特許 5853692 非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量推定装置、負極充電リザーブ量推定方法、蓄電システム及び組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5853692

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量推定装置、負極充電リザーブ量推定方法、蓄電システム及び組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20160120BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/48 P

   H02J7/00 Y

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-289915(P2011-289915)

(22)【出願日】2011年12月28日

(65)【公開番号】特開2013-140690(P2013-140690A)

(43)【公開日】2013年7月18日

【審査請求日】2014年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】山手 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】田尾 洋平

【審査官】 馬場 慎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１４００３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４５６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１５０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８９１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−４４９３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負極の開回路電位である負極開回路電位を参照極を用いて測定することができる非水電解質二次電池を対象として、所定の第一状態での前記非水電解質二次電池の電気量と負極開回路電位との関係を示す負極ＯＣＰ特性を取得するＯＣＰ特性取得部と、
前記第一状態から前記非水電解質二次電池が充放電を開始して所定の期間が経過した場合の状態である第二状態での前記非水電解質二次電池の充放電可能容量である電池容量を取得する電池容量取得部と、
前記第二状態での所定の第一充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第一負極開回路電位を取得するとともに、前記第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の通電電気量である差分電気量と、前記第二充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第二負極開回路電位とを取得する開回路電位取得部と、
前記ＯＣＰ特性取得部が取得した前記負極ＯＣＰ特性と、前記開回路電位取得部が取得した前記第一負極開回路電位、前記差分電気量及び前記第二負極開回路電位とを用いて、負極の劣化の度合いを示す負極劣化率を算出する劣化率算出部と、
前記非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量を負極充電リザーブ量とし、算出された前記負極劣化率と、前記負極ＯＣＰ特性と、前記電池容量取得部が取得した前記電池容量とを用いて、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する負極充電リザーブ量算出部と
を備える負極充電リザーブ量推定装置。

【請求項2】

前記劣化率算出部は、
前記負極ＯＣＰ特性から得られる前記第一負極開回路電位及び前記第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出し、
前記差分電気量を前記負極差分電気量で除した値を前記負極劣化率として算出する
請求項１に記載の負極充電リザーブ量推定装置。

【請求項3】

前記負極充電リザーブ量算出部は、
前記負極ＯＣＰ特性から、前記第一状態での前記非水電解質二次電池の充電可能容量である最大電池容量を算出し、
算出した前記最大電池容量に前記負極劣化率を乗じて、前記電池容量を減じることで、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する
請求項１または２に記載の負極充電リザーブ量推定装置。

【請求項4】

前記開回路電位取得部は、前記非水電解質二次電池のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における所定の異なる時点である前記第一充電時点及び前記第二充電時点において、前記第一負極開回路電位及び前記第二負極開回路電位をそれぞれ取得する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の負極充電リザーブ量推定装置。

【請求項5】

非水電解質二次電池と、
前記非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の負極充電リザーブ量推定装置と
を備える蓄電システム。

【請求項6】

参照極を有する１の非水電解質二次電池を含む複数の非水電解質二次電池と、
前記１の非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の負極充電リザーブ量推定装置とを備え、
前記負極充電リザーブ量推定装置は、推定した前記１の非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量を、前記複数の非水電解質二次電池全体の負極充電リザーブ量と推定する
組電池。

【請求項7】

前記１の非水電解質二次電池は、電池表面温度が、前記複数の非水電解質二次電池のうちの他の非水電解質二次電池の電池表面温度の平均値よりも高い
請求項６に記載の組電池。

【請求項8】

負極の開回路電位である負極開回路電位を参照極を用いて測定することができる非水電解質二次電池において、コンピュータが、所定の第一状態での前記非水電解質二次電池の電気量と負極開回路電位との関係を示す負極ＯＣＰ特性を取得するＯＣＰ特性取得ステップと、
コンピュータが、前記第一状態から前記非水電解質二次電池が充放電を開始して所定の期間が経過した場合の状態である第二状態での前記非水電解質二次電池の充放電可能容量である電池容量を取得する電池容量取得ステップと、
コンピュータが、前記第二状態での所定の第一充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第一負極開回路電位を取得するとともに、前記第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の通電電気量である差分電気量と、前記第二充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第二負極開回路電位とを取得する開回路電位取得ステップと、
コンピュータが、前記ＯＣＰ特性取得ステップで取得された前記負極ＯＣＰ特性と、前記開回路電位取得ステップで取得された前記第一負極開回路電位、前記差分電気量及び前記第二負極開回路電位とを用いて、負極の劣化の度合いを示す負極劣化率を算出する劣化率算出ステップと、
前記非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量を負極充電リザーブ量とし、コンピュータが、算出された前記負極劣化率と、前記負極ＯＣＰ特性と、前記電池容量取得ステップで取得された前記電池容量とを用いて、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する負極充電リザーブ量算出ステップと
を含む負極充電リザーブ量推定方法。

【請求項9】

負極の開回路電位である負極開回路電位を参照極を用いて測定することができる非水電解質二次電池において、所定の第一状態での前記非水電解質二次電池の電気量と負極開回路電位との関係を示す負極ＯＣＰ特性を取得するＯＣＰ特性取得部と、
前記第一状態から前記非水電解質二次電池が充放電を開始して所定の期間が経過した場合の状態である第二状態での前記非水電解質二次電池の充放電可能容量である電池容量を取得する電池容量取得部と、
前記第二状態での所定の第一充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第一負極開回路電位を取得するとともに、前記第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の通電電気量である差分電気量と、前記第二充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第二負極開回路電位とを取得する開回路電位取得部と、
前記ＯＣＰ特性取得部が取得した前記負極ＯＣＰ特性と、前記開回路電位取得部が取得した前記第一負極開回路電位、前記差分電気量及び前記第二負極開回路電位とを用いて、負極の劣化の度合いを示す負極劣化率を算出する劣化率算出部と、
前記非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量を負極充電リザーブ量とし、算出された前記負極劣化率と、前記負極ＯＣＰ特性と、前記電池容量取得部が取得した前記電池容量とを用いて、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する負極充電リザーブ量算出部と
を備える集積回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置、負極充電リザーブ量推定方法、蓄電システム及び組電池に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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１〜４参照）。

【0005】

特許文献１には、電池内に参照極を設けて負極電位をモニターし、当該負極電位がリチウム基準０Ｖを下回らないことを確認しながら通電する充電制御方法が開示されている。また、特許文献２には、電池内に参照極を設けて電位をモニターし、当該電位に基づいて、定電流−定電圧充電することによって、正負極の過充電を防止する充電制御方法が開示されている。また、特許文献３には、電池内に参照極を設けて正極及び負極の交流抵抗を測定し、その値から正極及び負極のイオン量（ＳＯＣ）を推定する方法が開示されている。また、特許文献４には、電池内に参照極を設けて、間欠充放電試験を繰り返すことによって、ＳＯＣ−ＯＣＶ特性を取得する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２１８９００号公報

【特許文献2】特開２００２−５０４０７号公報

【特許文献3】特開２０１１−３３４２７号公報

【特許文献4】特開２０１１−４０１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、本願発明者らは、鋭意研究の結果、上記のような二次電池の寿命性能の急激な低下は、二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量に関係していることを見出した。つまり、リチウムイオン二次電池において当該負極充電リザーブ量が極端に減少した場合には、負極上で金属リチウムが析出し、電池容量の急激な低下を招く。このため、当該負極充電リザーブ量を簡易に推定することができれば、当該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効率良く把握することができる。

【0008】

しかしながら、従来の技術では、当該二次電池の寿命性能の低下を抑制するために、当該負極充電リザーブ量の推定は行われていない。

【0009】

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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる負極充電リザーブ量推定装置、負極充電リザーブ量推定方法、蓄電システム及び組電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る負極充電リザーブ量推定装置は、負極の開回路電位である負極開回路電位を参照極を用いて測定することができる非水電解質二次電池を対象として、所定の第一状態での前記非水電解質二次電池の電気量と負極開回路電位との関係を示す負極ＯＣＰ特性を取得するＯＣＰ特性取得部と、所定の第二状態での前記非水電解質二次電池の充放電可能容量である電池容量を取得する電池容量取得部と、前記第二状態での所定の第一充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第一負極開回路電位を取得するとともに、前記第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の通電電気量である差分電気量と、前記第二充電時点における前記非水電解質二次電池の負極開回路電位である第二負極開回路電位とを取得する開回路電位取得部と、前記ＯＣＰ特性取得部が取得した前記負極ＯＣＰ特性と、前記開回路電位取得部が取得した前記第一負極開回路電位、前記差分電気量及び前記第二負極開回路電位とを用いて、負極の劣化の度合いを示す負極劣化率を算出する劣化率算出部と、前記非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量を負極充電リザーブ量とし、算出された前記負極劣化率と、前記負極ＯＣＰ特性と、前記電池容量取得部が取得した前記電池容量とを用いて、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する負極充電リザーブ量算出部とを備える。

【0011】

これによれば、負極充電リザーブ量推定装置は、第一状態での負極ＯＣＰ特性、第二状態での電池容量、第二状態での第一充電時点における第一負極開回路電位、第一充電時点から第二充電時点への差分電気量、及び第二充電時点における第二負極開回路電位を取得し、負極ＯＣＰ特性、第一負極開回路電位、差分電気量及び第二負極開回路電位を用いて負極劣化率を算出し、負極劣化率、負極ＯＣＰ特性及び電池容量を用いて、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。このように、負極充電リザーブ量推定装置は、取得した情報から負極劣化率を算出することで、負極充電リザーブ量を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置は、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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0012】

また、好ましくは、前記劣化率算出部は、前記負極ＯＣＰ特性から得られる前記第一負極開回路電位及び前記第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出し、前記差分電気量を前記負極差分電気量で除した値を前記負極劣化率として算出する。

【0013】

これによれば、負極充電リザーブ量推定装置は、負極ＯＣＰ特性から得られる第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出し、差分電気量を負極差分電気量で除した値を負極劣化率として算出する。これにより、負極充電リザーブ量推定装置は、負極劣化率を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置は、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、負極劣化率を簡易に算出することで、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0014】

また、好ましくは、前記負極充電リザーブ量算出部は、前記負極ＯＣＰ特性から、前記第一状態での前記非水電解質二次電池の充電可能容量である最大電池容量を算出し、算出した前記最大電池容量に前記負極劣化率を乗じて、前記電池容量を減じることで、前記第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。

【0015】

これによれば、負極充電リザーブ量推定装置は、負極ＯＣＰ特性から、第一状態での最大電池容量を算出し、当該最大電池容量に負極劣化率を乗じて、電池容量を減じることで、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。これにより、負極充電リザーブ量推定装置は、取得した情報を用いて、負極充電リザーブ量を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置は、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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0016】

また、好ましくは、前記開回路電位取得部は、前記非水電解質二次電池のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における所定の異なる時点である前記第一充電時点及び前記第二充電時点において、前記第一負極開回路電位及び前記第二負極開回路電位をそれぞれ取得する。

【0017】

これによれば、負極充電リザーブ量推定装置は、非水電解質二次電池のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における２つの時点において、第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位をそれぞれ取得する。ここで、ＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における２つの時点においては、第一負極開回路電位と第二負極開回路電位との差が大きい。このため、負極充電リザーブ量推定装置は、差が大きい第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位を取得して負極充電リザーブ量の算出に用いることで、簡易に精度良く負極充電リザーブ量を推定することができる。

【0018】

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る組電池は、参照極を有する１の非水電解質二次電池を含む複数の非水電解質二次電池と、前記１の非水電解質二次電池の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置とを備え、前記負極充電リザーブ量推定装置は、推定した前記１の非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量を、前記複数の非水電解質二次電池全体の負極充電リザーブ量と推定する。

【0019】

これによれば、組電池は、１の非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置を備え、推定した当該負極充電リザーブ量を組電池が備える複数の非水電解質二次電池全体の負極充電リザーブ量と推定する。このため、組電池は、当該１の非水電解質二次電池の負極充電リザーブ量を簡易に推定することができるため、全ての非水電解質二次電池全体の負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0020】

また、好ましくは、前記１の非水電解質二次電池は、電池表面温度が、前記複数の非水電解質二次電池のうちの他の非水電解質二次電池の電池表面温度の平均値よりも高い。

【0021】

これによれば、組電池は、電池表面温度が、他の非水電解質二次電池の平均値よりも高い非水電解質二次電池について、負極充電リザーブ量を推定する。ここで、非水電解質二次電池は、電池表面温度が高いほど、劣化し易い傾向にある。このため、組電池は、劣化し易い電池の負極充電リザーブ量を推定することで、組電池としての寿命の把握を正確に行うことができる。

【0022】

また、本発明は、このような負極充電リザーブ量推定装置として実現することができるだけでなく、当該負極充電リザーブ量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負極充電リザーブ量推定方法としても実現することができる。また、本発明は、このような負極充電リザーブ量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。

【0023】

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満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置とを備える蓄電システムとして実現することもできる。

【0024】

また、本発明は、負極充電リザーブ量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。

【発明の効果】

【0025】

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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置を備える組電池の外観斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る二次電池の外観斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。

【図4A】本発明の実施の形態に係る第一状態データの一例を示す図である。

【図4B】本発明の実施の形態に係る第二状態データの一例を示す図である。

【図5】二次電池の負極ＯＣＰ特性の経時変化を説明するための図である。

【図6】二次電池の負極充電リザーブ量を説明するための図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置が二次電池の負極充電リザーブ量を推定する処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置が二次電池の負極充電リザーブ量を推定する処理を説明するための図である。

【図9】本発明の実施の形態に係る劣化率算出部が負極劣化率を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施の形態に係る劣化率算出部が負極劣化率を算出する処理を説明するための図である。

【図11】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量算出部が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量算出部が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理を説明するための図である。

【図13】本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量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。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置、及び当該負極充電リザーブ量推定装置を備える組電池について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

【0028】

まず、組電池１０の構成について、説明する。

【0029】

図１は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００を備える組電池１０の外観斜視図である。

【0030】

同図に示すように、組電池１０は、負極充電リザーブ量推定装置１００と、複数の二次電池２００（同図では、二次電池２０１〜２１０の１０個の二次電池）と、負極充電リザーブ量推定装置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。

【0031】

負極充電リザーブ量推定装置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の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する回路を搭載した回路基板である。具体的には、負極充電リザーブ量推定装置１００は、例えば二次電池２０３に接続されており、二次電池２０３からの情報を取得して、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する。

【0032】

ここで、負極充電リザーブ量推定装置１００が接続されている二次電池２０３は、電池表面温度が、複数の二次電池２０１〜２１０のうちの他の二次電池２０１、２０２、２０４〜２１０の電池表面温度の平均値よりも高いものとする。そして、負極充電リザーブ量推定装置１００は、推定した二次電池２０３の負極充電リザーブ量を、複数の二次電池２００全体の負極充電リザーブ量と推定する。

【0033】

なお、ここでは、負極充電リザーブ量推定装置１００は複数の二次電池２００の上方に配置されているが、負極充電リザーブ量推定装置１００はどこに配置されていてもよい。この負極充電リザーブ量推定装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。

【0034】

また、同図では、１０個の矩形状の二次電池２００が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１０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。

【0035】

次に、負極充電リザーブ量推定装置１００が接続されている二次電池２０３の構成について、説明する。

【0036】

図２は、本発明の実施の形態に係る二次電池２０３の外観斜視図である。なお、同図は、電池ケース内部を透視した図となっている。

【0037】

二次電池２０３は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池である。同図に示すように、二次電池２０３は、電池容器２１０と、正極端子２２０と、負極端子２３０とを備え、電池容器２１０は、上壁であるふた板２１１を備えている。また、電池容器２１０内方には、発電要素２１２と、正極集電部材２１３と、負極集電部材２１４と、参照極２１５とが配置されている。なお、二次電池２０３の電池容器２１０の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。

【0038】

なお、図１に示された二次電池２０３以外の二次電池２０１、２０２、２０４〜２１０についても、二次電池２０３と同様の構成を有するが、参照極２１５については備えられていなくともよい。

【0039】

電池容器２１０は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製のふた板２１１とで構成されている。また、電池容器２１０は、発電要素２１２等を内部に収容後、ふた板２１１と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。

【0040】

発電要素２１２は、詳細な図示は省略するが、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムからなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に正極活物質層が形成されたものである。負極は、銅からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に負極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、発電要素２１２は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように巻き回されて形成されている。

【0041】

さらに詳しくは、上記正極と上記負極は、上記セパレータを介し、長尺帯状の幅方向に互いにずらして、当該幅方向に沿う回転軸を中心に長円形状に巻回されている。そして、上記正極及び上記負極は、それぞれのずらす方向の端縁部を活物質の非形成部とすることにより、巻回軸の一端部には、活物質が形成されていない正極集電体であるアルミニウム箔が露出し、巻回軸の他端部には、活物質が形成されていない負極集電体である銅箔が露出している。また、発電要素２１２の巻回軸方向の両端部には正極集電部材２１３及び負極集電部材２１４が上記巻回軸方向と垂直方向に延びて配置されている。

【0042】

ここで、正極活物質としては、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）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

【0043】

また、負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。

【0044】

正極端子２２０は、発電要素２１２の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子２３０は、発電要素２１２の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２２０及び負極端子２３０は、発電要素２１２に蓄えられている電気を二次電池２０３の外部回路に導出し、また、二次電池２０３内部の発電要素２１２に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子２２０及び負極端子２３０は、発電要素２１２の上方に配置されたふた板２１１に取り付けられている。

【0045】

正極集電部材２１３は、発電要素２１２の正極集電体と電池容器２１０の側壁との間に配置され、正極端子２２０と発電要素２１２の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電部材２１３は、発電要素２１２の正極集電体と同様、アルミニウムで形成されている。

【0046】

負極集電部材２１４は、発電要素２１２の負極集電体と電池容器２１０の側壁との間に配置され、負極端子２３０と発電要素２１２の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電部材２１４は、発電要素２１２の負極集電体と同様、銅で形成されている。

【0047】

参照極２１５は、二次電池２０３の正極又は負極の電位を測定するための第３の電極であり、発電要素２１２と電池容器２１０との間に配置されている。つまり、二次電池２０３においては、例えば負極の開回路電位である負極開回路電位を参照極２１５を用いて測定することができる。具体的には、参照極２１５は、ステンレス製の参照極リードの先に金属リチウムを貼付し、金属リチウムだけが露出するように加工されている。

【0048】

ここで、参照極２１５としては、金属リチウム、リチウム−アルミニウム合金やリチウム−錫合金などのリチウム合金、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２やＬｉＦｅＰＯ_４などの電位平坦を有する活物質を適宜Ｌｉを挿入すること等によって電位平坦を示す状態にしたものなど、安定した電位を示すものであれば、どのようなものであってもよい。

【0049】

また、参照極２１５の配置位置は、電池容器２１０内において発電要素２１２と参照極２１５との間で液絡があれば、どのような位置に配置されていてもよい。

【0050】

例えば、参照極２１５にセパレータを巻きつける構成でもよい。この場合、液絡を保持する観点から、発電要素２１２に用いられるセパレータを発電要素２１２からはみ出すようにし、これを参照極２１５を包むセパレータとして用いることが望ましい。

【0051】

また、電池容器２１０と正極端子２２０及び負極端子２３０との間で電気的絶縁がなされている場合には、電池容器２１０を参照極２１５とすることができる。この場合、電池容器２１０の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルメッキ鋼板などの金属が挙げられる。また、電池容器２１０が鉄、ステンレス、ニッケルメッキ鋼板などの金属リチウムと反応しないものの場合には、参照極となる金属リチウム参照極を電気的に接続することもできる。

【0052】

次に、負極充電リザーブ量推定装置１００の詳細な機能構成について、説明する。

【0053】

図３は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。

【0054】

負極充電リザーブ量推定装置１００は、二次電池２０３に接続され、二次電池２０３の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する装置である。同図に示すように、負極充電リザーブ量推定装置１００は、ＯＣＰ特性取得部１１０、電池容量取得部１２０、開回路電位取得部１３０、劣化率算出部１４０、負極充電リザーブ量算出部１５０及び記憶部１６０を備えている。

【0055】

ＯＣＰ特性取得部１１０は、所定の第一状態での二次電池２０３の電気量と負極開回路電位との関係を示す負極ＯＣＰ特性を取得する。なお、第一状態とは、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する計算の基準となる状態である。ここで、当該第一状態はどのような状態でもよいが、例えば、二次電池２０３の工場出荷時や充放電を開始する時点での状態である。

【0056】

また、二次電池２０３の負極ＯＣＰ特性とは、二次電池２０３に通電される電気量と負極の開回路電位（ＯＣＰ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）との関係を示す特性である。また、負極開回路電位とは、二次電池２０３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）状態が十分な時間経過した時点での、二次電池２０３の負極の電位である。

【0057】

電池容量取得部１２０は、所定の第二状態での二次電池２０３の充放電可能容量である電池容量を取得する。ここで、電池容量取得部１２０は、当該第二状態での電池容量を、測定により取得してもよいし、計算により取得してもよい。なお、第二状態とは、第一状態から二次電池２０３が充放電を開始して所定の期間が経過した場合の状態であり、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定したい状態である。

【0058】

開回路電位取得部１３０は、当該第二状態での所定の第一充電時点における二次電池２０３の負極開回路電位である第一負極開回路電位を取得する。また、開回路電位取得部１３０は、当該第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の通電電気量である差分電気量と、当該第二充電時点における二次電池２０３の負極開回路電位である第二負極開回路電位とを取得する。

【0059】

ここで、開回路電位取得部１３０は、参照極２１５を用いて二次電池２０３の負極開回路電位を測定することで、上記の第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位を取得することができる。

【0060】

なお、第一充電時点及び第二充電時点は、当該第二状態内の時点であればどのような時点であってもよいが、二次電池２０３のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が５０％よりも小さい充電状態における所定の異なる時点であるのが好ましい。

【0061】

つまり、開回路電位取得部１３０は、二次電池２０３のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における所定の異なる時点である第一充電時点及び第二充電時点において、第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位をそれぞれ取得する。なお、第一充電時点及び第二充電時点は、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。

【0062】

ここで、ＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態において第一負極開回路電位と第二負極開回路電位との差が大きくなるほど精度良く負極充電リザーブ量を推定することができるため、当該差が大きくなる負極活物質を選定するのが好ましい。具体的には、負極活物質として、黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、リチウム−錫合金、またはリチウム−鉛合金を使用するのが好ましい。

【0063】

劣化率算出部１４０は、ＯＣＰ特性取得部１１０が取得した負極ＯＣＰ特性と、開回路電位取得部１３０が取得した第一負極開回路電位、差分電気量及び第二負極開回路電位とを用いて、負極の劣化の度合いを示す負極劣化率を算出する。

【0064】

具体的には、劣化率算出部１４０は、負極ＯＣＰ特性から得られる第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出し、差分電気量を負極差分電気量で除した値を負極劣化率として算出する。

【0065】

負極充電リザーブ量算出部１５０は、劣化率算出部１４０が算出した負極劣化率と、ＯＣＰ特性取得部１１０が取得した負極ＯＣＰ特性と、電池容量取得部１２０が取得した電池容量とを用いて、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。なお、負極充電リザーブ量とは、二次電池２０３の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である。負極充電リザーブ量の詳細な説明については、後述する。

【0066】

具体的には、負極充電リザーブ量算出部１５０は、負極ＯＣＰ特性から、第一状態での二次電池２０３の充電可能容量である最大電池容量を算出する。そして、負極充電リザーブ量算出部１５０は、算出した最大電池容量に負極劣化率を乗じて、電池容量を減じることで、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。

【0067】

記憶部１６０は、二次電池２０３の負極充電リザーブ量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１６０は、第一状態における情報である第一状態データ１６１と、第二状態における情報である第二状態データ１６２とを記憶している。

【0068】

図４Ａは、本発明の実施の形態に係る第一状態データ１６１の一例を示す図である。

【0069】

第一状態データ１６１は、第一状態における情報を示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、第一状態データ１６１は、「負極ＯＣＰ特性」を含むデータテーブルである。

【0070】

本実施の形態では、この負極ＯＣＰ特性は、事前に測定され、記憶部１６０に記憶されており、ＯＣＰ特性取得部１１０は、記憶部１６０から負極ＯＣＰ特性を読み出すことで、負極ＯＣＰ特性を取得する。なお、負極充電リザーブ量推定装置１００が当該負極ＯＣＰ特性を測定し、記憶部１６０に記憶させる構成でもかまわない。

【0071】

図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る第二状態データ１６２の一例を示す図である。

【0072】

第二状態データ１６２は、第二状態における情報を示すデータの集まりである。つまり、同図に示すように、第二状態データ１６２は、「電池容量」、「第一負極開回路電位」、「差分電気量」及び「第二負極開回路電位」を含むデータテーブルである。

【0073】

つまり、電池容量取得部１２０は、電池容量を取得して記憶部１６０に書き込むことで、第二状態データ１６２を更新する。また、開回路電位取得部１３０は、第一負極開回路電位、差分電気量及び第二負極開回路電位を取得して、これらのデータを記憶部１６０に書き込むことで、第二状態データ１６２を更新する。

【0074】

また、劣化率算出部１４０及び負極充電リザーブ量算出部１５０は、記憶部１６０に記憶されている第一状態データ１６１及び第二状態データ１６２から必要なデータを読み出して、それぞれ算出を行う。

【0075】

次に、二次電池の負極ＯＣＰ特性の経時変化について、説明する。

【0076】

図５は、二次電池の負極ＯＣＰ特性の経時変化を説明するための図である。具体的には、同図の（ａ）は、初期状態（第一状態）での二次電池の負極開回路電位を示すグラフであり、同図の（ｂ）は、劣化後（第二状態）の二次電池の負極開回路電位を示すグラフである。

【0077】

同図に示すように、同図の（ａ）の第一状態から二次電池の充放電が行われて劣化が進むと、同図の（ｂ）に示すように、第二状態では負極の容量が低下する。つまり、二次電池の劣化が進むと、負極開回路電位のグラフが横方向に縮小される。

【0078】

このように、二次電池の劣化が進むと、二次電池の負極ＯＣＰ特性が経時的に変化する。

【0079】

次に、二次電池の負極充電リザーブ量について、説明する。

【0080】

図６は、二次電池の負極充電リザーブ量を説明するための図である。具体的には、同図は、二次電池の開回路電圧と、正極開回路電位及び負極開回路電位とを示すグラフである。

【0081】

同図に示すように、二次電池を満充電状態にしたときに、正極及び負極の開回路電位特性から見積もられる充電受入可能量、すなわち、正極及び負極が、二次電池の満充電状態から単極としての満充電状態となるまでに、さらに受け入れることが可能な電気量をそれぞれ、正極充電リザーブ量及び負極充電リザーブ量と呼ぶ。

【0082】

なお、同様に、二次電池を完全放電状態としたときに、正極及び負極が、単極としての完全放電状態となるまでに、さらに受け入れることが可能な電気量をそれぞれ、正極放電リザーブ量及び負極放電リザーブ量と呼ぶ。

【0083】

ここで、二次電池を満充電状態及び完全放電状態にさせる際には、例えば、以下の（Ａ−１）及び（Ａ−２）の規定の条件で充電及び放電を行う。

【0084】

（Ａ−１）二次電池を１ＣＡで充電カット電圧４．２Ｖまで定電流充電したのち、４．２Ｖでの定電圧充電を総充電時間３時間となるまで継続して行う。
（Ａ−２）二次電池を１ＣＡで放電カット電圧３．０Ｖまで放電する。

【0085】

また、正極及び負極の開回路電位特性は、正極及び負極の単極試験によって得ることができる。そして、正極及び負極の単極試験を行う際には、例えば、以下の（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）の規定の条件で充電及び放電させる。

【0086】

なお、当該単極試験としては、公知技術のどのような方法を用いてもよいが、例えば、対極に金属Ｌｉ、参照極に金属Ｌｉ、電解液に１ｍｏｌ／ＬのＬｉＣｌＯ_４を溶解したエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶液を用いて行うことができる。

【0087】

（Ｂ−１）正極または負極を１／２０ＣＡの電流値で充電カット電位４．３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）または０．０２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）まで定電流充電したのち、その電位での定電位充電を総充電時間３０時間となるまで継続して行う。
（Ｂ−２）正極または負極を１／２０ＣＡで１時間、または放電カット電圧３．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）または１．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）まで定電流放電したのち、開回路状態で放置し、得られた電位を開回路電位とする。
（Ｂ−３）工程（Ｂ−２）を２５回繰り返す。

【0088】

次に、負極充電リザーブ量推定装置１００が二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する処理について説明する。

【0089】

図７は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００が二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する処理の一例を示すフローチャートである。

【0090】

図８は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００が二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する処理を説明するための図である。

【0091】

まず、図７に示すように、ＯＣＰ特性取得部１１０は、第一状態において、二次電池２０３の負極ＯＣＰ特性を取得する（Ｓ１０２）。

【0092】

なお、この負極ＯＣＰ特性は、例えば単極試験によって予め測定され、記憶部１６０に記憶されている。

【0093】

ここで、上記の単極試験としては、例えば、二次電池２０３に用いる正極及び負極と同じ材質で、１．５×２．０ｃｍ^２に加工したものを試験極とし、参照極及び対極として金属リチウムを用いて試験を行うことができる。また、電位範囲は、例えば、正極については４．３〜２．７５（Ｖ ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）とし、負極は０．０２〜２．０（Ｖ ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）とする。

【0094】

そして、当該単極試験において、満充電まで充電した後、１／２０ＣｍＡで１時間放電後、３時間放置し電位測定することを３０回繰り返すことで、図５の（ａ）に示したような負極ＯＣＰ特性を得ることができる。これにより、図８に示す負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）を、既知関数として得ることができる。

【0095】

このようにして、負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）は、事前に測定され、記憶部１６０に記憶される。そして、ＯＣＰ特性取得部１１０は、記憶部１６０の第一状態データ１６１から、当該負極ＯＣＰ特性を読み出すことで、図８に示す負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）を取得する。

【0096】

次に、図７に戻り、電池容量取得部１２０は、第二状態において、二次電池２０３の電池容量を取得する（Ｓ１０４）。

【0097】

具体的には、電池容量取得部１２０は、図８に示す当該第二状態での電池容量Ｑを取得する。なお、同図では、第二状態での二次電池２０３の負極ＯＣＰ特性をｇ’（ｑ）で示している。

【0098】

そして、図７に戻り、開回路電位取得部１３０は、第二状態の第一充電時点において、二次電池２０３の第一負極開回路電位を取得する（Ｓ１０６）。また、開回路電位取得部１３０は、第一充電時点から第二充電時点へ通電した場合の差分電気量と、当該第二充電時点における二次電池２０３の第二負極開回路電位とを取得する（Ｓ１０６）。

【0099】

具体的には、開回路電位取得部１３０は、第一充電時点及び第二充電時点において参照極２１５を用いて二次電池２０３の負極開回路電位を測定することで、図８に示す第一負極開回路電位Ｎ_Ａ及び第二負極開回路電位Ｎ_Ｂを取得する。ここで、図８に示すように、第一負極開回路電位Ｎ_Ａ及び第二負極開回路電位Ｎ_Ｂは、第二状態における負極ＯＣＰ特性ｇ’（ｑ）上の点である。

【0100】

なお、開回路電位取得部１３０は、二次電池２０３のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における所定の異なる時点である第一充電時点及び第二充電時点において、第一負極開回路電位Ｎ_Ａ及び第二負極開回路電位Ｎ_Ｂをそれぞれ取得する。

【0101】

また、開回路電位取得部１３０は、第一充電時点から第二充電時点まで通電された電気量を測定することで、図８に示す差分電気量Ｑ_ＡＢを取得する。そして、開回路電位取得部１３０は、取得した第一負極開回路電位Ｎ_Ａと第二負極開回路電位Ｎ_Ｂと差分電気量Ｑ_ＡＢとを記憶部１６０に書き込むことで、第二状態データ１６２を更新する。

【0102】

次に、図７に戻り、劣化率算出部１４０は、負極ＯＣＰ特性、第一負極開回路電位、差分電気量及び第二負極開回路電位を用いて、負極劣化率を算出する（Ｓ１０８）。具体的には、劣化率算出部１４０は、記憶部１６０に記憶されている第一状態データ１６１から負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）を読み出し、第二状態データ１６２から、第一負極開回路電位Ｎ_Ａ、差分電気量Ｑ_ＡＢ及び第二負極開回路電位Ｎ_Ｂを読み出して、負極劣化率を算出する。なお、この劣化率算出部１４０が負極劣化率を算出する処理の詳細な説明については、後述する。

【0103】

次に、負極充電リザーブ量算出部１５０は、負極劣化率、負極ＯＣＰ特性及び電池容量を用いて、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する（Ｓ１１０）。具体的には、負極充電リザーブ量算出部１５０は、記憶部１６０に記憶されている第一状態データ１６１から負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）を読み出し、第二状態データ１６２から電池容量Ｑを読み出して、劣化率算出部１４０が算出した負極劣化率を用いて、当該負極充電リザーブ量を算出する。なお、この負極充電リザーブ量算出部１５０が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理の詳細な説明については、後述する。

【0104】

以上のようにして、負極充電リザーブ量推定装置１００が二次電池２０３の第二状態での負極充電リザーブ量を推定する処理は、終了する。

【0105】

次に、劣化率算出部１４０が負極劣化率を算出する処理（図７のＳ１０８）について、詳細に説明する。

【0106】

図９は、本発明の実施の形態に係る劣化率算出部１４０が負極劣化率を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【0107】

図１０は、本発明の実施の形態に係る劣化率算出部１４０が負極劣化率を算出する処理を説明するための図である。

【0108】

まず、図９に示すように、劣化率算出部１４０は、負極ＯＣＰ特性から得られる第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出する（Ｓ２０２）。

【0109】

具体的には、図１０に示すように、劣化率算出部１４０は、負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）から得られる、第一負極開回路電位Ｎ_Ａにおける電気量ｑ_Ａと、第二負極開回路電位Ｎ_Ｂにおける電気量ｑ_Ｂとの差を負極差分電気量Ｑ_Ｎ（＝ｑ_Ｂ−ｑ_Ａ）として算出する。

【0110】

そして、図９に戻り、劣化率算出部１４０は、差分電気量を負極差分電気量で除した値を負極劣化率として算出する（Ｓ２０４）。

【0111】

具体的には、図１０に示すように、劣化率算出部１４０は、差分電気量Ｑ_ＡＢと負極差分電気量Ｑ_Ｎとを用いて、以下の式１により、負極劣化率Ｄ_Ｎを算出する。

【0112】

Ｄ_Ｎ＝Ｑ_ＡＢ／Ｑ_Ｎ （式１）

【0113】

以上のようにして、劣化率算出部１４０が負極劣化率を算出する処理（図７のＳ１０８）は、終了する。

【0114】

次に、負極充電リザーブ量算出部１５０が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理（図７のＳ１１０）について、詳細に説明する。

【0115】

図１１は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量算出部１５０が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【0116】

図１２は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量算出部１５０が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理を説明するための図である。

【0117】

まず、図１１に示すように、負極充電リザーブ量算出部１５０は、負極ＯＣＰ特性から、第一状態での二次電池２０３の最大電池容量を算出する（Ｓ３０２）。具体的には、図１０に示すように、負極充電リザーブ量算出部１５０は、負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）を参照し、二次電池２０３の最大電池容量Ｑ_ＭＡＸを算出する。

【0118】

そして、図１１に戻り、負極充電リザーブ量算出部１５０は、算出した最大電池容量に負極劣化率を乗じて、電池容量を減じることで、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する（Ｓ３０４）。

【0119】

具体的には、図１２に示すように、第二状態での負極ＯＣＰ特性ｇ’（ｑ）は、第一状態での負極ＯＣＰ特性ｇ（ｑ）に負極劣化率Ｄ_Ｎを乗じることで、ｇ’（ｑ）＝Ｄ_Ｎｇ（ｑ）と表すことができる。このため、負極充電リザーブ量算出部１５０は、第一状態での最大電池容量Ｑ_ＭＡＸに負極劣化率Ｄ_Ｎを乗じることで、第二状態での最大電池容量Ｄ_ＮＱ_ＭＡＸを算出する。

【0120】

そして、負極充電リザーブ量算出部１５０は、第二状態での最大電池容量Ｄ_ＮＱ_ＭＡＸと電池容量Ｑとを用いて、以下の式２により、第二状態での負極充電リザーブ量Ｑ_Ｒを算出する。

【0121】

Ｑ_Ｒ＝Ｄ_ＮＱ_ＭＡＸ−Ｑ （式２）

【0122】

以上のようにして、負極充電リザーブ量算出部１５０が第二状態での負極充電リザーブ量を算出する処理（図７のＳ１１０）は、終了する。

【0123】

これにより、負極充電リザーブ量推定装置１００は、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する。また、負極充電リザーブ量推定装置１００が推定した負極充電リザーブ量が所定の閾値よりも少なくなった場合には、電池容量の急激な低下を引き起こすおそれがあるため、負極充電リザーブ量推定装置１００は、適切な処理を行う機能を有していてもよい。

【0124】

例えば、負極充電リザーブ量推定装置１００は、推定した負極充電リザーブ量が当該閾値よりも小さくなった場合に、二次電池２０３に対する充放電を停止し、ユーザに警告を行う。当該警告は、音による警告であってもよいし、警告表示を行うことにしてもよい。

【0125】

これにより、ユーザは、二次電池２０３を充電状態で高温保存するなどの処置によって、負極充電リザーブ量を増加させ、電池容量の急激な低下を回避することができる。

【0126】

以上のように、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００によれば、第一状態での負極ＯＣＰ特性、第二状態での電池容量、第二状態での第一充電時点における第一負極開回路電位、第一充電時点から第二充電時点への差分電気量、及び第二充電時点における第二負極開回路電位を取得し、負極ＯＣＰ特性、第一負極開回路電位、差分電気量及び第二負極開回路電位を用いて負極劣化率を算出し、負極劣化率、負極ＯＣＰ特性及び電池容量を用いて、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。このように、負極充電リザーブ量推定装置１００は、取得した情報から負極劣化率を算出することで、負極充電リザーブ量を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置１００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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0127】

また、負極充電リザーブ量推定装置１００は、負極ＯＣＰ特性から得られる第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位における電気量の差を負極差分電気量として算出し、差分電気量を負極差分電気量で除した値を負極劣化率として算出する。これにより、負極充電リザーブ量推定装置１００は、負極劣化率を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置１００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、負極劣化率を簡易に算出することで、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0128】

また、負極充電リザーブ量推定装置１００は、負極ＯＣＰ特性から、第一状態での最大電池容量を算出し、当該最大電池容量に負極劣化率を乗じて、電池容量を減じることで、第二状態での負極充電リザーブ量を算出する。これにより、負極充電リザーブ量推定装置１００は、取得した情報を用いて、負極充電リザーブ量を簡易に算出することができる。このため、負極充電リザーブ量推定装置１００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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0129】

また、負極充電リザーブ量推定装置１００は、二次電池２０３のＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における２つの時点において、第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位をそれぞれ取得する。ここで、ＳＯＣが５０％よりも小さい充電状態における２つの時点においては、第一負極開回路電位と第二負極開回路電位との差が大きい。このため、負極充電リザーブ量推定装置１００は、差が大きい第一負極開回路電位及び第二負極開回路電位を取得して負極充電リザーブ量の算出に用いることで、簡易に精度良く負極充電リザーブ量を推定することができる。

【0130】

また、本発明の実施の形態に係る組電池１０によれば、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置１００を備え、推定した当該負極充電リザーブ量を組電池１０が備える複数の二次電池２００全体の負極充電リザーブ量と推定する。このため、組電池１０は、二次電池２０３の負極充電リザーブ量を簡易に推定することができるため、全ての二次電池２００全体の負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる。

【0131】

また、組電池１０は、電池表面温度が、他の二次電池２００の平均値よりも高い二次電池２０３について、負極充電リザーブ量を推定する。ここで、二次電池２０３は、電池表面温度が高いほど、劣化し易い傾向にある。このため、組電池は、劣化し易い電池の負極充電リザーブ量を推定することで、組電池としての寿命の把握を正確に行うことができる。

【0132】

以上、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００及び組電池１０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。

【0133】

つまり、今回開示された実施の形態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。

【0134】

例えば、本発明は、二次電池２０３と、当該二次電池２０３の満充電状態からの負極の受け入れ可能な電気量である負極充電リザーブ量を推定する負極充電リザーブ量推定装置１００とを備える蓄電システムとして実現することもできる。

【0135】

また、本発明は、このような負極充電リザーブ量推定装置１００として実現することができるだけでなく、当該負極充電リザーブ量推定装置１００が備える特徴的な処理部の処理をステップとする負極充電リザーブ量推定方法としても実現することができる。

【0136】

また、本発明は、負極充電リザーブ量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。

【0137】

また、本発明に係る負極充電リザーブ量推定装置１００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１３に示すように、本発明は、ＯＣＰ特性取得部１１０、電池容量取得部１２０、開回路電位取得部１３０、劣化率算出部１４０及び負極充電リザーブ量算出部１５０を備える集積回路１７０として実現することができる。図１３は、本発明の実施の形態に係る負極充電リザーブ量推定装置１００を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。

【0138】

なお、集積回路１７０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。

【0139】

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。

【0140】

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。

【0141】

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。

【産業上の利用可能性】

【0142】

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、負極充電リザーブ量を簡易に推定することができる負極充電リザーブ量推定装置等に適用できる。

【符号の説明】

【0143】

１０ 組電池
１００ 負極充電リザーブ量推定装置
１１０ ＯＣＰ特性取得部
１２０ 電池容量取得部
１３０ 開回路電位取得部
１４０ 劣化率算出部
１５０ 負極充電リザーブ量算出部
１６０ 記憶部
１６１ 第一状態データ
１６２ 第二状態データ
１７０ 集積回路
２００、２０１〜２１０ 二次電池
２１０ 電池容器
２１１ ふた板
２１２ 発電要素
２１３ 正極集電部材
２１４ 負極集電部材
２１５ 参照極
２２０ 正極端子
２３０ 負極端子
３００ 収容ケース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】