(57)【要約】【課題】車両に搭載された二次電池を交換するための電池交換支援システムにおいて、ユーザが適切な二次電池を選択するための情報をユーザに提供する。【解決手段】電池交換支援システム９は、車両１の買い替え予定時期に関するユーザ操作を受け付ける操作部４１と、再利用品を含む複数の組電池のなかから、車両１に搭載された組電池１０の交換候補となる組電池を決定するサーバ３とを備える。サーバ３は、サーバ３は、組電池１０の劣化状態を取得し、組電池１０の容量維持率がしきい値Ｑｔｈに至るまでに走行可能な距離（寿命）を算出することで複数の組電池のうち買い替え時期までの期間よりも長い寿命を有する組電池を選択し、当該選択結果と費用情報とを用いて交換候補を決定する。電池交換支援システム９は、サーバ３により決定された交換候補と、当該交換候補の費用情報とをユーザに通知する表示部４２をさらに備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された二次電池の交換を支援するための電池交換支援システムであって、
対象車両の使用中止の予定時期に関するユーザの操作を受け付ける操作部と、
再利用品を含む複数の二次電池のなかから、前記対象車両に搭載された対象電池の交換候補となる二次電池を決定するサーバとを備え、
前記サーバは、
前記複数の二次電池の各々の劣化状態に関する劣化情報と、前記複数の二次電池の各々への交換費用に関する費用情報とを有し、
前記対象電池の劣化状態を取得し、前記対象電池が所定の劣化状態に至るまでに走行可能な距離および期間のうちの少なくとも一方を示す寿命を算出することで、前記複数の二次電池のうち前記予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池を選択し、当該選択結果と前記費用情報とを用いて前記交換候補を決定し、
前記電池交換支援システムは、前記サーバにより決定された前記交換候補と、当該交換候補の費用情報とを前記ユーザに通知する通知部をさらに備える、電池交換支援システム。
【請求項２】
前記再利用品には、前記再利用品の劣化が進んでいるほど低いランクが付けられ、
前記費用情報には、前記再利用品のランクに応じた費用が定められており、
前記サーバは、前記複数の二次電池のなかから、前記予定時期までの期間よりも長い寿命を有するランクの二次電池のうち最も低いランクの二次電池を選択し、
前記通知部は、前記サーバにより選択された二次電池と、当該二次電池の費用情報とを前記ユーザに通知する、請求項１に記載の電池交換支援システム。
【請求項３】
前記操作部は、前記交換候補として、新品および前記再利用品のいずれかを前記ユーザが選択できるように構成されており、
前記サーバは、前記ユーザが前記再利用品を選択した場合に、前記最も低いランクの二次電池を選択する、請求項２に記載の電池交換支援システム。
【請求項４】
前記サーバは、前記最も低いランクの二次電池に関する情報を有さない場合には、２番目に低いランクの二次電池を選択する、請求項２に記載の電池交換支援システム。
【請求項５】
前記対象車両は、内燃機関で燃料を燃焼させて走行するＨＶ走行と、前記対象電池に蓄えられた電力より走行するＥＶ走行とが可能に構成されたハイブリッド車両であり、
前記サーバは、前記交換候補の費用情報として、前記対象電池の交換により節約可能な前記燃料の費用を算出し、当該算出結果を前記通知部にさらに送信する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池交換支援システム。
【請求項６】
ユーザにより入力された対象車両の使用中止の予定時期を用いて、再利用品を含む複数の二次電池のなかから、前記対象車両に搭載された対象電池の交換候補となる二次電池を決定し、当該決定結果を前記ユーザに提供するように構成されたサーバであって、
前記複数の二次電池の各々の劣化状態に関する劣化情報と、前記複数の二次電池の各々への交換費用に関する費用情報とを有する記憶装置と、
前記対象電池の劣化状態を取得し、前記対象電池が所定の劣化状態に至るまでに走行可能な距離および期間のうちの少なくとも一方を示す寿命を算出することで前記複数の二次電池のうち前記予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池を選択し、当該選択結果と前記費用情報とを用いて前記交換候補を決定する演算装置と、
前記演算部により決定された前記交換候補と、当該交換候補の費用情報とを前記ユーザに通知するための通信装置とを含む、サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池交換支援システムおよびそれに用いられるサーバに関し、より特定的には、車両に搭載された二次電池の交換を支援するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気エネルギーを消費して走行する車両として、ハイブリッド車（プラグインハイブリッド車を含む）および電気自動車などが実用化されている。これらの車両には、走行用の電力を蓄える二次電池が搭載されている。
【０００３】
二次電池は、使用または時間経過に伴い劣化する。そのため、適当な時期に二次電池の点検を行ない、二次電池の寿命が近い場合には二次電池を交換することが望ましい。たとえば特開２００７−０７４８９１号公報（特許文献１）には、二次電池の劣化状態から二次電池の余寿命を算出し、この余寿命に基づいて二次電池の交換時期を予測する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０７４８９１号公報
【特許文献２】特開２０１０−０１４４９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−０４５９０１号公報
【特許文献４】特開２０１４−０７２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池の交換においては、劣化した二次電池が車両から取り外され、別の二次電池が車両に取り付けられる。この別の二次電池としては、新品に限らず、再利用品（リユース品もしくはリビルト品）の二次電池を用いることができる。
【０００６】
一般に、新品および再利用品の二次電池の劣化状態は、電池毎に異なる。そのため、複数の二次電池の各々には、その二次電池の劣化状態に応じて価格（交換費用）が定められている。そのため、ユーザの立場からすると、今後の車両の使用予定に応じて、複数の二次電池のなかから適切なものをユーザ自身が選択可能であることが望ましい。
【０００７】
より具体的に説明すると、たとえば、二次電池の交換後にもユーザが車両を長く使用し続ける（あるいは長距離を走行する）予定である場合には、交換費用が相対的に大きくなったとしても、新品または新品に近い状態の再利用品の二次電池を選択することができる。一方、近い将来にユーザが車両の買い替えや廃棄（廃車）を予定している場合には、ある程度劣化が進んだ再利用品の組電池を選択して交換費用を低減することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、従来、どのような組電池を選択することが望ましいかをユーザが判断するための情報をユーザに提供することについて、特に考慮されてこなかった。
【０００９】
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、車両に搭載された二次電池を交換するための電池交換支援システムにおいて、ユーザが適切な二次電池を選択するための情報をユーザに提供することである。
【００１０】
また、本開示の他の目的は、車両に搭載された二次電池の交換を支援するために用いられるサーバにおいて、ユーザが適切な二次電池を選択するための情報をユーザに提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本開示のある局面に従う電池交換支援システムは、車両に搭載された二次電池の交換を支援する。電池交換支援システムは、対象車両の使用中止の予定時期（買い替え予定時期または廃車予定時期）に関するユーザの操作を受け付ける操作部と、再利用品を含む複数の二次電池のなかから、対象車両に搭載された対象電池の交換候補となる二次電池を決定するサーバとを備える。サーバは、複数の二次電池の各々の劣化状態に関する劣化情報と、複数の二次電池の各々への交換費用に関する費用情報とを有する。サーバは、対象電池の劣化状態を取得し、対象電池が所定の劣化状態に至るまでに走行可能な距離および期間のうちの少なくとも一方を示す寿命を算出することで上記複数の二次電池のうち上記予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池を選択し、当該選択結果と費用情報とを用いて交換候補を決定する。電池交換支援システムは、サーバにより決定された交換候補と、当該交換候補の費用情報とをユーザに通知する通知部をさらに備える。
【００１２】
（６）本開示の他の局面に従うサーバは、ユーザにより入力された対象車両の使用中止の予定時期を用いて、再利用品を含む複数の二次電池のなかから、対象車両に搭載された対象電池の交換候補となる二次電池を決定し、当該決定結果をユーザに提供するように構成される。サーバは、記憶装置と、演算装置と、通信装置とを含む。記憶装置は、複数の二次電池の各々の劣化状態に関する劣化情報と、複数の二次電池の各々への交換費用に関する費用情報とを有する。演算装置は、対象電池の劣化状態を取得し、対象電池が所定の劣化状態に至るまでに走行可能な距離および期間のうちの少なくとも一方を示す寿命を算出することで上記複数の二次電池のうち上記予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池を選択し、当該選択結果と費用情報とを用いて交換候補を決定する。通信装置は、演算部により決定された交換候補と、当該交換候補の費用情報とをユーザに通知する。
【００１３】
上記構成によれば、複数の二次電池のうち、対象車両の使用中止の予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池が選択され、その選択された二次電池と、その二次電池を選択した場合の費用情報とが交換候補の情報としてユーザに通知される。上記予定時期までの期間よりも長い寿命を有する二次電池を選択することで、対象電池の交換後に、上記予定時期まで対象車両の使用を続けることができる。また、費用情報を用いることで、過度に長い寿命を有する二次電池（言い換えると過度に高価な二次電池）を選択しないことが可能になり、対象電池の交換費用を低減することができる。このように、寿命に基づいて交換候補を選択するとともに費用情報をユーザに提供することで、ユーザは、どの二次電池に交換するのが望ましいかを適切に判断することができる。
【００１４】
（２）好ましくは、再利用品には、再利用品の劣化が進んでいるほど低いランクが付けられている。費用情報には、再利用品のランクに応じた費用が定められている。サーバは、複数の二次電池のなかから、上記予定時期までの期間よりも長い寿命を有するランクの二次電池のうち最も低いランクの二次電池を選択する。通知部は、サーバにより選択された二次電池と、当該二次電池の費用情報とをユーザに通知する。
【００１５】
上記構成によれば、上記予定時期までの期間よりも長い寿命のランクのうち最も低いランクの二次電池が選択される。ランクが低い二次電池ほど費用も低いので、ユーザは、上記予定時期までの対象車両を使用可能な状態に維持しつつ、交換費用を最も低減することができる。
【００１６】
（３）好ましくは、操作部は、交換候補として、新品および再利用品のいずれかをユーザが選択できるように構成されている。サーバは、ユーザが再利用品を選択した場合に、上記最も低いランクの二次電池を選択する。
【００１７】
上記構成によれば、ランクを選択するためのサーバ処理が、ユーザが再利用品を選択した場合に実行される一方で、ユーザが新品を選択した場合には実行されない。これにより、サーバの演算負荷を低減することができる。
【００１８】
（４）好ましくは、サーバは、上記最も低いランクの二次電池に関する情報を有さない場合には、２番目に低いランクの二次電池を選択する。
【００１９】
上記構成によれば、上記最も低いランクの二次電池に関する情報を有さない場合でも、２番目に低いランクの二次電池に関する情報をユーザに提供することができる。
【００２０】
（５）好ましくは、対象車両は、内燃機関で燃料を燃焼させて走行するＨＶ走行と、対象電池に蓄えられた電力より走行するＥＶ走行とが可能に構成されたハイブリッド車両である。サーバは、交換候補の費用情報として、対象電池の交換により節約可能な燃料の費用を算出し、当該算出結果を通知部にさらに通知する。
【００２１】
対象電池を交換すると、車両のＥＶ走行可能距離が長くなるので、その延長分の距離に相当する燃料の費用を節約することができる。上記構成によれば、対象電池の交換により節約可能な燃料の費用がユーザに通知される。このように、交換費用（ユーザにとって支出となる費用）だけでなく、節約可能な費用（支出の低減になる費用）もユーザに通知することで、ユーザは、対象電池の交換に掛かる費用を総合的に考慮して、どの二次電池に交換するのが望ましいかを判断することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本開示によれば、車両に搭載された電池を交換するための電池交換支援システムにおいて、ユーザが適切な組電池を選択するための情報をユーザに提供することができる。また、本開示によれば、車両に搭載された二次電池の交換を支援するために用いられるサーバにおいて、ユーザが適切な二次電池を選択するための情報をユーザに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１に係る電池交換支援システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】電池交換支援システムの構成をより詳細に示す図である。
【図３】実施の形態１における電池情報提供処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】組電池のランク付けを説明するための図である。
【図５】再利用品データベースに記憶されたデータ（テーブル）の一例を示す図である。
【図６】図３に示したＳ２２０，Ｓ２３０の処理を、より詳細に説明するための図である。
【図７】新品提案処理（図３のＳ２５０の処理）を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図８】再利用品提案処理（図３のＳ２６０の処理）を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図９】現在の組電池と交換可能な組電池のランクの決定手法（図８のＳ２６１の処理）を説明するための図である。
【図１０】端末の表示部に表示される情報の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１の変形例１における電池情報提供処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態１の変形例２に係る電池交換支援システムの構成を概略的に示す図である。
【図１３】実施の形態１の変形例２における端末の構成をより詳細に示す図である。
【図１４】交流インピーダンス測定部の構成をより詳細に示す図である。
【図１５】リチウムイオン二次電池の電極界面の等価回路の一例を示す図である。
【図１６】交流インピーダンスの測定結果の複素インピーダンスプロット（ナイキストプロット）である。
【図１７】組電池の劣化状態の判定手法を模式的に説明するための図である。
【図１８】交流インピーダンスの測定結果の一例を説明するための複素インピーダンスプロットである。
【図１９】実施の形態２に係る電池交換支援システムの構成を概略的に示す図である。
【図２０】実施の形態２における組電池の異常診断処理を説明するためのフローチャートである。
【図２１】組電池の容量回復処理（Ｓ５１０の処理）を説明するためのタイムチャートである。
【図２２】車両１から取得されるＥＶ走行可能距離を説明するための図である。
【図２３】組電池の異常診断手法を説明するための図である。
【図２４】組電池に異常が生じたと判定された場合に表示部に表示されるメッセージの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本開示において、「車両」とは、走行用の二次電池（組電池）が搭載された車両であり、より具体的には、ハイブリッド車（外部から充電が可能なプラグインハイブリッド車を含む）、電気自動車および燃料電池車を意味する。
【００２６】
組電池の再利用は、リユースおよびリビルトに大別される。リユースの場合、回収された組電池は、出荷検査を経て、そのままリユース品として出荷される。リビルトの場合、たとえば、回収された組電池は、一旦単電池に分解される。分解された単電池のうちそのまま利用可能な単電池が組み合わされ、新たな組電池が製造される。新たに製造された組電池は、出荷検査を経て、リビルト品として出荷される。以下に説明する実施の形態において、組電池の再利用品（中古品）とは、リユース品およびリビルト品を包括したものである。
【００２７】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る電池交換支援システムの全体構成を概略的に示す図である。電池交換支援システム９は、ユーザの車両１（対象車両）と、車両１以外の複数の車両２と、サーバ３と、電池情報提供端末（以下「端末」と略す）４とを備える。車両１とサーバ３とは通信が可能なように構成されている。また、複数の車両２の各々とサーバ３とも通信が可能なように構成されている。
【００２８】
実施の形態１では、端末４の使用状況の一例として、車両１の点検を受けるため、ユーザが車両１をディーラに引き渡し、端末４が車両１に接続された状況を想定する。たとえば、上記点検の結果、車両１に搭載された組電池１０の劣化がある程度進んでいることが判明した場合には、ユーザは、組電池１０を交換するか否かを決定することが求められる。また、ユーザは、組電池１０を交換する場合には、新品および再利用品を含む複数の組電池のうち、どのような組電池に交換するかを決定することも求められる。
【００２９】
図２は、電池交換支援システム９の構成をより詳細に示す図である。実施の形態１において、車両１および複数の車両２の各々は、プラグインハイブリッド車である。各車両２は、車両１と基本的に共通の構成を有するため、図２では車両１の構成を代表的に示す。
【００３０】
車両１は、組電池１０と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor  Generator）１１，１２と、動力分割機構１３と、エンジン１４と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）１５と、インレット１６と、電力変換装置１７とを含む。
【００３１】
組電池１０は、たとえばリチウムイオン二次電池の複数のセルを含む組電池である。組電池１０は、ＰＣＵ１５を介してモータジェネレータ１１，１２に駆動用の電力を供給する。
【００３２】
モータジェネレータ１１，１２の各々は、たとえば三相交流回転電機である。モータジェネレータ１１は、動力分割機構１３を介してエンジン１４のクランク軸に連結される。モータジェネレータ１１は、エンジン１４を始動させる際には組電池１０の電力を用いてエンジン１４のクランク軸を回転させる。また、モータジェネレータ１１は、エンジン１４の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１１によって発電された交流電力は、ＰＣＵ１５により直流電力に変換されて組電池１０に充電される。また、モータジェネレータ１１によって発電された交流電力は、モータジェネレータ１２に供給される場合もある。
【００３３】
モータジェネレータ１２は、組電池１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１１により発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ１２は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ１２によって発電された交流電力は、ＰＣＵ１５により直流電力に変換されて組電池１０に充電される。
【００３４】
ＰＣＵ１５は、インバータおよびコンバータ（いずれも図示せず）を含み、組電池１０とモータジェネレータ１１とモータジェネレータ１２との間で電力を変換することが可能に構成される。
【００３５】
インレット１６は、電力ケーブルのプラグ（図示せず）を連結することが可能に構成されている。電力ケーブルは、系統電源（図示せず）から組電池１０へと電力を供給したり、組電池１０に蓄えられた電力を車両１の外部に設けられた負荷（電力を消費する図示しない電気機器等）に供給したりするために用いられる。電力変換装置１７は、たとえばＡＣ／ＤＣコンバータであって、外部電源から供給される電力の電圧を、組電池１０に蓄えるのに適した電圧に変換したり、組電池１０に蓄えられた電力の電圧を上記負荷が使用可能な電圧に変換したりすることが可能に構成されている。
【００３６】
車両１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）１００と、通信モジュール１１０とをさらに含む。ＥＣＵ１００と通信モジュール１１０とは、車内ＬＡＮ（Local  Area  Network）１９０により互いに接続されている。
【００３７】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、メモリ（ＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory））と、入出力バッファ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、車両１が所望の状態となるように各機器（ＰＣＵ１５、電力変換装置１７等）を制御する。また、ＥＣＵ１００は、組電池１０の電圧、電流および温度を監視するとともに組電池１０の充放電を制御する。
【００３８】
車両１（ＥＣＵ１００）は、通信モジュール１１０を介してサーバ３と通信を行なうことが可能に構成されている。車両１は、車両１の車種を含む識別情報（車両ＩＤ）と、組電池１０の劣化状態に関する情報（劣化情報）とをサーバ３に送信する。
【００３９】
サーバ３は、情報処理装置（演算装置）３００と、通信装置３１０と、再利用品データベース（記憶装置）３２０とを含む。
【００４０】
情報処理装置３００は、ＣＰＵと、メモリと、入出力バッファ（いずれも図示せず）を含んで構成される。情報処理装置３００は、通信装置３１０を介して車両１または端末４から受けたデータと、再利用品データベース３２０に記憶されたデータとを用いて、組電池１０の交換に関する様々な情報処理を行なう。この処理の詳細については後述する。
【００４１】
再利用品データベース３２０は、過去に各車両２に搭載され、現在は車両１に搭載可能な状態である再利用品の組電池に関するデータを記憶する。このデータは、図１に示したように、各車両２の通信機能を用いて車両２から直接収集されたものであってもよい。あるいは、車両２から組電池を取り外した後に、その組電池の性能評価（劣化状態の評価）を別途実施することで収集されたものであってもよい。再利用品データベース３２０に記憶されるデータについては、図４および図５にて詳細に説明する。
【００４２】
一般に、新品および再利用品の組電池の劣化状態は、電池毎に異なる。交換に用いられる各組電池には、その組電池の劣化状態に応じて交換費用（価格）が定められている。新品の組電池は、再利用品の組電池よりも高価である。また、後述するように、再利用品には、その劣化状態に応じてランク付けが行なわれており、ランク毎に交換費用が異なる。そのため、車両１のユーザの立場からすると、今後の車両１の使用予定に応じて、新品の組電池および再利用品の組電池のいずれか適切な方をユーザ自身が選択可能であることが望ましい。また、再利用品を選択する場合には、適切なランクを選択可能であることが望ましい。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、車両１に搭載された組電池１０（以下「現在の組電池１０」と称する場合がある）を交換する際のユーザの判断材料となる情報を端末４により提供する。以下、この処理を「電池情報提供処理」を称する。
【００４４】
端末４は、操作部４１と、表示部４２と、制御部４３とを含む。操作部４１は、様々なユーザ操作を受け付ける。表示部（通知部）４２は、各種情報を表示することによってユーザに通知する。操作部４１および表示部４２は、たとえばタッチパネル付の液晶ディスプレイにより実現される。制御部４３は、ＣＰＵと、メモリと、入出力バッファ（いずれも図示せず）を含んで構成され、電池情報提供処理（の一部）を実行する。
【００４５】
端末４は、車内ＬＡＮ１９０に接続され、ＥＣＵ１００と通信を行なうことが可能に構成されている。また、端末４は、通信部（図示せず）を介してサーバ３と通信を行なうことも可能に構成されている。なお、図２では端末４が車両１の外部に設けられているが、端末４は車両１に搭載されていてもよい。
【００４６】
図３は、実施の形態１における電池情報提供処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、ユーザ（あるいはディーラ等）が端末４の操作部４１を操作することによりメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。
【００４７】
図３ならびに後述する図７、図８および図１１に示すフローチャートに含まれる各ステップ（以下「Ｓ」と略す）は、基本的には端末４（より詳細には制御部４３）またはサーバ３（より詳細には情報処理装置３００）によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部が端末４またはサーバ３内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。また、図３では、図中左側に端末４により実行される一連の処理を示し、図中右側にサーバ３により実行される一連の処理を示す。
【００４８】
図２および図３を参照して、Ｓ１１０において、端末４は、車両ＩＤと、車両１に搭載された組電池１０に関する識別情報（電池ＩＤ）とをＥＣＵ１００から取得する。さらに、端末４は、ユーザが車両１の買い替えを予定している時期に関する情報を取得する。より具体的には、ユーザが操作部４１を操作することにより、他の車両（図示せず）への買い替え予定時期を入力する。端末４は、車両ＩＤ、電池ＩＤおよび買い替え予定時期に関する情報をサーバ３に送信する。なお、本実施の形態では、車両１の買い替えを例に説明するが、車両１の使用中止を予定している時期であればよく、たとえば車両１の廃棄（廃車）予定時期であってもよい。
【００４９】
現在の組電池１０を交換する場合、車両１から取り外された組電池１０は、再利用のためにディーラ（あるいは組電池の再利用業者）に買い取られる。この買い取り金額（下取り金額）は、組電池１０の劣化状態に応じて異なるので、組電池１０の劣化状態が判定される。より具体的には、端末４は、車両１に搭載された組電池１０の劣化状態に関する情報（劣化情報）をＥＣＵ１００から取得する（Ｓ１２０）。劣化情報は、たとえば、現在までの車両１の走行時間および走行距離、ならびに、組電池１０の容量維持率に関する情報を含む。劣化情報の取得手法については公知の手法（たとえば特許文献１参照）を用いることができるため、詳細な説明は繰り返さない。組電池１０の劣化情報は、サーバ３に送信される。
【００５０】
Ｓ２１０において、サーバ３は、端末４からの組電池１０の劣化情報に基づいて、現在の組電池１０のランク付けを行なう。このランクに応じて、買い取り価格が決定されるとともに、再利用の態様（リユース、リビルトまたはリサイクル）が決定される。
【００５１】
図４は、組電池のランク付けを説明するための図である。再利用品の組電池には、たとえば、その組電池が搭載された車両の走行時間および走行距離ならびに当該組電池の容量維持率の各項目について、Ａ〜Ｄの４段階でのランク付けが行なわれる。
【００５２】
Ａランクが組電池の劣化が最も進んでいない状態に対応する最高ランクであり、Ｄランクが組電池の劣化が最も進んでいる状態に対応する最低ランクである。このようなランク付けが、複数の車両２から再利用のために取り外された各組電池について予め行なわれ、その結果が再利用品データベース３２０に記憶されている。なお、以下、Ａランクの再利用品を「Ａランク品」と略す場合がある。Ｂランク〜Ｄランクの再利用品についても同様である。
【００５３】
図５は、再利用品データベース３２０に記憶されたデータ（テーブル）の一例を示す図である。このテーブルは、フィールドとして、再利用品の組電池の電池ＩＤと、その組電池が搭載された車両の車両ＩＤと、その車両の走行時間および走行距離と、その組電池の容量維持率と、総合ランクと、価格とを含む。
【００５４】
再利用品の組電池には、ランク毎に異なる価格が予め設定されている。ランクＡが最も高価である（ただし、新品の組電池よりは安価である）。ランクＤが最も安価である。たとえば図５の最上部のレコードを例に説明すると、ある組電池について、走行時間がＢランクであり、走行距離がＣランクであり、容量維持率がＢランクである。この場合、当該組電池の総合ランクは、上記３つの各項目のランクのうちの最も低いランクであるＣランクと判定される。
【００５５】
図３に戻り、サーバ３は、現在の組電池１０のランク付けを行ない、組電池１０のランクと、組電池１０の買い取り価格とを端末４に送信する（Ｓ２１０）。さらに、サーバ３は、組電池１０の寿命を算出するための処理（Ｓ２２０）と、組電池１０の交換により走行距離の延長分を算出するための処理（Ｓ２３０）とを実行する。
【００５６】
図６は、図３に示したＳ２２０，Ｓ２３０の処理を、より詳細に説明するための図である。図６および後述する図９において、横軸は車両１の走行距離を示し、縦軸は組電池１０の容量維持率を示す。なお、横軸は、車両１の走行時間であってもよい。また、縦軸は、組電池１０の容量であってもよい。
【００５７】
現在の組電池１０が新品であったとき（走行距離が０であったとき）の容量維持率は、１である。その後、走行距離が増加するに従って容量維持率は低下し、現在の走行距離Ｄでは容量維持率はＲである。
【００５８】
これまでの車両１の走行実績（走行距離が０からＤまでになるまでの実績）から、容量維持率が所定のしきい値Ｒｔｈまで低下するときの走行距離Ｄｔｈを算出することができる（図３のＳ２２０）。しきい値Ｒｔｈとは、組電池１０の交換が必要となる容量維持率である。よって、走行距離Ｄｔｈとは、いわば組電池１０の寿命である。
【００５９】
さらに、図３のＳ１１０にてユーザにより入力された買い替え予定時期が到来するまでの走行距離についても、車両１の走行実績に基づいて予測することができる。たとえば、あるユーザの年間走行距離（実績値の平均）が約１万ｋｍであり、買い替え予定時期が２年後であれば、現在から買い替え予定時期までの走行距離を約２万ｋｍと予測することができる。買い替え予定時期における走行距離をＤｃｈｇとする。また、ＤｃｈｇとＤｔｈとの差分をΔＤ（＝Ｄｃｈｇ−Ｄｔｈ）とする。
【００６０】
図６（Ａ）には、走行距離の差分ΔＤが負の場合（Ｄｃｈｇ＜Ｄｔｈの場合）が示されている。この場合、車両１の買い替え予定時期が到来しても現在の組電池１０の寿命が残っている（容量維持率がしきい値Ｒｔｈまで低下していない）可能性が高い。したがって、組電池１０の交換は必須でないと考えられる。
【００６１】
一方、図６（Ｂ）には、差分ΔＤが正の場合（Ｄｔｈ＜Ｄｃｈｇの場合）が示されている。この場合には、車両１の買い替え前に組電池１０の寿命が来る可能性が高いため、組電池１０を交換することが望ましい。走行距離がＤである現時点で組電池１０を新品に交換した場合、容量維持率は約１に回復する。その後、車両１の使用を続けると、走行距離の増加とともに容量維持率は低下する。
【００６２】
図３に戻り、走行距離の差分ΔＤは、サーバ３から端末４へと送信される（Ｓ２３０）。端末４は、差分ΔＤの符号を判定し、差分ΔＤが負の場合（Ｓ１３０においてＮＯ）には、組電池１０の交換が不要である旨を表示部４２に表示させる（Ｓ１４０）。また、サーバ３は、差分ΔＤが負の場合（Ｓ２４０においてＮＯ）には、処理をメインルーチンに戻す。
【００６３】
これに対し、サーバ３は、差分ΔＤが正または０の場合（Ｓ２４０においてＹＥＳ）、現在の組電池１０を新品に交換した場合の費用等をユーザに提案するための「新品提案処理」（Ｓ２５０）と、現在の組電池１０を再利用品に交換した場合の費用等をユーザに提案するための「再利用品提案処理」（Ｓ２６０）とを実行し、これらの処理の結果を端末４に送信する。端末４は、組電池１０の交換に要する費用等をサーバ３から受け、表示部４２に表示させる（Ｓ１５０）。
【００６４】
図７は、新品提案処理（図３のＳ２５０の処理）を詳細に説明するためのフローチャートである。Ｓ２５１において、サーバ３は、新品の組電池への交換費用を算出する。この交換費用は、たとえば、新品の組電池の価格（材料費）と、組電池の交換に要する作業料（工賃）との合計から算出することができる。
【００６５】
プラグインハイブリッド車である車両１においては、組電池１０が劣化するに従ってＥＶ走行可能距離は短くなるところ、組電池１０の交換によりＥＶ走行可能距離を長くすることができる。そして、ＥＶ走行可能距離が長くなった分（延長分）に応じて燃料消費量を抑制することができ、それにより燃料の購入費用を節約することができる。そのため、Ｓ２５２において、サーバ３は、現在の組電池１０を新品に交換した場合に予測される車両１の走行距離の延長分（上述の走行距離の差分ΔＤ）に基づいて、節約可能な燃料の費用を算出する。以下では、この金額を「節約費用」とも記載する。Ｓ２５２において、サーバ３は、新品の組電池に交換した場合の節約費用を算出する。
【００６６】
たとえば、走行距離の差分ΔＤ（単位：ｋｍ）と、車両１の過去の全走行距離に対するＥＶ走行距離の割合に応じた無次元の係数αと、車両１の燃費（車両１の燃費の実績値）Ｃ（単位：ｋｍ／Ｌ）と、燃料費（今後の燃料費の予測値）Ｆ（単位：円／Ｌ）とから、ΔＤ×α／Ｃ×Ｆを算出することにより、節約費用を求めることができる。
【００６７】
Ｓ２５３において、サーバ３は、Ｓ２５１にて算出した交換費用と、Ｓ２５２にて算出した節約費用とを端末４に送信する。
【００６８】
図８は、再利用品提案処理（図３のＳ２６０の処理）を詳細に説明するためのフローチャートである。Ｓ２６１において、サーバ３は、再利用品のＡランク〜Ｄランクのうち現在の組電池１０と交換可能な組電池のランクを決定する。さらに、Ｓ２６２において、サーバ３は、Ｓ２６１にて決定されたランクの組電池への交換費用を算出する。Ｓ２６３において、サーバ３は、上記組電池に交換した場合の節約費用を算出する。そして、Ｓ２６４において、サーバ３は、Ｓ２６１にて決定した組電池のランク（推奨ランク）と、Ｓ２６２にて算出した交換費用と、Ｓ２６３にて算出した節約費用とを端末４に送信する。
【００６９】
図９は、現在の組電池１０と交換可能な組電池のランクの決定手法（図８のＳ２６１の処理）を説明するための図である。図９（Ａ）は、現在の組電池をＣランク品に交換した場合の例を示す。この場合、組電池１０の交換による容量維持率の上昇量（回復量）ΔＲｃが相対的に小さい。そのため、買い替え予定時期が到来するまでに容量維持率がしきい値Ｒｔｈに達してしまう可能性がある（その時点での走行距離をＤｃとすると、Ｄｃ＜Ｄｃｈｇ）。したがって、Ｃランク品を選択することは望ましくない。
【００７０】
図９（Ｂ）は、現在の組電池１０をＢランク品に交換した場合の例を示す。この場合、組電池１０の交換による容量維持率の上昇量ΔＲｂは、ΔＲｃよりも大きい。そのため、買い替え予定時期が到来してもしきい値Ｒｔｈよりも高い容量維持率を確保することができる（容量維持率がしきい値Ｒｔｈに達した時点での走行距離をＤｂとすると、Ｄｃｈｇ＜Ｄｂ）。したがって、Ｂランク品を選択することができる。
【００７１】
図示しないが、現在の組電池１０をＡランク品に交換することも考えられる。Ａランク品に交換した場合、Ｂランク品に交換した場合と比べて、容量維持率の上昇量がさらに大きくなる。そのため、買い替え予定時期における容量維持率を、より確実にしきい値Ｒｔｈよりも高い状態にすることができる。しかしながら、車両１の過去の使用実績からすると、Ａランク品に交換した場合の容量維持率の上昇は過剰であり、むしろ、Ａランク品とＢランク品との価格差に相当する不必要な費用（交換費用）が掛かってしまうことになる。
【００７２】
その一方で、Ａランク品に交換することで、Ｂランク品と交換する場合と比べて、ＥＶ走行可能距離が延びた分だけ節約費用が大きくなる可能性がある。したがって、Ａランク品と選択した場合の交換費用および節約費用と、Ｂランク品を選択した場合の交換費用および節約費用とが比較され、どちらを選択することが望ましいかが決定される。図９に示した例では、Ｂランク品を選択することの方がＡランク品を選択するよりも車両１のユーザにとって望ましい。よって、サーバ３は、Ｂランク品への交換をユーザに提案する。
【００７３】
なお、サーバ３は、買い替え予定時期までの期間よりも長い寿命を有する最も低いランクの組電池に関する情報が再利用品データベース３２０に登録されていない場合には、２番目に低いランクの二次電池を選択することが好ましい。上記の例では、Ｂランク品が再利用品データベース３２０に登録されていない場合には、Ａランク品をユーザに提案することができる。
【００７４】
図１０は、端末４の表示部４２に表示される情報の一例を示す図である。図１０（Ａ）は、組電池１０の交換が不要である場合（図３のＳ１４０参照）に表示される情報の一例を示す。図１０（Ａ）に示すように、表示部４２には、車両１の過去の走行実績から予測される買い替え時期までの走行距離と、組電池１０を交換しなかった場合の現在からの車両１の走行可能距離とが表示されるとともに、組電池１０を交換しなくてよい旨が表示される。
【００７５】
これに対し、図１０（Ｂ）は、組電池１０の交換が望ましい場合（図３のＳ１５０参照）に表示される情報の一例を示す。表示部４２には、図１０（Ａ）と同様に、車両１の過去の走行実績から予測される買い替え時期までの走行距離と、組電池１０を交換しなかった場合の現在からの車両１の走行可能距離とが表示される。また、新品の組電池に交換した場合の交換費用および節約費用が表示されるとともに、交換費用と節約費用との差額が実質的な負担額として表示される。さらに、再利用品の組電池に交換した場合（図９の例ではＡランク品またはＢランク品に交換した場合）についても、交換費用と、節約費用と、実質的な負担額とが表示される。そして、Ａランク品よりもＢランク品の方が望ましい旨も併せて表示される。ユーザは、これらの情報を比較検討することで、どの組電池に交換することが望ましいかを判断することができる。
【００７６】
なお、図１０（Ｂ）に示した例では、Ｂランク品が望ましい旨（推奨ランクである旨）がユーザに通知されるが、このようなことは通知しなくてもよい。単に、新品の組電池の各種費用に関する情報と、再利用の組電池のうち組電池１０と交換可能なすべてのランクの組電池の各種費用に関する情報とをユーザに通知してもよい。
【００７７】
以上のように、実施の形態１によれば、再利用品の組電池への交換において、Ａランク品〜Ｄランク品のうち、車両１の買い替え予定時期までの期間よりも長い寿命を有する再利用品の組電池が選択される。そして、その組電池を選択した場合の各種費用情報（交換費用、節約費用、および実質的な負担額）がユーザに通知される。買い替え予定時期までの期間よりも長い寿命を有する再利用品のランクを選択することで、組電池１０の交換後に買い替え予定時期まで車両１の使用を続けることができる。また、車両１の過去の走行実績に応じた適切な寿命を有する組電池を提案することで、組電池１０の交換費用を低減し、ユーザの負担額を抑えることができる。このように、車両１の過去の使用実績および各ランクの再利用品の寿命に基づいて交換候補を決定するとともに各種費用情報をユーザに提供することで、ユーザは、どの組電池に交換するのが望ましいかを適切に判断することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、車両１がプラグインハイブリッド車である構成を例に説明したが、車両１が通常のハイブリッド車（車両外部からの充電ができないもの）または燃料電池車である場合にも、端末４は、同様の処理を実行することができる。一方、車両１が電気自動車である場合には、端末４は、節約費用の算出処理（図７のＳ２５２または図８のＳ２６３参照）を省略すれば、それ以外は基本的に上述の処理を同様の処理を実行することができる。
【００７９】
［実施の形態１の変形例１］
実施の形態１では、組電池１０の交換候補として、新品および再利用品の両方の交換候補をユーザに提案する例について説明した。しかし、新品および再利用品のいずれを希望するのかをユーザが予め選択できるようにしてもよい。
【００８０】
図１１は、実施の形態１の変形例１における電池情報提供処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、Ｓ３１５，Ｓ４４５の処理をさらに含む点において、実施の形態１におけるフローチャート（図３参照）と異なる。Ｓ３１０，Ｓ３２０〜Ｓ３５０，Ｓ４１０〜Ｓ４４０，Ｓ４５０，Ｓ４６０の処理は、実施の形態１におけるＳ２１０〜Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２６０の処理とそれぞれ同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
【００８１】
Ｓ３１０において、端末４は、ユーザが車両１の買い替え予定時期に関する情報を取得し、サーバ３に送信する。さらに、端末４は、組電池１０の交換候補として、新品および再利用品のいずれかをユーザが希望しているかについて、ユーザ操作を受け付ける（Ｓ３１５）。ユーザの希望が新品および再利用品のどちらであるのかに関する情報もサーバ３に送信される。
【００８２】
その後、Ｓ４４０において走行距離の差分ΔＤが正または０の場合（Ｓ４４０においてＹＥＳ）、サーバ３は、処理をＳ４４５に進め、Ｓ３１５におけるユーザの希望が新品であるか否かを判定する。ユーザの希望が新品である場合（Ｓ４４５においてＹＥＳ）、サーバ３は、新品提案処理（図７参照）を実行する（Ｓ４５０）。一方、ユーザの希望が再利用品である場合（Ｓ４４５においてＮＯ）、サーバ３は、再利用品提案処理（図８参照）を実行する（Ｓ４６０）。
【００８３】
以上のように、実施の形態１の変形例１によれば、新品／再利用品のユーザの選択結果に応じて、サーバ３により実行される処理が新品提案処理か再利用品提案処理かが決定される。これにより、両方の処理を実行する場合と比べて、サーバ３の演算負荷を低減することができる。
【００８４】
［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１では、車両１の走行時間および走行距離ならびに組電池１０の容量維持率の３項目に基づいて、組電池１０のランク（劣化状態）を判定する例を説明したが、組電池１０のランクの決定手法は、これに限定されるものではない。実施の形態１の変形例２においては、交流インピーダンス測定法を用いて組電池の劣化状態を判定し、その判定結果に基づいて組電池のランクを決定する手法について説明する。
【００８５】
図１２は、実施の形態１の変形例２に係る電池交換支援システムの構成を概略的に示す図である。電池交換支援システム９Ａは、端末４に代えて端末４Ａを備える点において、実施の形態１に係る電池交換支援システム９と異なる。端末４Ａは、操作部４１、表示部４２および制御部４３に加えて、電力変換部４４と、交流インピーダンス測定部４５とをさらに含む。電力変換部４４は、系統電源９１および負荷９２に電気的に接続される。
【００８６】
図１３は、実施の形態１の変形例２における端末４Ａの構成をより詳細に示す図である。組電池１０の正極ノードＰ０は、車両のシステムメインリレーＳＭＲに含まれる２つのリレーのうちの一方に電気的に接続される。組電池１０の負極ノードＮ０は、上記２つのリレーのうちの他方に電気的に接続される。端末４Ａと組電池１０とが接続されている場合、システムメインリレーＳＭＲは常に開放状態に保たれる。
【００８７】
組電池１０は、直列に接続された複数のセル１０１〜１０９を含む。実施の形態１の変形例２において、各セルはリチウムイオン二次電池である。ここでは、セル数が９個の場合を例に説明するが、セル数は複数個であれば特に限定されるものではない。なお、組電池１０には、各セルの電圧を均等化するための均等化回路（図示せず）が設けられている。
【００８８】
端末４Ａは、複数のクランプ１１１Ａ，１１１Ｂ〜１１９Ａ，１１９Ｂと、複数のダイオード１２１〜１２９と、複数のリレー１３１〜１３９と、複数の電圧センサ１４１〜１４９と、スイッチ１５１，１５９とをさらに含む。各セル１０１〜１０９に対応して設けられる回路構成は共通であるため、以下ではセル１０１に対応する回路構成について代表的に説明する。
【００８９】
クランプ１１２Ａは、セル１０１の正極端子側に電気的に接続される。クランプ１１１Ｂは、セル１０１の負極端子側に電気的に接続される。ダイオード１２１およびリレー１３１は、クランプ１１１Ａとクランプ１１１Ｂとの間に直列に接続される。ダイオード１２１のカソードは、クランプ１１１Ａに電気的に接続される。ダイオード１２１のアノードは、リレー１３１の一方端に電気的に接続される。リレー１３１の他方端は、クランプ１１１Ｂに電気的に接続される。リレー１３１は、制御部４３からの制御信号ＲＬ１に応答して開放または閉成される。リレー１３１は、セル１０１の放電許可時には開放され、セル１０１の放電禁止時には閉成される。
【００９０】
電圧センサ１４１は、セル１０１の電圧Ｖｂ１を検出し、その検出結果を制御部４３に出力する。以下ではセル１０１の電圧Ｖｂ１〜セル１０９の電圧Ｖｂ９を特に区別しない場合には「電圧Ｖｂ」とも記載する。図示しないが、組電池１０には、電流センサおよび温度センサがさらに設けられている。制御部４３は、電流センサから組電池１０を流れる電流Ｉｂを取得する。また、制御部４３は、温度センサから各セルの温度Ｔｂ１〜Ｔｂ９を取得する。
【００９１】
スイッチ１５１は、クランプ１１１Ａと交流インピーダンス測定部４５との間に電気的に接続される。スイッチ１５９は、クランプ１１９Ｂと交流インピーダンス測定部４５との間に電気的に接続される。スイッチ１５１，１５９は、制御部４３からの制御信号ＳＷに応答して開放または閉成される。各スイッチ１５１，１５９は、組電池１０の交流インピーダンス測定時には閉成され、組電池１０の充放電時には開放される。
【００９２】
電力変換部４４は、クランプ１１１Ａとクランプ１１９Ｂとの間に電気的に接続される。電力変換部４４は、制御部４３からの制御指令に応じて組電池１０を充放電させる。たとえば、電力変換部４４は、インバータ（図示せず）を含み、系統電源９１から供給された交流電力を直流電力に変換することにより組電池１０を充電する。また、電力変換部４４は、コンバータ（図示せず）をさらに含み、組電池１０に蓄えられた電力の電圧を変換して負荷９２に供給することにより組電池１０を放電する。
【００９３】
交流インピーダンス測定部４５は、以下に説明するように、組電池１０の交流インピーダンスを測定するように構成される。
【００９４】
図１４は、交流インピーダンス測定部４５の構成をより詳細に示す図である。交流インピーダンス測定部４５は、発振器４５１と、ポテンショスタット４５２と、ロックインアンプ４５３とを含む。
【００９５】
発振器４５１は、ポテンショスタット４５２およびロックインアンプ４５３に同位相の正弦波を出力する。ポテンショスタット４５２は、発振器４５１からの正弦波と同位相の交流電圧（たとえば振幅が１０ｍＶ程度の電圧）を所定の直流電圧に重ね合わせて組電池１０に印加する。そして、ポテンショスタット４５２は、組電池１０を流れる電流の交流成分を検出し、その検出結果をロックインアンプ４５３に出力する。また、ポテンショスタット４５２は、上述の交流電圧と電流の交流成分とを測定結果Ｍとして制御部４３に出力する。ロックインアンプ４５３は、発振器４５１から受けた正弦波の位相と、ポテンショスタット４５２により検出された電流の交流成分の位相とを比較し、正弦波と交流成分との位相差を測定結果Ｍとして制御部４３に出力する。
【００９６】
組電池１０のインピーダンスには、溶液抵抗による成分、電極／電解質界面での電荷移動抵抗（リチウムイオンが活物質に出入りする際の抵抗）による成分、電極表面に形成される電気二重層の容量による成分など、緩和時間（系が変化し電流が流れるのに要する時間）が異なる様々なインピーダンス成分が含まれる。たとえば、高周波の交流電圧を組電池１０に印可した場合、緩和時間が小さい成分は交流電圧の変化に追従可能である一方で、緩和時間が大きい成分は、電流が流れる前に正負が逆の電圧が印加されることになるため、交流電圧の変化に追従することができない。したがって、発振器４５１から出力される正弦波の周波数ｆ（角周波数ω）を徐々に変化させながら（すなわち掃引しながら）、組電池１０に印加される交流電圧と組電池１０を流れる交流電流とを測定することによって、角周波数ωにおいて支配的な組電池１０のインピーダンス成分を切り分けることができる。
【００９７】
制御部４３は、掃引される角周波数ωの各々について、インピーダンス（交流電圧と電流との振幅比）を算出する。そして、制御部４３は、インピーダンスの算出結果と、ロックインアンプ４５３により検出された位相差とを複素平面上にプロットする（後述の図１６参照）。
【００９８】
図１５は、リチウムイオン二次電池の電極界面の等価回路の一例を示す図である。以下では、電解液の溶液抵抗をＲｓｏｌで示し、電荷移動抵抗Ｒｃｔで示し、電極表面の電気二重層の容量をＣｄで示す。また、電極反応の拡散速度に関連したインピーダンス成分（ワールブルグ・インピーダンスとも称される）をＺｗで示す。
【００９９】
図１６は、交流インピーダンスの測定結果の複素インピーダンスプロット（ナイキストプロット）である。図１６および図１８において、横軸は複素インピーダンスの実数成分ＺＲｅ（抵抗成分）を示し、縦軸は複素インピーダンスの虚数成分−ＺＩｍ（容量成分）を示す。角周波数ωは、たとえば１０ｍＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で掃引される。
【０１００】
角周波数ωの高周波領域では半円状の軌跡が現れる。この軌跡は、下記式（１）のように表される。すなわち、この軌跡から溶液抵抗Ｒｓｏｌおよび電荷移動抵抗Ｒｃｔを求めることができる。
【０１０１】
【数１】
2018128769.tif 000003
【０１０２】
一方、リチウムイオン二次電池の電極反応における拡散速度は比較的遅いので、角周波数ωの低周波領域では直線上の軌跡が現れる。この直線は下記式（２）のように表される。なお、式（２）において、σ（電流および温度に応じて定まる定数）とワールブルグ・インピーダンスＺｗとの間には下記式（３）が成立する。
【０１０３】
【数２】
2018128769.tif 000004
【０１０４】
【数３】
2018128769.tif 000005
【０１０５】
式（２）および式（３）より、角周波数ωが十分に低い測定点Ｚ（測定周波数が所定周波数よりも低い点）では、複素インピーダンスの実数成分ＺＲｅが（Ｒｓｏｌ＋Ｒｃｔ＋σω−１／２）と近似可能であり、虚数成分−ＺＩｍが（２σ２Ｃｄ＋σω−１／２）と近似可能であることが分かる。
【０１０６】
一般に、リチウムイオン二次電池では、大電流での充電または放電を繰り返すことにより、いわゆる「ハイレート劣化」が生じることが知られている。ハイレート劣化は、電解液中のリチウムイオンの分布に偏りが生じることに起因するものであって、イオンの拡散に関連するものであるため、角周波数ωが十分に低い測定点（たとえば図１６における測定点Ｚ）に反映されやすい。したがって、実施の形態１では、測定点Ｚに着目して組電池１０の劣化状態を判定する。
【０１０７】
図１７は、組電池１０の劣化状態の判定手法を模式的に説明するための図である。図１７において、縦軸には、組電池１０の放電開始前または放電開始後における各セルの電圧Ｖｂ（セル１０１の電圧Ｖｂ１〜セル１０９の電圧Ｖｂ９のいずれか）が示されている。組電池１０には均等化回路（図示せず）が設けられているものの、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ９の間にはわずかなバラつき（たとえば数ｍＶ〜数十ｍＶ程度のバラつき）が存在し得る。以下では、放電開始前には、電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ９がいずれも所定の規定電圧Ｖｓよりも高く、かつ電圧Ｖｂ２，Ｖｂ５，Ｖｂ８の順に低い（すなわち規定電圧Ｖｓに近い）場合について説明する。
【０１０８】
図１３および図１７を参照して、放電開始前には、リレー１３１〜１３９はいずれも開放されており、すべてのセル１０１〜１０９が直列接続された状態である。この状態で交流インピーダンス測定が行なわれ、その測定結果Ｍ（０）が制御部４３のメモリ（図示せず）に記憶される。
【０１０９】
次に、組電池１０の放電が開始される。各セルの電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ９は時間の経過とともに低下し、まず、セル１０２の電圧Ｖｂ２が規定電圧Ｖｓに達する。そうすると、組電池１０の放電が停止されるとともに、セル１０２に並列に接続されたリレー１３２が閉成される。これにより、セル１０２がバイパスされ、セル１０２以外のセル（セル１０１，１０３〜１０９）が直列接続された状態となる。この状態で交流インピーダンス測定（放電後１回目の測定）が実施され、その測定結果Ｍ（１）がメモリに記憶される。
【０１１０】
その後、リレー１３２が閉成状態に維持されたまま、組電池１０の放電が再開される。セル１０２の電圧Ｖｂ２に続いて、セル１０５の電圧Ｖｂ５が規定電圧Ｖｓに達する。そうすると、組電池１０の放電が停止されるとともに、セル１０５に並列に接続されたリレー１３５が閉成される。これにより、セル１０２，１０５がバイパスされ、セル１０２，１０５以外のセル（セル１０１，１０３，１０４，１０６〜１０９）が直列接続された状態となる。この状態で交流インピーダンス測定が実施され、その測定結果Ｍ（２）がメモリに記憶される。
【０１１１】
さらに、リレー１３２，１３５が閉成状態に維持されたまま、組電池１０の放電が再開される。セル１０８の電圧Ｖｂ８が規定電圧Ｖｓに達すると、上述の処理と同様に、組電池１０の放電が停止されるとともに、セル１０８に並列に接続されたリレー１３８が閉成される。そして、セル１０２，１０５，１０８以外のセル（セル１０１，１０３，１０４，１０６，１０７，１０９）が直列接続された状態で交流インピーダンス測定が実施され、その測定結果Ｍ（３）がメモリに記憶される。
【０１１２】
すべてのセル１０１〜１０９の電圧Ｖｂ１〜Ｖｂ９が規定電圧Ｖｓに達するまで同様の処理が繰り返される。つまり、電圧が規定電圧Ｖｓに達したセル以外のすべてのセルが直列接続された状態で交流インピーダンスが測定される。そして、以下に説明するように、連続する２回の交流インピーダンスの測定結果を比較することによって、各セルの異常の有無が診断される。
【０１１３】
図１８は、交流インピーダンスの測定結果の一例を説明するための複素インピーダンスプロットである。曲線Ｌ０は、組電池１０の放電開始前の測定結果Ｍ（０）（すなわち、すべてのセル１０１〜１０９が直列接続された状態での測定結果）を示す。曲線Ｌ１は、セル１０２以外のセルが直列接続された状態での測定結果Ｍ（１）を示す。曲線Ｌ２は、セル１０２，１０５以外のセルが直列接続された状態での測定結果Ｍ（２）を示す。曲線Ｌ３は、セル１０２，１０５，１０８以外のセルが直列接続された状態での測定結果Ｍ（３）を示す。
【０１１４】
まず、セル１０２の劣化状態の判定手法について説明する。セル１０２の診断では、セル１０２を含む交流インピーダンスの測定結果（曲線Ｌ０）と、セル１０２を含まない（セル１０２を除いた）交流インピーダンスの測定結果（曲線Ｌ１）とが比較される。セル１０２があまり劣化していない場合、セル１０２のインピーダンスは十分に低い。したがって、セル１０２を含む測定結果（曲線Ｌ０）と、セル１０２を含まない測定結果（曲線Ｌ１）とは、ほぼ等しくなる。これに対し、セル１０２の劣化が進行した場合、セル１０２のインピーダンスは、他のセル（劣化があまり進行していないセル）のインピーダンスよりも高くなる。したがって、セル１０２を含む測定結果（曲線Ｌ０）と、セル１０２を含む測定結果（曲線Ｌ１）との間に、ある程度の差異が現れることになる。
【０１１５】
より具体的には、実施の形態１においては、測定周波数ωが所定周波数よりも低い測定結果（測定点Ｚ０）が用いられる。そして、曲線Ｌ０上の測定点Ｚ０（Ｒ０，Ｘ０）と曲線Ｌ１上の測定点Ｚ１（Ｒ１，Ｘ１）とを比較するために、インピーダンスの抵抗成分の差分ΔＲ１（＝Ｒ０−Ｒ１）と、インピーダンスの容量成分の差分ΔＸ１（＝Ｘ０−Ｘ１）とが算出される。
【０１１６】
抵抗成分の差分ΔＲ１が所定の基準値Ｒｃよりも大きいとの第１の条件、および、容量成分の差分ΔＸ１が所定の基準値Ｘｃよりも大きいとの第２の条件のうちの少なくとも一方が成立している場合には、セル１０２の劣化が進行していると判定される。一方、第１および第２の条件がいずれも成立していない場合には、セル１０２の劣化は進行していないと診断される。図１８に示す例では、差分ΔＲ１が基準値Ｒｃよりも大きく、かつ差分ΔＸ１が基準値Ｘｃよりも大きいため、セル１０２は劣化していると判定される。他のセル（図１８ではセル１０５，１０８）についても同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。
【０１１７】
このように、制御部４３は、すべてのセルの劣化状態を判定し、さらにその後、全セル数に対する、劣化が進行していると判定されたセル数の割合（劣化したセルの割合）を算出する。この割合は、一般に新品の組電池ではほぼ０であり、組電池の劣化が進むに従って増加する。したがって、制御部４３は、劣化したセルの割合が低いほど、組電池１０のランクを高く決定する。
【０１１８】
以上のように、実施の形態１の変形例２によれば、交流インピーダンス測定法を用いて組電池１０に含まれる各セルの劣化状態が判定され、その判定結果に基づいて組電池１０のランク付けが行なわれる。組電池の含まれる複数のセルの各々について、交流インピーダンス測定法を用いて、その特性（抵抗成分および容量成分）を算出することにより、より高精度に組電池１０の劣化状態を判定することができる。
【０１１９】
［実施の形態２］
実施の形態２においては、車両のＥＶ走行可能距離を用いて、組電池１０の異常の有無を診断する手法について説明する。なお、本開示において、「ＥＶ走行可能距離」とは、組電池に蓄えられた電力が規定値まで消費される間に車両が走行可能な距離を意味する。ＥＶ走行可能距離は、電力が最大量（ＳＯＣ（State  Of  Charge）＝１００％）である場合に車両が走行可能な最大距離を含むが、これに限定されるものではない。ＥＶ走行可能距離は、任意の時点での電力が上記規定値まで消費される間に車両が走行可能な距離を含み得る。
【０１２０】
図１９は、実施の形態２に係る電池交換支援システムの構成を概略的に示す図である。電池交換支援システム９Ｂは、端末４Ａに代えて端末４Ｂを備える点、および、サーバ３に代えてサーバ３Ｂを備える点において、実施の形態１の変形例２に係る電池交換支援システム９Ａ（図１２参照）と異なる。
【０１２１】
端末４Ｂには、端末４Ａと同様に、系統電源９１および負荷９２に接続可能に構成された電力変換部４４が設けられている。サーバ３Ｂは、再利用品データベース３２０に加えて、異常診断データベース３３０をさらに含む。異常診断データベース３３０は、組電池１０の異常診断に用いられる各種情報を記憶する。
【０１２２】
また、車両１Ｂは、ハイブリッド車両またはプラグインハイブリッド車両である（図１９ではプラグインハイブリッド車両の例を示す）。車両１Ｂは、ナビゲーションシステム１２０をさらに備える。ナビゲーションシステム１２０は、記憶部と、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）受信部と、走行状態検出部と、演算部（いずれも図示せず）とを含む。
【０１２３】
記憶部は、たとえば道路地図データと、それに付随する各種店舗等の施設データとを記憶する。ＧＰＳ受信部は、人工衛星からの電波に基づいて車両１の現在地を特定する。走行状態検出部は、たとえばジャイロスコープおよび地磁気センサを含み、車両１の走行状態を検出する。演算部は、ＧＰＳ受信部および走行状態検出部に含まれる各センサからの信号に基づいて、車両１の現在地、進行方向、速度等を算出する。電池交換支援システム９Ｂの上記以外の構成は、基本的に電池交換支援システム９Ａの構成と共通である。
【０１２４】
以上のように構成された電池交換支援システム９Ｂにおいて、端末４は、実施の形態１にて説明した電池情報提供処理（図３参照）に加えて、組電池１０の「異常診断処理」を実行することが可能に構成されている。組電池１０の異常診断処理においては、車両１のＥＶ走行可能距離の算出に用いられる走行経路がナビゲーションシステム１２０に予め登録される。この走行経路は、ユーザが日常的に走行する経路（たとえばユーザの自宅から勤務先までの通勤経路）であり、かつ、車両１のＥＶ走行可能距離よりも長い経路（たとえば数１０ｋｍ程度）であることが望ましい。
【０１２５】
図２０は、実施の形態２における組電池１０の異常診断処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定の期間毎（たとえば半年や１年に１回）にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。
【０１２６】
Ｓ５１０において、端末４Ｂは、組電池１０の容量を回復させるための容量回復処理を実行する。この処理の詳細は後述するが、組電池１０の容量を回復させることで、後にＥＶ走行可能距離を算出して比較検討する際の条件（ＥＶ走行可能距離の測定条件）を揃えることができる（Ｓ５８０参照）。
【０１２７】
図２１は、組電池１０の容量回復処理（Ｓ５１０の処理）を説明するためのタイムチャートである。図２１において、横軸は経過時間を示し、縦軸は組電池１０のＳＯＣを示す。
【０１２８】
時刻ｔ１１（たとえば夕方の時刻）において、ユーザが勤務先から帰宅し、端末４Ｂを車両１Ｂに接続すると、端末４Ｂは、組電池１０の容量回復処理を実行する。この時点では、容量回復処理を実行するには過剰な電力が組電池１０に蓄えられている。したがって、まず、組電池１０に蓄えられた電力をインレット１６および電力ケーブルを介して外部の負荷（図示せず）に放電させる第１放電処理が実行される。
【０１２９】
時刻ｔ１２において組電池１０のＳＯＣが規定値Ｘ１に達すると、第１放電処理が停止される。続いて、組電池１０に蓄えられた電力を端末４Ｂを介して負荷に放電させる第２放電処理が実行される。これにより、組電池１０のＳＯＣが基準値Ｘ２までさらに低下する。
【０１３０】
時刻ｔ１３において組電池１０のＳＯＣが基準値Ｘ２に達すると、第２放電処理が停止される。そして、組電池１０のＳＯＣが基準値Ｘ２以下の状態が維持されるように組電池１０の電圧が調整される（維持処理）。維持処理の期間Ｔは、組電池１０の容量回復に必要な期間であり、たとえば数時間程度であることが好ましい。
【０１３１】
時刻ｔ１４において期間Ｔが経過すると、組電池１０の容量回復が完了したとして、ユーザへの車両１の返却に備え、組電池１０の充電が開始される。この充電は、組電池１０のＳＯＣが規定値Ｘ３に達するまで行なわれる（たとえば翌朝の時刻ｔ１５）。規定値Ｘ３としては、組電池１０の満充電状態に近い値（たとえばＳＯＣ＝９０％）を設定することが好ましい。ユーザは、容量が回復した組電池１０を搭載した車両１を運転して、たとえば勤務先へと向かう（時刻ｔ１６）。
【０１３２】
なお、端末４Ｂに含まれる電力変換部４４の定格電力は、電力変換装置１７の定格電力よりも小さい。そのため、第２放電処理の放電速度は、第１の放電処理の放電速度よりも遅い。したがって、図２０に示す例では、組電池１０のＳＯＣが規定値Ｘ１まで低下するのに要する時間を短縮するために第１放電処理が実行されるが、第１放電処理は組電池１０の容量回復に必須の処理ではない。
【０１３３】
このように、第２放電処理および維持処理において組電池１０が低ＳＯＣ状態（ＳＯＣが規定値Ｘ１以下の状態）に維持されることで、組電池１０の容量を回復させることができる。特に、組電池１０のＳＯＣを基準値Ｘ２まで低下させ、その状態を期間Ｔだけ維持することによって、組電池１０の容量回復量を増加させることができる。
【０１３４】
図２０に戻り、Ｓ５２０において、端末４Ｂは、車両１のＥＶ走行可能距離を算出するように車両１に対して指令を出力する。その後、ユーザが端末４Ｂを車両１から取り外し、目的地（勤務先）に向けて車両１の走行を始める。車両１は、この走行中に端末４Ｂからの指令に従ってＥＶ走行可能距離を算出する。
【０１３５】
端末４Ｂは、勤務先に向かったユーザが再び帰宅して端末４Ｂを車両１に接続するまで待機し（Ｓ５３０においてＮＯ）、端末４Ｂが車両１に接続されると、処理をＳ５４０に進める。
【０１３６】
Ｓ５４０において、端末４Ｂは、車両１から今回の走行経路およびＥＶ走行可能距離を取得する。
【０１３７】
図２２は、車両１から取得されるＥＶ走行可能距離を説明するための図である。図２２に示すように、ナビゲーションシステム１２０では、たとえばユーザの自宅から勤務先までの走行経路が登録されている（以下、この経路を「登録経路」とも称する）。車両１が登録経路に沿って走行した場合に、組電池１０のＳＯＣが規定値よりも高いときにはＣＤ（Charge  Depleting）モードにおいて基本的にＥＶ走行が行なわれる（実線で示す）。一方、組電池１０のＳＯＣが規定値に達すると、走行モードがＣＤモードからＣＳ（Charge  Sustaining）モードに切り替えられ、主にＨＶ走行が行なわれる（点線で示す）。実施の形態２では、ＣＤモードにおけるＥＶ走行距離（実線で示す距離）が車両１によりＥＶ走行可能距離として算出される。
【０１３８】
図２０に戻り、Ｓ５５０において、端末４Ｂは、今回の走行経路が登録経路と一致しているか否かを判定する。今回の走行経路が登録経路と異なる場合（Ｓ５５０においてＮＯ）、今回、車両１により取得されたＥＶ走行可能距離は、後述のＳ５８０にて比較に用いるには適切でないとして、端末４Ｂは、処理をメインルーチンに戻す。この場合、後日（たとえば次の日）に一連の処理が再び実行される。
【０１３９】
今回の走行経路が登録経路と一致する場合（Ｓ５５０においてＹＥＳ）、端末４Ｂは、処理をＳ５６０に進める。詳細は後述するが、端末４Ｂは、ＥＶ走行可能距離の減少度合いを示す傾きθｙを算出する。さらに、端末４Ｂは、サーバ３に設けられた異常診断データベース３３０から、組電池１０が正常な場合のＥＶ走行可能距離の減少度合いを示す傾きθｘを取得する（Ｓ５７０）。そして、端末４Ｂは、傾きθｘと傾きθｙとを比較する（Ｓ５８０）。
【０１４０】
図２３は、組電池の異常診断手法を説明するための図である。図２３において、横軸は経過時間を示し、縦軸はＥＶ走行可能距離を示す。
【０１４１】
定期的（たとえば定期半年または１年毎）に上述の登録経路におけるＥＶ走行可能距離が算出される。容量回復処理（Ｓ５１０の処理）を実行したとしても、ＥＶ走行可能距離は、組電池１０が新品の状態（時刻ｔ０参照）から組電池１０の劣化が進行するに従って減少する。この減少度合いは、図２３上の直線の傾きにより表される。組電池１０が正常な場合、ＥＶ走行可能距離は、傾きθｘのペースで減少する。
【０１４２】
これに対し、今回（時刻ｔｃ参照）、車両１から取得したＥＶ走行可能距離に基づいて直線の傾きを算出したところ、θｘよりも小さいθｙであったとする。この場合には、前回測定時から今回測定時までの間に組電池１０に何らかの異常が生じたと考えられる。
【０１４３】
図２０に戻り、傾きθｘとθｙとの差が基準値以上であった場合（Ｓ５８０においてＹＥＳ）、端末４Ｂは、組電池１０に何らかの異常が発生したと判定し、その旨を表示部４２に表示させる（Ｓ５９０）。一方、傾きθｘとθｙとの差が基準値未満であった場合（Ｓ５８０においてＮＯ）、端末４Ｂは、組電池１０を正常と判定し、その旨を表示部４２に表示させる（Ｓ５９５）。
【０１４４】
図２４は、組電池１０に異常が生じたと判定された場合に表示部４２に表示されるメッセージの一例を示す図である。図２４に示すように、表示部４２には、組電池１０に異常が生じたと考えられるため、車両１の点検を受けることをユーザに勧めるメッセージが表示される。
【０１４５】
さらに、表示部４２には、実際に測定されたＥＶ走行可能距離の比（組電池１０が新品の場合のＥＶ走行可能距離に対する測定時点でのＥＶ走行可能距離）と、組電池１０の劣化が正常に進行している場合に想定されるＥＶ走行可能距離の比とが表示される。このように、過去に組電池１０が新品であったときのＥＶ走行可能距離を比較対象として用いることにより、組電池１０の劣化の進行度合いをユーザに分かりやすく伝えることができる。
【０１４６】
以上のように、実施の形態２によれば、予め登録された走行経路（登録経路）について、半年毎または１年毎など定期的にＥＶ走行可能距離が算出される。このように、いわば「ＥＶ走行可能距離の定点観測」を行なうことにより、現在のＥＶ走行可能距離の減少度合いを過去のものと比較することが可能になる。そして、比較の結果、ＥＶ走行可能距離が過去の実績と比べて著しく減少した場合には、何らかの異常が発生した可能性が高い。したがって、端末４Ｂは、車両１の点検を受けるようにユーザに勧める。それにより、ユーザが車両１をディーラ等に預け、ディーラ等が組電池１０の状態を詳しく点検することで、より正確に組電池１０の異常の有無を診断することができる。また、組電池１０に異常が発生していた場合には、その発生箇所を特定することができる。
【０１４７】
さらに、ディーラの点検の結果、ユーザが組電池１０の交換を検討するに至った場合には、実施の形態１と同様にして組電池１０の電池情報を取得し、どのような組電池に交換することが適切かを判断することができる。
【０１４８】
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。
【符号の説明】
【０１４９】
１，１Ｂ，２  車両、３  サーバ、３００  情報処理装置、３１０  通信装置、３２０  再利用品データベース、３３０  異常診断データベース、４，４Ａ，４Ｂ  端末、９，９Ａ，９Ｂ  電池交換支援システム、１０  組電池、１０１〜１０９  セル、１１，１２  モータジェネレータ、１３  動力分割機構、１４  エンジン、１５  ＰＣＵ、１６  インレット、１７  電力変換装置、４１  操作部、４２  表示部、４３  制御部、４４  電力変換部、４５  交流インピーダンス測定部、４５１  発振器、４５２  ポテンショスタット、４５３  ロックインアンプ、９１  系統電源、９２  負荷、１１０  通信モジュール、１１１Ａ，１１１Ｂ〜１１９Ａ，１１９Ｂ  クランプ、１２１〜１２９  ダイオード、１３１〜１３９  リレー、１４１〜１４９  電圧センサ、１５１，１５９  スイッチ、Ｎ０  負極ノード、Ｐ０  正極ノード、ＳＭＲ  システムメインリレー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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