負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する算出部と、算出された前記可逆容量推定値から、前記第二時点での前記電池電圧特性で示される前記可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する寿命判定部とを備える。

これによれば、電池寿命劣化推定装置は、第一時点での負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値と、第二時点での電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値とを取得して、第二時点での可逆容量推定値を算出する。そして、電池寿命劣化推定装置は、当該可逆容量推定値から、第二時点での電池電圧特性で示される電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。ここで、寿命の劣化状態とは、非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態である。つまり、劣化により可逆容量推定値が減少していき、第二時点において、可逆容量推定値と電池電圧特性で示される電気量を示す値との差が当該閾値よりも小さくなった場合、電池寿命劣化推定装置は、第二時点で寿命の劣化状態になったと判定する。これにより、電池寿命劣化推定装置は、非水電解質二次電池において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる。

また、好ましくは、前記第一取得部は、前記第一時点での前記負極電位特性に現れる３つの電位平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電位が卑の方から第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量とし、前記第一負極容量と、前記第二負極容量及び前記第三負極容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得し、前記第二取得部は、前記第二時点での前記電池電圧特性に現れる３つの電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電圧が高い方から第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量とし、前記第一電池容量と、前記第二電池容量及び前記第三電池容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する。

これによれば、電池寿命劣化推定装置は、第一時点での負極電位特性における第一負極容量と、第二負極容量及び第三負極容量のうちの少なくとも１つとから得られる値、及び、第二時点での電池電圧特性における第一電池容量と、第二電池容量及び第三電池容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する。そして、電池寿命劣化推定装置は、これらの取得した値を用いて、寿命の劣化状態を判定することができる。これにより、電池寿命劣化推定装置は、非水電解質二次電池において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる。

また、好ましくは、前記算出部は、前記第二電池容量を前記第二負極容量で除した値、前記第三電池容量を前記第三負極容量で除した値、または、前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値を前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値で除した値に、前記第一負極容量を乗じた値を、前記可逆容量推定値として算出し、前記寿命判定部は、算出された前記可逆容量推定値から前記第一電池容量を差し引いた値が、前記閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する。

これによれば、算出部は、第一負極容量と、第二負極容量及び第三負極容量のうちの少なくとも１つと、第二電池容量及び第三電池容量のうちの少なくとも１つとを用いて、容易な計算によって可逆容量推定値を算出する。つまり、電池寿命劣化推定装置は、第二時点での第一負極容量に対応する可逆容量推定値を算出する。そして、電池寿命劣化推定装置は、当該可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。このため、電池寿命劣化推定装置は、非水電解質二次電池において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを、容易な計算によって事前に察知することができる。

また、好ましくは、前記第一取得部は、前記第二負極容量、前記第三負極容量、及び前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一負極容量とを取得し、前記第二取得部は、前記第二電池容量、前記第三電池容量、及び前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一電池容量とを取得する。

これによれば、第一取得部は、第二負極容量、第三負極容量、及び第二負極容量に第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一負極容量とを取得し、第二取得部は、第二電池容量、第三電池容量、及び第二電池容量に第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一電池容量とを取得する。これにより、電池寿命劣化推定装置は、取得した値を用いて、容易に、可逆容量推定値を算出して、寿命の劣化状態を判定することができる。

また、好ましくは、さらに、前記第一負極容量と前記第二負極容量とを記憶している記憶部を備え、前記第一取得部は、前記記憶部から、前記第一負極容量と前記第二負極容量とを読み出すことで取得し、前記第二取得部は、前記第二時点において測定された前記第一電池容量と前記第二電池容量とを取得し、前記算出部は、前記第二電池容量を前記第二負極容量で除した値に、前記第一負極容量を乗じることで、前記可逆容量推定値を算出する。

これによれば、算出部は、第二電池容量を第二負極容量で除した値に、第一負極容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出する。ここで、第二負極容量の方が第三負極容量よりも電位平坦部の平坦度が高く、第二電池容量の方が第三電池容量よりも電圧平坦部の平坦度が高いため、精度良く可逆容量推定値を算出することができる。このため、電池寿命劣化推定装置は、非水電解質二次電池において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを、容易な計算によって精度良く事前に察知することができる。

また、好ましくは、前記第一取得部は、前記第二負極容量、前記第三負極容量、及び前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つで、前記第一負極容量を除した値を取得し、前記第二取得部は、前記第二電池容量、前記第三電池容量、及び前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一電池容量とを取得する。

これによれば、第一取得部は、第二負極容量、第三負極容量、及び第二負極容量に第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つで、第一負極容量を除した値を取得し、第二取得部は、第二電池容量、第三電池容量、及び第二電池容量に第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一電池容量とを取得する。これにより、電池寿命劣化推定装置は、取得した値を用いて、容易に、可逆容量推定値を算出して、寿命の劣化状態を判定することができる。

また、好ましくは、前記寿命判定部は、前記寿命の劣化状態であると判定した場合に、警告を行う、または前記非水電解質二次電池への充電を停止させる。

これによれば、寿命判定部は、非水電解質二次電池が寿命の劣化状態であると判定した場合に、警告を行ったり、非水電解質二次電池への充電を停止させる。これにより、非水電解質二次電池の寿命性能が急激に低下する前に、非水電解質二次電池の再生処理などを施すことができ、非水電解質二次電池の長寿命化を図ることができる。

また、本発明は、このような電池寿命劣化推定装置として実現することができるだけでなく、当該電池寿命劣化推定装置が備える特徴的な処理部の処理をステップとする電池寿命劣化推定方法としても実現することができる。また、本発明は、このような電池寿命劣化推定装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。

また、本発明は、非水電解質二次電池と、当該非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。

また、本発明は、電池寿命劣化推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池において、寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる。

本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置を備える蓄電システムの外観図である。 本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る第一時点データの一例を示す図である。 第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量を説明するための図である。 第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置が二次電池の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。 負極電位特性と電池電圧特性との関係を示す図である。 電池電圧特性における第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量を示す図である。 負極電位特性の経時変化について説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る寿命判定部が行う寿命判定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る寿命判定部が行う寿命判定処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態の変形例１に係る第一時点データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例１に係る電池寿命劣化推定装置が二次電池の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例２に係る第一時点データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例２に係る電池寿命劣化推定装置が二次電池の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置、及び当該電池寿命劣化推定装置を備える蓄電システムについて説明する。

まず、蓄電システム１０の構成について、説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００を備える蓄電システム１０の外観図である。

同図に示すように、蓄電システム１０は、電池寿命劣化推定装置１００と、複数（同図では６個）の二次電池２００と、電池寿命劣化推定装置１００及び複数の二次電池２００を収容する収容ケース３００とを備えている。

電池寿命劣化推定装置１００は、複数の二次電池２００の上方に配置され、複数の二次電池２００の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する回路を搭載した回路基板である。具体的には、電池寿命劣化推定装置１００は、複数の二次電池２００に接続されており、複数の二次電池２００から情報を取得して、複数の二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する。

なお、ここでは、電池寿命劣化推定装置１００は複数の二次電池２００の上方に配置されているが、電池寿命劣化推定装置１００はどこに配置されていてもよい。この電池寿命劣化推定装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。

二次電池２００は、正極と負極とを有する非水電解質二次電池であり、例えば、リチウムイオン二次電池である。ここで、正極材料としては、ＬｉＭＰＯ_４、ＬｉＭＳｉＯ_４、ＬｉＭＢＯ_３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種又は２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ_２（ＭはＮｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種又は２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。なかでも、本発明を適用するにあたり、検出の精度の観点から、電位特性が平坦か又は傾きの変化が小さい正極材料が用いられることが好ましい。また、負極材料としては、電位特性が平坦で階段状であることから、黒鉛、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｂ若しくはＩｎ又はこれらの化合物を用いることが好ましい。なかでも、黒鉛、Ｓｎ若しくはＰｂ又はこれらの化合物は、平坦性に特に優れることから好ましい。

また、同図では、６個の矩形状の二次電池２００が直列に配置されて組電池を構成している。なお、二次電池２００の個数は６個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また二次電池２００の形状も特に限定されない。

次に、電池寿命劣化推定装置１００の詳細な機能構成について、説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。

電池寿命劣化推定装置１００は、二次電池２００の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する装置である。同図に示すように、電池寿命劣化推定装置１００は、第一取得部１１０、第二取得部１２０、算出部１３０、寿命判定部１４０及び記憶部１５０を備えている。

第一取得部１１０は、第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する。

具体的には、第一取得部１１０は、第一負極容量と、第二負極容量及び第三負極容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する。ここで、第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる３つの電位平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電位が卑の方から第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量とする。なお、第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量についての詳細な説明については、後述する。

本実施の形態では、第一取得部１１０は、第一負極容量と第二負極容量とを取得する。具体的には、第一取得部１１０は、記憶部１５０に記憶されている第一負極容量と第二負極容量とを、当該記憶部１５０から読み出すことで取得する。

なお、記憶部１５０には負極電位特性が記憶されており、第一取得部１１０は、当該負極電位特性を参照して、第一負極容量と第二負極容量とを取得することにしてもよい。また、電池寿命劣化推定装置１００は記憶部１５０を備えておらず、第一取得部１１０は、他の機器から第一負極容量と第二負極容量とを取得することにしてもよい。

なお、第一時点とは、寿命の劣化状態を推定する計算の基準となる時点である。ここで、当該第一時点はどのような時点でもよいが、例えば、二次電池２００の工場出荷時や充放電を開始する日時である。なお、第一時点は、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。

第二取得部１２０は、第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する。

具体的には、第二取得部１２０は、第一電池容量と、第二電池容量及び第三電池容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する。ここで、第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる３つの電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電圧が高い方から第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量とする。なお、第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量についての詳細な説明については、後述する。

本実施の形態では、第二取得部１２０は、第一電池容量と第二電池容量とを取得する。具体的には、第二取得部１２０は、第二時点において測定された第一電池容量と第二電池容量とを取得する。なお、第二取得部１２０が当該測定を行うことで第一電池容量と第二電池容量とを取得することにしてもよいし、他の機器が測定した第一電池容量と第二電池容量とを第二取得部１２０が取得することにしてもよい。

なお、第二時点とは、第一時点から二次電池２００の充放電を開始して所定の期間が経過した時点であるが、当該所定の期間はどのような期間であってもよく、特に限定されない。また、当該所定の期間の単位も特に限定されず、例えば、分オーダー、時間オーダー、日オーダー、月オーダーなどの期間である。つまり、第二時点は、第一時点と同様に、分、時、日、月など、どのような単位で表現されてもかまわない。

算出部１３０は、第一取得部１１０及び第二取得部１２０が取得した値を用いて、第二時点での負極電位特性で示される負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する。

具体的には、算出部１３０は、第一取得部１１０及び第二取得部１２０が取得した値を用いて、第二時点での第一負極容量に対応する負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する。本実施の形態では、算出部１３０は、第二電池容量を第二負極容量で除した値に、第一負極容量を乗じることで、当該可逆容量推定値を算出する。

寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値から、第二時点での電池電圧特性で示される可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。

具体的には、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が、当該閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。ここで、寿命の劣化状態とは、二次電池２００の電池容量が急激に低下することが予測される状態であり、電池容量が急激に低下して寿命性能が急激に低下する一定期間前の状態である。

つまり、当該寿命の劣化状態のまま継続して充放電を行うと、当該一定期間経過後に、二次電池２００の電池容量が急激に低下する事態を招く。なお、当該一定期間の長さは、上記予め定められた閾値の大きさによって定められる。具体的には、当該閾値が大きければ、当該一定期間の長さは長くなり、当該閾値が小さければ、当該一定期間の長さは短くなる。

また、寿命判定部１４０は、寿命の劣化状態であると判定した場合に、警告を行う、または二次電池２００への充電を停止させる。

記憶部１５０は、寿命の劣化状態を推定するための情報を記憶しているメモリである。具体的には、記憶部１５０は、第一時点における情報である第一時点データ１５１を記憶している。

図３は、本発明の実施の形態に係る第一時点データ１５１の一例を示す図である。

第一時点データ１５１は、第一時点でのデータである第一負極容量及び第二負極容量を示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、第一時点データ１５１は、「第一負極容量」及び「第二負極容量」を含むデータテーブルである。

本実施の形態では、この第一負極容量及び第二負極容量は、事前に計測され、記憶部１５０に記憶されている。なお、電池寿命劣化推定装置１００が二次電池２００の第一負極容量及び第二負極容量を計測し、記憶部１５０に記憶させる構成でもかまわない。

次に、第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量について、以下に詳細に説明する。

図４Ａは、第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量を説明するための図である。同図は、第一時点での二次電池２００の負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性Ｎを示すグラフである。

具体的には、同図の縦軸は、二次電池２００の負極の電位を示しており、当該縦軸の上側ほど貴の電位となり、下側ほど卑の電位となる。また、同図の横軸は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を示しており、当該横軸の左側ほどＳＯＣが深く（負極が充電末状態に近く）、右側ほどＳＯＣが浅い（負極が放電末状態に近い）。なお、ＳＯＣとは、充電状態の深さを示す指標である。

同図に示すように、負極電位特性Ｎには、３つの電位平坦部が現れる。そして、この第一時点での負極電位特性Ｎに現れる３つの電位平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電位が卑の方（縦軸の下方）から第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃとする。

なお、負極に黒鉛（グラファイト）を用いた場合、第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃは、それぞれ黒鉛層間にリチウム挿入してなる黒鉛層間化合物（ＧＩＣ：Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）形成反応におけるＳｔａｇｅ１、Ｓｔａｇｅ２及びＳｔａｇｅ４に対応している。なお、ＧＩＣ形成反応については、参考文献として、非特許文献１：「T.Ozuku et. al, J. Electrochem. Soc., vol. 140, No.9 (1993), p. 2490」が挙げられる。

次に、第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量について、以下に詳細に説明する。

図４Ｂは、第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量を説明するための図である。同図は、第二時点での二次電池２００の電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性Ｖを示すグラフである。

具体的には、同図の縦軸は、二次電池２００の正極と負極間の電位差、即ち電圧を示しており、当該縦軸の上側ほど高い電圧となり、下側ほど低い電圧となる。また、同図の横軸は、ＳＯＣを示しており、当該横軸の左側ほどＳＯＣが深く（二次電池２００が充電末状態に近く）、右側ほどＳＯＣが浅い（二次電池２００が放電末状態に近い）。

同図に示すように、電池電圧特性Ｖには、３つの電圧平坦部が現れる。そして、この第二時点での電池電圧特性Ｖに現れる３つの電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電圧が高い方から第一電池容量Ｘ、第二電池容量Ｙ及び第三電池容量Ｚとする。

なお、第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量は、負極に黒鉛質炭素材料（グラファイト）を用いた場合、それぞれ負極が備えるリチウム挿入グラファイト化合物のＳｔａｇｅ１、Ｓｔａｇｅ２及びＳｔａｇｅ４を反映している。

次に、電池寿命劣化推定装置１００が二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理について説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００が二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、まず、第一取得部１１０は、第一時点における第一負極容量と第二負極容量とを取得する（Ｓ１０２）。具体的には、第一取得部１１０は、記憶部１５０に記憶されている第一時点データ１５１を参照して、第一負極容量と第二負極容量とを取得する。

そして、第二取得部１２０は、第二時点における第一電池容量と第二電池容量とを取得する（Ｓ１０４）。具体的には、第二取得部１２０は、第一時点から所定の期間経過後の第二時点において、二次電池２００の第一電池容量と第二電池容量とを測定することにより、当該第一電池容量と第二電池容量とを取得する。

ここで、第一取得部１１０が第一負極容量及び第二負極容量を取得する処理と、第二取得部１２０が第一電池容量及び第二電池容量を取得する処理について、以下に説明する。

図６は、負極電位特性Ｎと電池電圧特性Ｖとの関係を示す図である。

具体的には、同図は、初期状態における負極電位特性Ｎと、正極電位特性Ｐと、電池電圧特性Ｖとの関係を示す図である。ここで、正極電位特性Ｐは、二次電池２００の正極電位とＳＯＣとの関係を示す特性である。

つまり、同図は、二次電池２００のＯＣＶ特性を示すグラフである。ここで、二次電池２００のＯＣＶ特性とは、二次電池２００の電池容量に対する開回路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）を示す特性であり、同図の電池電圧特性Ｖに対応する。また、開回路電圧とは、二次電池２００の正極と負極との間の開回路電位（ＯＣＰ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の電位差であり、二次電池２００の正極開回路電位から負極開回路電位を差し引いた値である。

また、正極開回路電位及び負極開回路電位とは、二次電池２００が外部回路から電気的に切り離された（正極と負極との間に負荷をかけていない）状態が十分経過した時点での、二次電池２００の正極の電位及び負極の電位である。つまり、正極開回路電位及び負極開回路電位は、それぞれ同図の正極電位特性Ｐ及び負極電位特性Ｎに対応する。

そして、正極電位特性Ｐにおける正極の電位は、正極のＬｉ_ｙＭＰＯ_４におけるｙが、０．０１＜ｙ＜０．９９の全領域において、Ｍ＝Ｆｅである場合、３．４５Ｖで一定である。このため、電池電圧特性Ｖの形状変化は、充電末期を除いて、負極電位特性Ｎを反映したものとなる。なお、充電末期は、正極の電位が立ち上がって満充電となるため、電位の変化が生じている。

したがって、電池製作直後などの初期状態においては、負極の劣化がないため、第二電池容量Ｙと第二負極容量Ｂとは同等の大きさであり、第三電池容量Ｚと第三負極容量Ｃとは同等の大きさである。また、第一負極容量Ａは、マイナス側に負極リザーブ量（第一電池容量Ｘ−第一負極容量Ａ）が存在するために、第一電池容量Ｘよりも大きな値となる。

そして、第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃは、予め負極の単極試験などによって取得され、少なくとも第一負極容量Ａ及び第二負極容量Ｂが記憶部１５０に記憶されていることとする。このため、第一取得部１１０は、記憶部１５０から、第一負極容量Ａと第二負極容量Ｂとを取得する。

なお、これらの第一負極容量Ａや第二負極容量Ｂは、予め記憶部１５０に記憶されているのではなく、予め電池寿命劣化推定装置１００の回路構成やプログラムに組み込まれていることにしてもよい。

また、第二時点における第一電池容量Ｘ、第二電池容量Ｙ及び第三電池容量Ｚのそれぞれの値は、二次電池２００の放電特性である電池電圧特性Ｖから算出される。

図７は、電池電圧特性Ｖにおける第一電池容量Ｘ、第二電池容量Ｙ及び第三電池容量Ｚを示す図である。

同図に示すように、電池電圧特性Ｖに現れる３つの電圧平坦部について、当該３つの電圧平坦部の近似直線を直線ｖ１、ｖ２及びｖ３とする。ここで、直線ｖ１と直線ｖ２とは、略水平方向に互いに略平行な直線であり、直線ｖ３は、右肩下がりの傾いた直線である。そして、直線ｖ１と直線ｖ２との中間の直線と、電池電圧特性Ｖとの交点を点ｘｙとする。また、直線ｖ２と直線ｖ３との交点を点ｙｚとする。

この場合、第一電池容量Ｘは、０から点ｘｙまでの電気量を示す値、第二電池容量Ｙは、点ｘｙから点ｙｚまでの電気量を示す値、第三電池容量Ｚは、点ｙｚ以降の電気量を示す値となる。このようにして、第二取得部１２０は、電池電圧特性Ｖから、第一電池容量Ｘと第二電池容量Ｙとを算出することで、第一電池容量Ｘと第二電池容量Ｙとを取得する。

なお、第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃについても同様に、負極電位特性Ｎから算出することができる。つまり、記憶部１５０に負極電位特性Ｎが記憶されており、第一取得部１１０は、当該負極電位特性Ｎから、第一負極容量Ａ及び第二負極容量Ｂを算出することで取得することにしてもよい。

次に、二次電池２００への充放電が繰り返し行われた場合の負極電位特性Ｎ及び電池電圧特性Ｖの経時変化について、説明する。

図８は、負極電位特性Ｎの経時変化について説明するための図である。ここで、同図の（ａ）は、例えば第一時点での負極電位特性Ｎ１を示しており、同図の（ｂ）は、例えば第二時点での負極電位特性Ｎ２を示している。

同図に示すように、時間が経過すると、負極が劣化しても負極の黒鉛質炭素自体は破壊されないので、負極電位特性は、形状を維持したまま、全体が縮小するような劣化を生じる。つまり、負極電位特性Ｎ１は、水平方向に全体的に縮小されて負極電位特性Ｎ２になるように劣化する。なお、この劣化により、負極の可逆容量は、第一時点での可逆容量Ｑ１から第二時点での可逆容量Ｑ２に低下する。

なお、時間経過によっても、正極電位特性Ｐは同等の特性を維持しているため、第二時点での電池電圧特性Ｖは、第二時点での負極電位特性Ｎ２に対応した特性を有する。

このため、その劣化による縮小比率は、第一時点での第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃと、第二時点での第二電池容量Ｙと第三電池容量Ｚとを用いて、第二電池容量Ｙ／第二負極容量Ｂ、第三電池容量Ｚ／第三負極容量Ｃ、または（第二電池容量Ｙ＋第三電池容量Ｚ）／（第二負極容量Ｂ＋第三負極容量Ｃ）と表すことができる。

なお、第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃの合計値は、劣化によって変化する（減少する）が、第一負極容量Ａと第二負極容量Ｂと第三負極容量Ｃとの比率は、劣化によっても変化しない。

図５に戻り、算出部１３０は、第二電池容量を第二負極容量で除した値に、第一負極容量を乗じることで、当該可逆容量推定値を算出する（Ｓ１０６）。

つまり、算出部１３０は、Ｓｔａｇｅ２の方がＳｔａｇｅ４よりも平坦部の平坦性が高いことから、第二電池容量Ｙ／第二負極容量Ｂを用いることが望ましく、この場合、負極が持つＳｔａｇｅ１の可逆容量は、第二電池容量Ｙ／第二負極容量Ｂ×第一負極容量Ａと推定できる。

なお、第一取得部１１０が第一負極容量と第三負極容量とを取得し、第二取得部１２０が第一電池容量と第三電池容量とを取得することで、算出部１３０は、第三電池容量を第三負極容量で除した値に、第一負極容量を乗じることで、当該可逆容量推定値を算出することにしてもよい。

次に、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値を用いて、二次電池２００の寿命判定処理を行う（Ｓ１０８）。

つまり、当該可逆容量推定値がある値を下回ると負極上に金属リチウムが析出しはじめることがわかるので、寿命判定部１４０により、急激な寿命性能の低下を生じることを事前に察知できる。なお、この寿命判定部１４０が行う寿命判定処理の詳細な説明については、後述する。

以上のようにして、電池寿命劣化推定装置１００が二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理は、終了する。

次に、寿命判定部１４０が行う寿命判定処理（図５のＳ１０８）について、詳細に説明する。

図９は、本発明の実施の形態に係る寿命判定部１４０が行う寿命判定処理の一例を示すフローチャートである。

図１０は、本発明の実施の形態に係る寿命判定部１４０が行う寿命判定処理を説明するための図である。具体的には、同図の（ａ）は、第一時点における負極電位特性Ｎ１と電池電圧特性Ｖ１との関係を示す図であり、同図の（ｂ）は、第二時点における負極電位特性Ｎ２と電池電圧特性Ｖ２との関係を示す図である。

まず、図９に示すように、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回ったか否かを判断する（Ｓ２０２）。

具体的には、図１０の（ａ）に示すように、第一時点においては、可逆容量推定値Ａ１から第一電池容量Ｘ１を差し引いた値である「可逆容量推定値Ａ１−第一電池容量Ｘ１」は、当該閾値を上回っていることとする。

そして、図１０の（ｂ）に示すように、第二時点においては、可逆容量推定値Ａ２が可逆容量推定値Ａ１よりも縮小されるため、可逆容量推定値Ａ２から第一電池容量Ｘ２を差し引いた値である「可逆容量推定値Ａ２−第一電池容量Ｘ２」は、「可逆容量推定値Ａ１−第一電池容量Ｘ１」よりも小さくなる。

このため、時間が経過することで、「可逆容量推定値Ａ２−第一電池容量Ｘ２」が当該閾値を下回ることになる。寿命判定部１４０は、この「可逆容量推定値Ａ２−第一電池容量Ｘ２」が、予め定められた閾値を下回ったか否かを判断する。

そして、寿命判定部１４０は、可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が当該閾値を下回っていないと判断した場合（Ｓ２０２でＮｏ）は、処理を終了する。

また、寿命判定部１４０は、可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が当該閾値を下回っていると判断した場合（Ｓ２０２でＹｅｓ）は、寿命の劣化状態であると判定する（Ｓ２０４）。つまり、寿命判定部１４０は、二次電池２００の電池容量が急激に低下することが予測される状態であると判定する。

ここで、当該閾値とは、二次電池２００が寿命の劣化状態であるか否かを示すための数値であり、ユーザによって定められる。なお、当該閾値は、寿命判定部１４０によって設定されることにしてもよく、寿命判定部１４０が、過去の判定結果を参照して当該閾値を更新するなど、当該閾値は変更されることにしてもよい。

そして、寿命判定部１４０は、警告を行う、または二次電池２００への充電を停止させる（Ｓ２０６）。

例えば、寿命判定部１４０は、寿命性能が急激に低下する旨の警告表示を画面（図示せず）に表示させたり、警告音を出力させる。また、寿命判定部１４０は、当該警告に代えて、または当該警告とともに、二次電池２００への充電を停止させる。これにより、ユーザは、二次電池２００をヒータで加熱するなどして、寿命性能の再生処理を施すことができる。

以上のようにして、寿命判定部１４０が行う寿命判定処理（図５のＳ１０８）は、終了する。

（変形例１）
次に、本発明の実施の形態の変形例１に係る電池寿命劣化推定装置１００ａについて説明する。上記実施の形態では、第一取得部１１０は、第一負極容量と第二負極容量または第三負極容量とを取得し、第二取得部１２０は、第二電池容量または第三電池容量とを取得し、算出部１３０は、取得された値を用いて、可逆容量推定値を算出することとした。しかし、本変形例１では、第一取得部１１０は、第二負極容量に第三負極容量を加えた値と第一負極容量とを取得し、第二取得部１２０は、第二電池容量に第三電池容量を加えた値を取得し、算出部１３０は、取得された値を用いて、可逆容量推定値を算出する。

ここで、本変形例１に係る電池寿命劣化推定装置１００ａが備える構成要素は、図２に示された上記実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００が備える構成要素と同じであるため、以下では、詳細な説明は省略し、異なる機能を中心に説明する。

記憶部１５０は、第一負極容量と、第二負極容量に第三負極容量を加えた値とを含む第一時点データ１５１ａを記憶しているメモリである。

図１１は、本発明の実施の形態の変形例１に係る第一時点データ１５１ａの一例を示す図である。

第一時点データ１５１ａは、第一時点での第一負極容量と、第二負極容量に第三負極容量を加えた値とを示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、第一時点データ１５１ａは、「第一負極容量」及び「第二負極容量＋第三負極容量」を含むデータテーブルである。

このように、本変形例１では、第一負極容量、及び第二負極容量と第三負極容量との合計値が事前に計測され、記憶部１５０に記憶されている。なお、電池寿命劣化推定装置１００ａが二次電池２００の第一負極容量、及び第二負極容量と第三負極容量との合計値を計測し、記憶部１５０に記憶させる構成でもかまわない。

第一取得部１１０は、記憶部１５０から、第二負極容量に第三負極容量を加えた値と、第一負極容量とを取得する。

なお、記憶部１５０には第一電池容量と第二電池容量と第三電池容量とが記憶されており、第一取得部１１０は、これらの値から、第二電池容量に第三電池容量を加えた値を算出することで、第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得することにしてもよい。

また、記憶部１５０には負極電位特性が記憶されており、第一取得部１１０は、当該負極電位特性を参照して、第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得することにしてもよい。また、電池寿命劣化推定装置１００ａは記憶部１５０を備えておらず、第一取得部１１０は、他の機器から第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得することにしてもよい。

第二取得部１２０は、第二時点において測定された第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得する。例えば、第二取得部１２０は、第二電池容量と第三電池容量とを取得して、第二電池容量と第三電池容量とを加算することで、第二電池容量に第三電池容量を加えた値を取得する。

なお、第二取得部１２０が測定を行うことで第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得することにしてもよいし、他の機器が測定した第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを、第二取得部１２０が取得することにしてもよい。

算出部１３０は、第二電池容量に第三電池容量を加えた値を第二負極容量に第三負極容量を加えた値で除した値に、第一負極容量を乗じた値を、可逆容量推定値として算出する。

図１２は、本発明の実施の形態の変形例１に係る電池寿命劣化推定装置１００ａが二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、まず、第一取得部１１０は、第一時点における第二負極容量に第三負極容量を加えた値と、第一負極容量とを取得する（Ｓ３０２）。

そして、第二取得部１２０は、第二時点において測定された第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得する（Ｓ３０４）。

そして、算出部１３０は、第二電池容量に第三電池容量を加えた値を第二負極容量に第三負極容量を加えた値で除した値に、第一負極容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出する（Ｓ３０６）。

そして、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値を用いて、二次電池２００の寿命判定処理を行う（Ｓ３０８）。

以上のようにして、本変形例１に係る電池寿命劣化推定装置１００ａが二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理は、終了する。

（変形例２）
次に、本発明の実施の形態の変形例２に係る電池寿命劣化推定装置１００ｂについて説明する。上記実施の形態では、第一取得部１１０は、第一負極容量と第二負極容量または第三負極容量とを取得し、第二取得部１２０は、第二電池容量または第三電池容量とを取得し、算出部１３０は、取得された値を用いて、可逆容量推定値を算出することとした。しかし、本変形例２では、第一取得部１１０は、第一負極容量を第二負極容量で除した値を取得し、第二取得部１２０は、第一電池容量と第二電池容量とを取得し、算出部１３０は、取得された値を用いて、可逆容量推定値を算出する。

ここで、本変形例２に係る電池寿命劣化推定装置１００ｂが備える構成要素は、図２に示された上記実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００が備える構成要素と同じであるため、以下では、詳細な説明は省略し、異なる機能を中心に説明する。

記憶部１５０は、第一負極容量を第二負極容量で除した値を含む第一時点データ１５１ｂを記憶しているメモリである。

図１３は、本発明の実施の形態の変形例２に係る第一時点データ１５１ｂの一例を示す図である。

第一時点データ１５１ｂは、第一時点での第一負極容量を第二負極容量で除した値を示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、第一時点データ１５１ｂは、「第一負極容量／第二負極容量」を含むデータテーブルである。

このように、本変形例２では、第一負極容量を第二負極容量で除した値が事前に計測され、記憶部１５０に記憶されている。なお、電池寿命劣化推定装置１００ｂが二次電池２００の第一負極容量を第二負極容量で除した値を計測し、記憶部１５０に記憶させる構成でもかまわない。

第一取得部１１０は、記憶部１５０から、第一負極容量を第二負極容量で除した値を取得する。

なお、記憶部１５０には負極電位特性が記憶されており、第一取得部１１０は、当該負極電位特性を参照して、第一負極容量を第二負極容量で除した値を取得することにしてもよい。また、電池寿命劣化推定装置１００ｂは記憶部１５０を備えておらず、第一取得部１１０は、他の機器から第一負極容量を第二負極容量で除した値を取得することにしてもよい。

第二取得部１２０は、第一電池容量と第二電池容量とを取得する。

算出部１３０は、第一負極容量を第二負極容量で除した値に第二電池容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出する。

図１４は、本発明の実施の形態の変形例２に係る電池寿命劣化推定装置１００ｂが二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、まず、第一取得部１１０は、第一時点における第一負極容量を第二負極容量で除した値を取得する（Ｓ４０２）。

そして、第二取得部１２０は、第二時点において測定された第一電池容量と第二電池容量とを取得する（Ｓ４０４）。

そして、算出部１３０は、第一負極容量を第二負極容量で除した値に第二電池容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出する（Ｓ４０６）。

そして、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値を用いて、二次電池２００の寿命判定処理を行う（Ｓ４０８）。

以上のようにして、本変形例２に係る電池寿命劣化推定装置１００ａが二次電池２００の寿命の劣化状態を推定する処理は、終了する。

なお、第一取得部１１０が第一負極容量を第三負極容量で除した値を取得し、第二取得部１２０が第一電池容量と第三電池容量とを取得することで、算出部１３０は、第一負極容量を第三負極容量で除した値に第三電池容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出することにしてもよい。

また、第一取得部１１０が、第二負極容量に第三負極容量を加えた値で第一負極容量を除した値を取得し、第二取得部１２０が第二電池容量に第三電池容量を加えた値と、第一電池容量とを取得することにしてもよい。この場合、算出部１３０は、第一取得部１１０が取得した値に第二取得部１２０が取得した値を乗じることで、可逆容量推定値を算出することができる。

以上のように、本発明の実施の形態及びその変形例に係る電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂによれば、第一時点での負極電位特性における第一負極容量と、第二負極容量及び第三負極容量のうちの少なくとも１つとから得られる値、及び、第二時点での電池電圧特性における第一電池容量と、第二電池容量及び第三電池容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する。そして、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂは、これらの取得した値を用いて、第二時点での第一負極容量に対応する可逆容量推定値を算出し、当該可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。

ここで、寿命の劣化状態とは、二次電池２００の電池容量の急激な低下を招く状態である。つまり、劣化により可逆容量推定値が減少していき、第二時点において、可逆容量推定値と第一電池容量との差が当該閾値よりも小さくなった場合、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂは、第二時点で寿命の劣化状態になったと判定する。これにより、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂは、二次電池２００において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる。

また、算出部１３０は、第一負極容量と、第二負極容量及び第三負極容量のうちの少なくとも１つと、第二電池容量及び第三電池容量のうちの少なくとも１つとを用いて、容易な計算によって可逆容量推定値を算出する。このため、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂは、二次電池２００において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを、容易な計算によって事前に察知することができる。

また、算出部１３０は、第二電池容量を第二負極容量で除した値に、第一負極容量を乗じることで、可逆容量推定値を算出する。ここで、第二負極容量の方が第三負極容量よりも電位平坦部の平坦度が高く、第二電池容量の方が第三電池容量よりも電圧平坦部の平坦度が高いため、精度良く可逆容量推定値を算出することができる。このため、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂは、二次電池２００において、電池容量が急激に低下して寿命性能の急激な低下が生じることを、容易な計算によって精度良く事前に察知することができる。

また、寿命判定部１４０は、二次電池２００が寿命の劣化状態であると判定した場合に、警告を行ったり、二次電池２００への充電を停止させる。これにより、二次電池２００の寿命性能が急激に低下する前に、二次電池２００の再生処理などを施すことができ、二次電池２００の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態及びその変形例１に係る電池寿命劣化推定装置１００及び１００ａによれば、第一取得部１１０は、第二負極容量、第三負極容量、及び第二負極容量に第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一負極容量とを取得し、第二取得部１２０は、第二電池容量、第三電池容量、及び第二電池容量に第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一電池容量とを取得する。これにより、電池寿命劣化推定装置１００及び１００ａは、取得した値を用いて、容易に、可逆容量推定値を算出して、寿命の劣化状態を判定することができる。

また、本発明の実施の形態の変形例２に係る電池寿命劣化推定装置１００ｂによれば、第一取得部１１０は、第二負極容量、第三負極容量、及び第二負極容量に第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つで、第一負極容量を除した値を取得し、第二取得部１２０は、第二電池容量、第三電池容量、及び第二電池容量に第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、第一電池容量とを取得する。これにより、電池寿命劣化推定装置１００ｂは、取得した値を用いて、容易に、可逆容量推定値を算出して、寿命の劣化状態を判定することができる。

以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電システム１０及び電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂについて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、電池寿命劣化推定装置は、図６のような二次電池２００のＯＣＶ特性を示すグラフを用いて、二次電池２００の寿命の劣化状態を推定することとした。しかし、電池寿命劣化推定装置は、ＯＣＶ特性ではなく、二次電池２００の放電特性を示すグラフを用いて、二次電池２００の寿命の劣化状態を推定することにしてもよい。特に、放電レートが十分に低い場合には、当該放電特性を用いても、精度良く寿命の劣化状態を推定することができる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電池寿命劣化推定装置は、横軸をＳＯＣとするＯＣＶ特性を示すグラフを用いて、二次電池２００の寿命の劣化状態を推定することとした。しかし、電池寿命劣化推定装置は、横軸を電池容量（通電電気量）とするＯＣＶ特性を示すグラフを用いて、二次電池２００の寿命の劣化状態を推定することにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電池寿命劣化推定装置は、第二時点での第一負極容量に対応する負極の可逆容量を示す値の推定値を可逆容量推定値として、当該可逆容量推定値から第一電池容量を差し引いた値が、閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定することとした。

しかし、電池寿命劣化推定装置は、第二時点での第一負極容量と第二負極容量との合計値に対応する負極の可逆容量を示す値の推定値を可逆容量推定値として、当該可逆容量推定値から第一電池容量と第二電池容量との合計値を差し引いた値が、所定の閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定することにしてもよい。例えば、算出部１３０は、第二電池容量Ｙを第二負極容量Ｂで除した値に、第一負極容量Ａと第二負極容量Ｂとの合計値を乗じることで、当該可逆容量推定値を算出する。そして、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値から、第一電池容量Ｘと第二電池容量Ｙとの合計値を差し引いた値が、所定の閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。

さらに、電池寿命劣化推定装置は、第二時点での第一負極容量と第二負極容量と第三負極容量との合計値に対応する負極の可逆容量を示す値の推定値を可逆容量推定値として、当該可逆容量推定値から第一電池容量と第二電池容量と第三電池容量との合計値を差し引いた値が、所定の閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定することにしてもよい。例えば、算出部１３０は、第二電池容量Ｙを第二負極容量Ｂで除した値に、第一負極容量Ａと第二負極容量Ｂと第三負極容量Ｃとの合計値を乗じることで、当該可逆容量推定値を算出する。そして、寿命判定部１４０は、算出部１３０が算出した可逆容量推定値から、第一電池容量Ｘと第二電池容量Ｙと第三電池容量Ｚとの合計値を差し引いた値が、所定の閾値を下回った場合に、寿命の劣化状態であると判定する。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電池寿命劣化推定装置は、負極電位特性に現れる３つの電位平坦部と、電池電圧特性に現れる３つの電圧平坦部とから得られる値を用いて、寿命の劣化状態であると判定することとした。しかし、負極電位特性及び電池電圧特性によっては、平坦部は２つであったり、４つ以上であったりする場合がある。この場合は、電池寿命劣化推定装置は、負極電位特性及び電池電圧特性に現れる２つまたは４つ以上の電位平坦部及び電圧平坦部から得られる値を用いて、当該寿命の劣化状態を判定することにしてもよい。

例えば、当該平坦部が２つの場合は、電池寿命劣化推定装置は、上記実施の形態またはその変形例において第三負極容量Ｃ＝０及び第三電池容量Ｚ＝０とすることで、可逆容量推定値を算出し、寿命の劣化状態を判定することができる。また、当該平坦部が４つ以上の場合は、電池寿命劣化推定装置は、当該４つ以上の平坦部のうち３つの平坦部についての第一負極容量Ａ、第二負極容量Ｂ及び第三負極容量Ｃと、第一電池容量Ｘ、第二電池容量Ｙ及び第三電池容量Ｚとから、上記実施の形態またはその変形例と同様に、可逆容量推定値を算出し、寿命の劣化状態を判定することができる。

また、本発明は、このような蓄電システム１０または電池寿命劣化推定装置１００、１００ａ及び１００ｂとして実現することができるだけでなく、電池寿命劣化推定装置１００、１００ａまたは１００ｂに含まれる特徴的な処理部をステップとする電池寿命劣化推定方法としても実現することができる。

また、本発明に係る電池寿命劣化推定装置１００、１００ａまたは１００ｂが備える各処理部は、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。例えば、図１５に示すように、本発明は、第一取得部１１０、第二取得部１２０、算出部１３０及び寿命判定部１４０を備える集積回路１６０として実現することができる。図１５は、本発明の実施の形態に係る電池寿命劣化推定装置１００を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。

なお、集積回路１６０が備える各処理部は、個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

また、本発明は、電池寿命劣化推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池において、寿命性能の急激な低下が生じることを事前に察知することができる電池寿命劣化推定装置等に適用できる。

１０ 蓄電システム
１００、１００ａ、１００ｂ 電池寿命劣化推定装置
１１０ 第一取得部
１２０ 第二取得部
１３０ 算出部
１４０ 寿命判定部
１５０ 記憶部
１５１、１５１ａ、１５１ｂ 第一時点データ
１６０ 集積回路
２００ 二次電池
３００ 収容ケース

Claims (10)

1. 非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定装置であって、
   第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第一取得部と、
   第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第二取得部と、
   前記第一取得部及び前記第二取得部が取得した値を用いて、前記第二時点での前記負極電位特性で示される負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する算出部と、
   算出された前記可逆容量推定値から、前記第二時点での前記電池電圧特性で示される前記可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する寿命判定部と
   を備える電池寿命劣化推定装置。
2. 前記第一取得部は、前記第一時点での前記負極電位特性に現れる３つの電位平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電位が卑の方から第一負極容量、第二負極容量及び第三負極容量とし、前記第一負極容量と、前記第二負極容量及び前記第三負極容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得し、
   前記第二取得部は、前記第二時点での前記電池電圧特性に現れる３つの電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量を示す値を、電圧が高い方から第一電池容量、第二電池容量及び第三電池容量とし、前記第一電池容量と、前記第二電池容量及び前記第三電池容量のうちの少なくとも１つとから得られる値を取得する
   請求項１に記載の電池寿命劣化推定装置。
3. 前記算出部は、前記第二電池容量を前記第二負極容量で除した値、前記第三電池容量を前記第三負極容量で除した値、または、前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値を前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値で除した値に、前記第一負極容量を乗じた値を、前記可逆容量推定値として算出し、
   前記寿命判定部は、算出された前記可逆容量推定値から前記第一電池容量を差し引いた値が、前記閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する
   請求項２に記載の電池寿命劣化推定装置。
4. 前記第一取得部は、前記第二負極容量、前記第三負極容量、及び前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一負極容量とを取得し、
   前記第二取得部は、前記第二電池容量、前記第三電池容量、及び前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一電池容量とを取得する
   請求項３に記載の電池寿命劣化推定装置。
5. さらに、
   前記第一負極容量と前記第二負極容量とを記憶している記憶部を備え、
   前記第一取得部は、前記記憶部から、前記第一負極容量と前記第二負極容量とを読み出すことで取得し、
   前記第二取得部は、前記第二時点において測定された前記第一電池容量と前記第二電池容量とを取得し、
   前記算出部は、前記第二電池容量を前記第二負極容量で除した値に、前記第一負極容量を乗じることで、前記可逆容量推定値を算出する
   請求項４に記載の電池寿命劣化推定装置。
6. 前記第一取得部は、前記第二負極容量、前記第三負極容量、及び前記第二負極容量に前記第三負極容量を加えた値のうちの少なくとも１つで、前記第一負極容量を除した値を取得し、
   前記第二取得部は、前記第二電池容量、前記第三電池容量、及び前記第二電池容量に前記第三電池容量を加えた値のうちの少なくとも１つと、前記第一電池容量とを取得する
   請求項３に記載の電池寿命劣化推定装置。
7. 前記寿命判定部は、前記寿命の劣化状態であると判定した場合に、警告を行う、または前記非水電解質二次電池への充電を停止させる
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池寿命劣化推定装置。
8. 非水電解質二次電池と、
   前記非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池寿命劣化推定装置と
   を備える蓄電システム。
9. コンピュータが、非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する電池寿命劣化推定方法であって、
   第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第一取得ステップと、
   第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第二取得ステップと、
   前記第一取得ステップ及び前記第二取得ステップで取得された値を用いて、前記第二時点での前記負極電位特性で示される負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する算出ステップと、
   算出された前記可逆容量推定値から、前記第二時点での前記電池電圧特性で示される前記可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する寿命判定ステップと
   を含む電池寿命劣化推定方法。
10. 非水電解質二次電池の電池容量の急激な低下を招く状態を寿命の劣化状態として推定する集積回路であって、
    第一時点での負極電位とＳＯＣとの関係を示す負極電位特性に現れる複数の電位平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第一取得部と、
    第二時点での電池電圧とＳＯＣとの関係を示す電池電圧特性に現れる複数の電圧平坦部のそれぞれに対応する電気量から得られる値を取得する第二取得部と、
    前記第一取得部及び前記第二取得部が取得した値を用いて、前記第二時点での前記負極電位特性で示される負極の可逆容量を示す値の推定値である可逆容量推定値を算出する算出部と、
    算出された前記可逆容量推定値から、前記第二時点での前記電池電圧特性で示される前記可逆容量推定値に対応する電気量を示す値を差し引いた値が、予め定められた閾値を下回った場合に、前記寿命の劣化状態であると判定する寿命判定部と
    を備える集積回路。

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