(57)【要約】【課題】簡単な構成で拘束力の変化に起因する電池状態を判定することのできる電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムを提供する。【解決手段】組電池１１は、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の二次電池と、複数の二次電池を挟み込んで二次電池の膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、拘束力で二次電池の膨張を機械的に抑えることによって内部抵抗の上昇を抑制させる拘束部とを備える。組電池１１の電池側制御部１３は、二次電池の電圧と二次電池が膨張によって押し返す力との関係に基づいて、拘束部の拘束力を算出する拘束力算出部１３１と、算出された拘束力が閾値未満であることに基づいて組電池の出力性能が低下していると判定する判定部１３２とを備える。【選択図】図１
2019149319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池の電池状態判定装置であって、
前記組電池は、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備え、
前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出部と、
前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定部とを備える
電池状態判定装置。
【請求項２】
前記拘束力算出部は、前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、複数の前記二次電池のそれぞれについて前記押し返す力をそれぞれ算出し、該算出したそれぞれの前記押し返す力に基づいて前記拘束部の前記拘束力を算出する
請求項１に記載の電池状態判定装置。
【請求項３】
前記拘束力算出部は、前記算出した押し返す力の該算出前の押し返す力に対する変化量を取得し、該取得した前記変化量に基づいて前記拘束部の拘束力を更新する
請求項１又は２に記載の電池状態判定装置。
【請求項４】
前記拘束力算出部は、前記拘束部の拘束力を更新するとき、前記変化量を該変化量の変化速度に応じて補正する
請求項３に記載の電池状態判定装置。
【請求項５】
前記二次電池の電圧を、複数の前記二次電池のそれぞれについて取得する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池状態判定装置。
【請求項６】
前記二次電池は、リチウムイオン二次電池であって、
前記極板は、充電によって膨張する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池状態判定装置。
【請求項７】
整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備えた組電池と、
前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出部と、
前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定部と、
前記組電池の出力性能が低下しているとの判定に基づいて、前記組電池の出力モードを前記出力性能が低下していることに対応するモードに変更するモード変更部とを備える
電池システム。
【請求項８】
組電池の電池状態判定方法であって、
前記組電池は、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備えており、
拘束力算出部で前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出工程と、
判定部で前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定工程とを備える
電池状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充放電による二次電池の膨張を抑えるため、二次電池をその極板の積層方向に対して挟み込んで所定の拘束力で拘束する技術が知られている。こうして二次電池の膨張を機械的に抑えることで、極板間距離等の変化に起因して二次電池に生じる電池状態の変化を抑えることができる。例えば、特許文献１には、二次電池を拘束する拘束力を調節することができる装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、複数の単電池を整列方向に整列させてなる組電池と、組電池を整列方向に挟んで固定し、組電池を整列方向に押圧する第１押圧部材及び第２押圧部材と、組電池に対する押圧力（拘束力）を検知する押圧力検知手段とを備えている。また、この装置は、自身の電圧変化により整列方向にかかる寸法が増減する電気化学セルと、電気化学セルの電圧を制御することにより電気化学セルの整列方向にかかる寸法を制御して、組電池に対する押圧力を制御する押圧力制御手段とを備えている。この装置によれば、経時変化によって組電池に対する拘束力が基準値から外れた場合には、組電池に対する拘束力を基準値に調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記装置のように、組電池に対する拘束力を調整するために、組電池に押圧力検知手段や電気化学セル等の構成を付加することとなると組電池の構造が複雑にならざるをえず、組電池の組み立てや管理についての手間やコストが増大することが懸念される。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で拘束力の変化に起因する電池状態を判定することのできる電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する電池状態判定装置は、組電池の電池状態判定装置であって、前記組電池は、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備え、前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出部と、前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定部とを備える。
【０００８】
上記課題を解決する電池状態判定方法は、組電池の電池状態判定方法であって、前記組電池は、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備えており、拘束力算出部で前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出工程と、判定部で前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定工程とを備える。
【０００９】
拘束部は二次電池を所定の拘束力で拘束し続けているが、時間経過に応じて拘束力が低下することがある。この点、上記構成又は方法によれば、拘束力の低下に伴う二次電池の膨張による内部抵抗の上昇から組電池の出力性能の低下を判定することができる。よって、簡単な構成で拘束力の変化に起因する電池状態を判定することができる。また、出力性能の低下が検出された組電池であっても、出力の低下に対応して適切に利用することができるようになる。
【００１０】
好ましい構成として、前記拘束力算出部は、前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、複数の前記二次電池のそれぞれについて前記押し返す力をそれぞれ算出し、該算出したそれぞれの前記押し返す力に基づいて前記拘束部の前記拘束力を算出する。
【００１１】
このような構成によれば、組電池を構成するそれぞれの二次電池について電圧に応じて生じる押し返し力が算出されるので組電池に対する拘束部の拘束力がより正確に算出されるようになる。
【００１２】
好ましい構成として、前記拘束力算出部は、前記算出した押し返す力の該算出前の押し返す力に対する変化量を取得し、該取得した前記変化量に基づいて前記拘束部の拘束力を更新する。
【００１３】
このような構成によれば、拘束部に対して疲労を与えやすい押し返す力の変化量に基づいて拘束部の拘束力が算出されるようになる。
好ましい構成として、前記拘束力算出部は、前記拘束部の拘束力を更新するとき、前記変化量を該変化量の変化速度に応じて補正する。
【００１４】
このような構成によれば、押し返し力の変化量を該変化量の変化速度に応じて補正することで拘束部の拘束力の更新がより適切に算出されるようになる。
好ましい構成として、前記二次電池の電圧を、複数の前記二次電池のそれぞれについて取得する。
【００１５】
このような構成によれば、二次電池のそれぞれから電圧が取得されるので拘束部の拘束力の算出が適切になされるようになる。
好ましい構成として、前記二次電池は、リチウムイオン二次電池であって、前記極板は、充電によって膨張する。
【００１６】
このような構成によれば、充放電によって生じる二次電池の膨張を機械的に抑えることで電池性能の劣化を抑制することができるリチウムイオン二次電池について電池性能の低下を判定することができる。
【００１７】
上記課題を解決する電池システムは、整列配置されている複数の二次電池であって、極板の膨張で内部抵抗が高くなる複数の前記二次電池と、複数の前記二次電池を挟み込んで前記二次電池の前記膨張する方向に拘束力を付与する拘束部であって、前記拘束力で前記二次電池の膨張を機械的に抑えることによって前記内部抵抗の上昇を抑制させる前記拘束部とを備えた組電池と、前記二次電池の電圧と前記二次電池が前記膨張によって押し返す力との関係に基づいて、前記拘束部の前記拘束力を算出する拘束力算出部と、前記算出された前記拘束力が閾値未満であることに基づいて前記組電池の出力性能が低下していると判定する判定部と、前記組電池の出力性能が低下しているとの判定に基づいて、前記組電池の出力モードを前記出力性能が低下していることに対応するモードに変更するモード変更部とを備える。
【００１８】
また、このような構成によれば、組電池の出力モードが、拘束力の低下による内部抵抗の上昇に応じて出力が低下したことに対応するモードに変更される。これにより、出力が低下した組電池であっても出力低下を加味して適切に利用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、簡単な構成で拘束力の変化に起因する電池状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池状態判定装置の一実施形態について、その概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態において、拘束部を有している組電池の構成を示す模式図。
【図３】同実施形態において、極板の構成を示す模式図。
【図４】同実施形態において、電池に対する拘束力と内部抵抗との関係を示すグラフ。
【図５】同実施形態において、セル電圧とセルの押し返し力との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態において、組電池の電池状態を判定する手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態において、拘束部の拘束力を算出する手順を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムの一実施形態について、図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、この電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムは、車両に搭載される。車両には、駆動制御用の車両システム４０と、車両システム４０に接続されて電源を管理する電池システム１０とが設けられている。
【００２２】
車両システム４０は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車載された二次電池から供給された電力で車両を駆動させるシステムである。車両システム４０は、車輪に駆動連結されたモータ部４３と、モータ部４３と組電池１１との間に配置され双方向に対して電力変換が可能なインバータ部４２と、インバータ部４２及びモータ部４３の動作を制御する車両側制御部４１とを備えている。
【００２３】
電池システム１０は、組電池１１と、組電池１１の電圧等のデータを取得するデータ取得部１２と、取得したデータに基づいて充放電を制御する電池状態判定装置としての電池側制御部１３とを備える。また、電池システム１０は、処理用等の各種データを記憶するメモリ部１４と、電池側制御部１３と車両側制御部４１との間の通信を仲介するインターフェース部１５とを備えている。メモリ部１４には、組電池１１の初期拘束力等の初期データ１４１が記憶されている。電池側制御部１３は、組電池１１に対する拘束力を算出する拘束力算出部１３１と、電池性能を判定する判定部１３２と、組電池１１の出力モードを変更するモード変更部１３３とを備えている。
【００２４】
電池システム１０では、車両システム４０の車両側制御部４１に制御されたインバータ部４２及びモータ部４３に対する充電や放電が、組電池１１の電池状態等に基づいて電池側制御部１３によって制御される。また、電池側制御部１３による電池状態が車両側制御部４１にも伝達され、電池状態に応じた組電池１１の利用が可能となっている。
【００２５】
図２に示すように、組電池１１は、複数の二次電池としての電池セル２０が積層されるように整列配置されることにより構成されている。電池セル２０は、リチウムイオン二次電池であり、外形が直方体形状の密閉式電池である。この電池セル２０は、充電によって内部の電極板が膨らみ、整列方向に対して膨張する性質を有している。
【００２６】
図３に示すように、電池セル２０内には極板群３０が収容されている。極板群３０は、正極板３１と負極板３２とそれらの間に配置されたセパレータ３３とが扁平に捲回されて形成されている。極板群３０は、捲回される方向（捲回方向）の両端で折り返されることにより多重に積層されている。
【００２７】
ここで、極板群３０について詳述する。
図３に示すように、極板群３０は、正極板３１と負極板３２とそれらの間に配置されたセパレータ３３とが扁平に捲回されて形成されている。極板群３０は、捲回される方向（捲回方向）の両端で折り返されることにより多重に積層されている。
【００２８】
セパレータ３３は、正極板３１及び負極板３２の間に非水電解質３７を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。
非水電解質３７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
【００２９】
正極板３１は、電極芯体である二次電池正極用アルミニウム合金箔としての正極基材３１１に正極合剤３１２が塗布されている。正極板３１の正極基材３１１は、導電性の良好な金属からなる導電性材料としてのアルミニウム合金からなる薄膜（箔）である。
【００３０】
正極合剤３１２は正極活物質を有する。正極活物質は、遷移金属元素（すなわち、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎの少なくとも１種）の他に、付加的に、１種または複数種の元素を含有し得る。付加的な元素としては、周期表の１族（ナトリウム等のアルカリ金属）、２族（マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属）、４族（チタン、ジルコニウム等の遷移金属）、６族（クロム、タングステン等の遷移金属）、８族（鉄等の遷移金属）に属するいずれかの元素を含むことができる。また、付加的な元素としては、周期表の１３族（半金属元素であるホウ素、もしくはアルミニウムのような金属）、及び１７族（フッ素のようなハロゲン）に属するいずれかの元素を含むことができる。好ましくは、正極活物質は、「ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２系正極活物質」である。「ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ２系正極活物質」は、ＬｉとＮｉとＣｏとＭｎとを含む複合酸化物を意味し、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、及びＭｎとは異なる金属元素を更に含んでもよい。
【００３１】
また、正極合剤３１２は導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。
【００３２】
正極板３１は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後に正極合剤３１２を含んで生成される電極用スラリーを正極基材３１１に塗布して乾燥することで作製される。ここで、溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶液を用いることができる。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。
【００３３】
負極板３２は、電極芯体である集電箔としての負極基材３２１に負極合剤３２２が塗布されている。負極板３２の負極基材３２１は、従来の二次電池の構成要素と同様の構成要素を用いることができる。例えば、基材の材料として、導電性の良好な金属からなる導電性材料が好ましく用いられる。例えば、負極基材３２１として、銅やニッケルあるいはそれらの合金からなる薄膜（箔）を用いることができる。
【００３４】
負極合剤３２２は、負極活物質を有する。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。そして、負極板３２は、負極活物質と、溶媒と、バインダーとを正極板３１と同様に混練し、混練後に負極合剤３２２を含んで生成される電極用スラリーを負極基材３２１に塗布して乾燥することで作製される。本実施形態では、バインダーはナトリウム塩を有するカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含んでいる。
【００３５】
こうした構成からなる正極板３１及び負極板３２は、電池セル２０の充放電によって電極板が膨張／収縮する性質を有している。また、負極板３２は、正極板３１に比べて膨張／収縮する割合が大きい。正極板３１や負極板３２は、膨張することによって極板間距離ＤＰ１が増加するため、電子伝導性が低下し、電池としてみると内部抵抗が上昇することになる。
【００３６】
図２に示すように、組電池１１は、整列配置された複数の電池セル２０と、それら電池セル２０を電池セル２０の整列方向に挟み込むエンドプレート２３，２４と、それら２つのエンドプレート２３，２４を連結して整列方向に締め付ける連結バー２５，２６とを備えている。複数の電池セル２０は、当該セルの長手方向表面を整列方向に隣接する他の電池セル２０の長手方向表面に相対向当接させるように配列されている。また、複数の電池セル２０は、それらを挟み込む２つのエンドプレート２３，２４が連結バー２５，２６で締め付けられることで整列方向に所定の拘束力で拘束されている。本実施形態では、２つのエンドプレート２３，２４と連結バー２５，２６とで拘束部２１が構成される。また、２つのエンドプレート２３，２４の間に拘束力を発生させる連結バー２５，２６に印加される引っ張り張力を軸力とする。
【００３７】
図４に示すように、拘束部２１（エンドプレート２３，２４と連結バー２５，２６）は、拘束力が、例えば、閾値としての下限拘束荷重Ｐｍ以上になるように設定されている。例えば、拘束力は、製造時であって未充電の状態で下限拘束荷重Ｐｍ以上である初期拘束力に設定されている。初期拘束力は、例えば、「１０ＭＰａ」である。
【００３８】
拘束部２１は、１つの機能として、初期拘束力で組電池１１を拘束することで、電池セル２０の極板間の距離を接近させ、内部抵抗が内部抵抗上限値Ｒｍを越えないように調整する機能を有している。グラフＬ４に示すように、拘束力は、強ければ極板間距離ＤＰ１を短くして内部抵抗を低く抑えられる一方、弱くなると極板間距離ＤＰ１を短く維持することができず内部抵抗が高くなる。
【００３９】
また、拘束部２１は、もう１つの機能として、使用中の組電池１１の充電による膨張を機械的に抑えて、内部抵抗が内部抵抗上限値Ｒｍを越えないようにする機能を有している。詳述すると、電池セル２０は充電により膨張することで、電池セル２０内で対向配置されている極板間距離ＤＰ１が離れることになる。ここで極板間距離ＤＰ１が離れることは、グラフＬ４に置き換えてみると拘束力が低下した状態になるので、内部抵抗が上昇するということになる。
【００４０】
図５のグラフＬ５に示すように、電池セル２０は、充電によってセル電圧Ｖｎが高くなることに応じて、整列方向に膨張して押し返し力Ｐｎが強くなる。このとき、電池セル２０は、押し返し力Ｐｎの増大によって膨張して内部抵抗が上昇するようになるため、拘束部２１が押し返し力Ｐｎに対抗して膨張を機械的に抑えるようにしている。正極板３１や負極板３２の１つ１つの膨張は僅かであるが、電池セル２０内でそれらが積層されていること、及び電池セル２０が多数整列されて組電池１１を構成していることにより、充電による膨張が組電池１１から拘束部２１に無視できない程度の強さの押し返し力を印加させることになる。
【００４１】
拘束部２１は、充電で組電池１１が膨張されることに応じて、製造時に設定された初期拘束力に加えて組電池１１からの押し返し力にも対抗する必要がある。拘束部２１は、変動しない初期拘束力であれば、その拘束力を維持することに問題はない。これに対して、組電池１１からの押し返し力は、充放電によって増減を繰り返すため、拘束部２１は、荷重の繰り返し変化による疲労が蓄積されて、時間経過に伴って拘束力が低下するようになる。図４のグラフＬ４に示すように、拘束力の低下は、内部抵抗を上昇させて、出力性能の低下を招き、組電池１１を出力性能低下前と同様に利用することを困難にする。一方、多少の出力性能低下が生じたとしても、それを検知した上で利用するのであれば、そうした組電池１１であれ十分に利用することができる。
【００４２】
そこで、本実施形態では、拘束部２１の拘束力の低下を検出し、この低下が検出されたことに応じて組電池１１の動作モードを変更することができるようにしている。
（作用）
図６及び図７に示すように、電池側制御部１３は、電池状態を判定する処理を行う。この処理は、車両が利用されているとき、必要に応じて適宜行われる。
【００４３】
電池状態判定処理が開始されると、組電池１１の計測データが取得される（図６のステップＳ１０）。データ取得部１２で複数の電池セル２０のそれぞれについて電圧が測定される。
【００４４】
複数の電池セル２０のそれぞれについて電圧が測定されると、電池側制御部１３の拘束力算出部１３１で拘束部２１の拘束力が算出される（図６のステップＳ１１：拘束力算出工程）。
【００４５】
図７に示すように、拘束力の算出処理ではまず、各電池セル２０の電圧からそれぞれの押し返し力を算出する（図７のステップＳ２０）。つまり、組電池１１を構成する複数の電池セル２０のそれぞれについて、各電圧に対応する押し返し力を算出する。
【００４６】
そして、算出された複数の電池セル２０の押し返し力を加算して組電池１１の押し返し力を算出する（図７のステップＳ２１）。
次に、組電池１１の押し返し力に基づいて、拘束部２１の連結バー２５，２６に影響を与える力である軸力変化量を算出する（図７のステップＳ２３）。上述したように、拘束部２１は、その拘束力の低下が、充放電による膨張／縮小の繰り返しによる増減の影響を強く受けることから、算出された組電池１１の押し返し力の以前との変化量に基づく影響を軸力変化量として算出する。つまり、軸力変化量は、拘束部２１の拘束力を低下させる量として算出される。
【００４７】
算出された軸力変化量と前回算出された拘束力とに基づいて拘束力を更新する（図７のステップＳ２４）。具体的には、新たな拘束力が、前回算出された拘束力から軸力変化量を引いた値として算出される。
【００４８】
図６に示すように、更新された拘束力が下限拘束荷重Ｐｍ未満であるか否かを判定する（図６のステップＳ１２：判定工程）とともに、算出された拘束力に基づいて組電池１１の出力モードの変更を行う（図６のステップＳ１３）。詳述すると、更新された拘束力が下限拘束荷重Ｐｍ未満ではない場合、電池側制御部１３のモード変更部１３３は、組電池１１の出力性能低下を検出しないため、組電池１１の出力モードを初期性能モードのまま維持する。一方、更新された拘束力が下限拘束荷重Ｐｍ未満である場合、電池側制御部１３のモード変更部１３３は、組電池１１の出力性能低下を検出することから、組電池１１の出力モードを出力性能低下モードに変更する。
【００４９】
なお、組電池１１に対する拘束部２１による拘束力は、時間経過とともに低下するものであって、機械的な調整がなされる場合を除いて原則回復しない。よって、一旦、出力モードが出力性能低下モードに変更された場合、それ以降、組電池１１は出力性能低下モードで使用される。また、電池状態を判定する処理を行わなくてもよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の電池状態判定装置、電池状態判定方法、及び電池システムによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）拘束力の低下に伴う電池セル２０の膨張による内部抵抗の上昇から組電池１１の出力性能の低下を判定することができる。よって、簡単な構成で拘束力の変化に起因する電池状態を判定することができる。また、出力性能の低下が検出された組電池１１であっても、出力の低下に対応して適切に利用することができるようになる。
【００５１】
（２）組電池１１を構成するそれぞれの電池セル２０について電圧に応じて生じる押し返し力が算出されるので組電池１１に対する拘束部２１の拘束力がより正確に算出されるようになる。
【００５２】
（３）拘束部２１に対して疲労を与えやすい押し返す力の変化量に基づいて拘束部２１の拘束力が算出されるようになる。
（４）電池セル２０のそれぞれから電圧が取得されるので拘束部２１の拘束力の算出が適切になされるようになる。
【００５３】
（５）充放電によって生じる電池セル２０の膨張を機械的に抑えることで電池性能の劣化を抑制することができるリチウムイオン二次電池について電池性能の低下を判定することができる。
【００５４】
（６）組電池１１の出力モードが、拘束力の低下による内部抵抗の上昇に応じて出力が低下したことに対応する出力性能低下モードに変更される。これにより、出力が低下した組電池１１であっても出力低下を加味して適切に利用することができる。
【００５５】
（その他の実施形態）
なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態において、電池セル２０は単電池であってもよいし、複数の単電池が含まれていてもよい。
【００５６】
・電池側制御部１３が電池システム１０に設けられている場合について例示したが、電池側制御部が車両システムに設けられていてもよい。
・上記実施形態では、二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について例示した。しかし、これに限らず、二次電池は、充放電によって生じる電池の膨張を機械的に抑えることで電池性能の劣化を抑制することができる電池であればよく、例えば、他の非水電解質の二次電池や、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等のアルカリ二次電池であってもよい。
【００５７】
・図７のステップＳ２３の軸力変化量の算出において、拘束力算出部１３１は、拘束部２１の拘束力を更新するとき、押し返し力の変化量を該変化量の変化速度に応じて補正するようにしてもよい。例えば、変化速度が速ければ拘束部の疲労が大きくなるので軸力変化量を大きくし、変化速度が遅ければ拘束部の疲労が小さくて済むので軸力変化量を小さくしてもよい。
【００５８】
押し返し力の変化量を該変化量の変化速度に応じて補正することで、拘束部の拘束力の変化がより適切に算出されるようになる。
・組電池１１の押し返す力が所定値よりも小さい場合、軸力変化量が「０」であると算出してもよい。すなわち、押し返す力が所定値よりも小さい場合、拘束部の拘束力に変化がないとしてもよい。例えば、押し返し力が拘束部の初期拘束力に近い力にある場合、拘束力を低下させるおそれが小さいので軸力変化量を「０」と算出してもよい。
【００５９】
・組電池１１の電圧から組電池１１の押し返し力を算出し、この算出した押し返し力に基づいて拘束部の拘束力を算出してもよい。
・上述の「初期性能モード」と「出力性能低下モード」との２つの出力モードの他に、組電池１１の出力モードを３つ以上複数設けてもよい。この場合、各出力モードを検出するために電池状態を判定する処理を繰り返し行ってもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、組電池１１が車両に搭載される場合について例示した。この車両としては、電気自動車やハイブリッド自動車の他、バッテリーを搭載するガソリン自動車やディーゼル自動車なども含まれる。また、組電池は、電源として必要とされるのであれば、自動車以外の移動体や、固定設置される電源として用いられてもよいし、モータ以外の電源として用いられてもよい。例えば、自動車以外の電源としては、鉄道、船舶、航空機やロボットなどの移動体や、情報処理装置などの電気製品の電源などが挙げられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０…電池システム、１１…組電池、１２…データ取得部、１３…電池側制御部、１４…メモリ部、１５…インターフェース部、２０…電池セル、２１…拘束部、２３…エンドプレート、２４…エンドプレート、２５…連結バー、２６…連結バー、３０…極板群、３１…正極板、３２…負極板、３３…セパレータ、３７…非水電解質、４０…車両システム、４１…車両側制御部、４２…インバータ部、４３…モータ部、１３１…拘束力算出部、１３２…判定部、１３３…モード変更部、１４１…初期データ、３１１…正極基材、３１２…正極合剤、３２１…負極基材、３２２…負極合剤。
【図１】
2019149319.tif 000003
【図２】
2019149319.tif 000004
【図３】
2019149319.tif 000005
【図４】
2019149319.tif 000006
【図５】
2019149319.tif 000007
【図６】
2019149319.tif 000008
【図７】
2019149319.tif 000009