(57)【要約】【課題】電極体の外装フィルムの疲労に起因したバッテリの交換時期を見極める技術を提供する。【解決手段】本明細書で開示する電極体の外装フィルムの劣化判定方法は、電池セルの充電率と電極体の膨張率により外装フィルムに加わる応力の相関を使用して外装フィルムの応力Ｆを推定し（Ｓ８）、電池セルの温度差ｄＴと応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）を特定する（Ｓ１４）。温度変化ｄＴと応力Ｆの二次元マップでメッシュ要素（以下「要素」）ごとにカウンタを備えたものに対して組（ｄＴ、Ｆ）が属する要素のカウンタを加算し（Ｓ１６）、各要素のカウンタの値を要素ごとに予め定められた疲労限界値で除した疲労度割合を算出し（Ｓ１８）、Ｓ８、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８による各処理を所定時間ごとに繰り返してＳ２０による疲労度割合の総和が所定の閾値に達した場合（Ｓ２２；限界超）に外装フィルムの劣化を示す信号を車両制御ＥＣＵに出力する（Ｓ２４）。【選択図】図４
2015115100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルの電極体を覆う外装フィルムの劣化判定方法であり、
予め定められた相関であって前記電池セルの充電率と前記電極体の膨張率により前記外装フィルムに加わる応力の相関を使用して現在の前記電池セルの充電率から前記外装フィルムに加わる応力Ｆを推定する第１ステップと、
現在の前記電池セルの温度と所定時間前の前記電池セルの温度との温度差ｄＴ、及び、前記第１ステップで推定した応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）を特定する第２ステップと、
所定時間間隔の前記電池セルの温度変化ｄＴを一方の軸にとり前記外装フィルムに加わる応力Ｆを他方の軸にとった二次元マップであって所定間隔のメッシュに分割したメッシュ要素ごとにカウンタを備えた二次元マップに対して、前記第２ステップで特定した組（ｄＴ、Ｆ）が所属するメッシュ要素の前記カウンタの値を１つ加算する第３ステップと、
各メッシュ要素の前記カウンタの値を前記メッシュ要素ごとに予め定められた疲労限界値で除した疲労度割合を算出する第４ステップと、
前記第１ステップから前記第４ステップまでを所定時間ごとに繰り返し、繰り返し毎に前記第４ステップで得られた前記疲労度割合の総和が所定の閾値に達した場合に前記外装フィルムの劣化を示す信号を出力する第５ステップと、
を含むことを特徴とする電極体の外装フィルムの劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、電池セルの電極体を覆う外装フィルムの劣化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車を含む電気自動車では、走行用モータに電力を供給するために駆動力源用のバッテリ（二次電池）を搭載している。バッテリの出力電力は、電力変換装置によりモータ駆動に適した電力に変換して走行用モータに供給される。また、制動時には、発電機として機能する走行用モータが回生電力（交流）を発生する。回生電力は電力変換装置によって直流に変換され、その電力でバッテリが充電される。バッテリは、その使用時において、通常、このような充放電が繰り返されて、それに伴うダメージ（劣化）を受けることが知られている。下記、特許文献１には、充放電回数に依存したダメージを検出する技術が開示されている。また、特許文献２には、電解液の漏洩や電池ケースの破損等の異常を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２７９３８号公報
【特許文献２】特開平８−１８５８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電気自動車が搭載する駆動力源用のバッテリは、数百ボルトに達する出力電圧を得るため、複数の電池セルを組み合わせて組電池を構成している。これらの電池セルは、電池セルを構成する電極体を外装体で覆い電池セル内での電極体の電気的な絶縁を確保したうえで、バッテリの筐体に収容される。外装体は、典型的には、樹脂製のフィルム材が用いられる。他方、電極体は、充放電によって膨張及び収縮する。電極体の膨張収縮に伴い、外装フィルムに応力が繰り返し加わる。また、複数の電池セルは間に冷却プレートを挟んで積層され、冷却効率向上のため、積層体の両側から荷重が加えられている。電極体が膨張すると、電極体と冷却器の挟持圧の増加に起因する応力も外装フィルムに発生する。したがって、組電池で構成されるバッテリにおいては、電解液の漏洩や電池ケースの破損等に加えて、このような電極体の外装フィルムの疲労もバッテリの劣化の要因になり得る。
【０００５】
しかしながら、外装フィルムの疲労については、上記特許文献１、２のいずれにおいても言及されていない。また、電極体の外装フィルムは、バッテリの筐体外部から見えず、さらには、外装フィルムの疲労はバッテリの使用環境や充放電回数にも依存する。このため、疲労が蓄積した外装フィルムの見極め、つまりバッテリ交換の要否判定が難しい。本明細書は、電極体の外装フィルムの疲労に起因したバッテリの交換時期を見極める技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する電極体の外装フィルムの劣化判定方法は、次の複数のステップを含む。第１ステップでは、予め定められた相関であって電池セルの充電率と電極体の膨張率により外装フィルムに加わる応力の相関を使用して現在の電池セルの充電率から外装フィルムに加わる応力Ｆを推定する。第２ステップでは、現在の電池セルの温度と所定時間前の電池セルの温度との温度差ｄＴ、及び、第１ステップで推定した応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）を特定する。所定時間は、例えば、５秒、あるいは、１０秒など、である。そして、第３ステップでは、上記の所定時間間隔の電池セルの温度変化ｄＴを一方の軸にとり外装フィルムに加わる応力Ｆを他方の軸にとった二次元マップであって所定間隔のメッシュに分割したメッシュ要素ごとにカウンタを備えた二次元マップに対して、第２ステップで特定した組（ｄＴ、Ｆ）が所属するメッシュ要素のカウンタの値を１つ加算する。なお、上記の二次元マップは、電池セルの性能や物理的な仕様に依存するので、実験やシミュレーションなどにより予め求めておく。第４ステップでは、各メッシュ要素のカウンタの値をメッシュ要素ごとに予め定められた疲労限界値で除した疲労度割合を算出する。そして、第５ステップでは、第１ステップから第４ステップまでを所定時間ごとに繰り返して第４ステップで得られた疲労度割合の総和が所定の閾値に達した場合に外装フィルムの劣化を判定する。所定の閾値も、電池セルの性能等により予め定められている。上記のステップにより、疲労による外装フィルムの劣化を判定するので、外装フィルムの疲労に起因したバッテリの交換時期が見極められる。
【０００７】
なお、上記の劣化判定方法を搭載したコンピュータ（車載コントローラ）は、第４ステップで得られた疲労度割合の総和が所定の閾値に達した場合に外装フィルムの劣化を示す信号を出力する。その信号により、例えば、車両メンテナンス時の情報を記憶するメモリに、外装フィルムの劣化を示すメッセージ（あるいはコード番号）が記録される。
【０００８】
上記の疲労限界値は、電池セルの温度変化ｄＴと応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）毎に定められている。疲労限界値は、仮に特定の（ｄＴ、Ｆ）の組だけが継続して検知された場合にカウンタがその疲労限界値に達すると外装フィルムが破断すると予想される値に設定されている。この疲労限界値も、実験やシミュレーションにより予め求められいる。
【０００９】
上記の劣化判定方法は、電池セルの温度変化ｄＴと応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）毎に疲労の蓄積をカウンタで積算し、各組の疲労度割合を計算する。最後に各組の疲労度割合を合算する。上記の劣化判定方法では、各組度合は、温度変化ｄＴと応力Ｆの各組の疲労度割合を合算することで、様々に変化する温度変化による疲労劣化の進行を全て考慮した判定ができる。
【００１０】
なお、例えば温度変化ｄＴが小さければ、そのときの応力Ｆは劣化に寄与しない。そのような温度変化と応力の組（ｄＴ、Ｆ）に対しては疲労限界値を無限大に設定するとよい。すなわち、上記の劣化判定方法においては、温度変化と応力の二次元マップにて、劣化に寄与しない領域を特定することができる。典型的には、上記の二次元マップにおいて、劣化に寄与する領域と寄与しない領域を分けることができ、その境界は、二次元マップ上で右下がりのグラフとなる。そして、グラフの左側の領域では疲労限界値を無限大に設定するとよい。なお、劣化判定の計算上では、特定した温度差と応力の組（ｄＴ、Ｆ）が劣化に寄与しない領域に属する場合には、上記のステップ３をスキップすればよい。なお、二次電池の充電率とは、満充電を１００％とした場合における充電割合のことを意味し、電池残存量やＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）と称することもある。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書が開示する技術によれば、電極体の外装フィルムの疲労に起因したバッテリの交換時期を適切に見極めることができる。本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ハイブリッド車の構成例を示すブロック図である。
【図２】バッテリの構成例を示す斜視図である。
【図３】電池セルの構成例等を示す断面図である。
【図４】バッテリ劣化監視処理のフローチャートである。
【図５】（Ａ）は疲労有無判定マップの一例を示す説明図、（Ｂ）は外装フィルムの疲労限界判定曲線の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して実施例による電極体の外装フィルムの劣化判定方法を説明する。この実施例は、電極体の外装フィルムの劣化判定方法を、電気自動車のバッテリ監視ＥＣＵが実行するバッテリ劣化監視プログラムに適用したものである。電気自動車には、エンジンを搭載しないピュアＥＶの他に、走行用のモータとエンジンを共に備えるハイブリッド車も含む。本実施例では、ハイブリッド車を例に挙げて説明する。
【００１４】
最初に図１を参照してハイブリッド車２の構成を簡単に説明する。図１に、ハイブリッド車２の構成例を表すブロック図を示す。ハイブリッド車２は、走行用の駆動源として、モータ８とエンジン６を備える。モータ８の出力トルクとエンジンの出力トルクは、動力分配機構７で適宜に分配／合成されて、車軸９（即ち車輪）へ伝達される。なお、図１は、本明細書の説明に要する部品だけを表しており、説明に関係のない一部の部品は図示を省略していることに留意されたい。
【００１５】
モータ８を駆動するための電力は、パワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵと称する）５を介してバッテリ３から供給される。即ち、バッテリ３から供給される直流電力を、電圧コンバータやインバータ等を備えたＰＣＵ５がモータ駆動に適した交流電力に変換してモータ８に供給する。また、減速時の制動力やエンジン６の駆動力により発電したモータ８の交流電力をＰＣＵ５がバッテリ３の充電に適した直流電力に変換してバッテリ３に供給する。電圧コンバータやインバータは、ＰＣＵ５が備える専用のコントローラにより制御されている。
【００１６】
バッテリ３は、複数の電池セル１０により構成される二次電池であり、電池パックや電池スタックとも称される。本実施例では、例えば、バッテリ３は非水電解質二次電池による組電池であり、その出力電圧（公称電圧）が３００ボルトに設定されている。バッテリ３は、システムメインリレー４を介してＰＣＵ５に接続される。システムメインリレー４は、車両制御ＥＣＵ３０に接続されてオンオフ制御される。本実施例では、バッテリ３の出力電流は、例えば、カレントトランス等の電流センサ２１により計測され、また電池セル１０の温度（セル温度）は、熱電対やサーミスタマウント等の温度センサ２３により計測される。これらのセンサ２１、２３は、後述するバッテリ監視ＥＣＵ２０にそれぞれ接続されており、計測したデータをバッテリ監視ＥＣＵ２０に出力する。
【００１７】
バッテリ監視ＥＣＵ２０及び車両制御ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを中心にメモリ、入出力インタフェース等の電子部品により構成されるコントローラであり、これらは相互に接続され、また車両制御ＥＣＵ３０はシステムメインリレー４やＰＣＵ５に接続される。これにより、バッテリ監視ＥＣＵ２０からは、バッテリ３のダイアグ情報（診断情報）が車両制御ＥＣＵ３０に出力される。また、車両制御ＥＣＵ３０からは、運転状況に応じたデータ（例えば、アクセルペダルやブレーキペダルの踏込量等）がＰＣＵ５のコントローラに出力される。なお、ハイブリッド車２では、図示しないが、バッテリ３のほかに補機用バッテリ（出力電圧は例えば１２ボルト）も備えており、バッテリ監視ＥＣＵ２０や車両制御ＥＣＵ３０はこの補機用バッテリから駆動電力の供給を受ける。
【００１８】
次に、バッテリ３の構成を図２及び図３を参照して説明する。図２に、バッテリ３の構成例を表す斜視図を示す。図３に、電池セル１０の構成例等を表す断面図を示す。図２に示すように、バッテリ３は、角柱形状のバッテリケースを備えており、この中に複数の電池セル１０を積層して収容している。本実施例では、バッテリケースの長手方向（図１に示す座標系のＹ軸方向）の一端側に通気口３ａが形成されている。通気口３ａから外気を取り入れて内部の電池セル１０を冷却する。本実施例では、通気口３ａに最も近い位置に収容される電池セル１０に温度センサ２３を装着している。通気口３ａに近いほど温度変化による熱サイクルの温度差が顕著に現れて温度環境が厳しいことから、通気口３ａに近い電池セル１０に温度センサ２３を設け、その電池セル１０を劣化判定の対象電池セルに選定する。電池セル１０には正電極端子１６と負電極端子１７が設けられており（図３参照）、隣り合う一方の電池セル１０の正電極端子１６と隣り合う他方の電池セル１０の負電極端子１７が図示しないバスバにより電気的に接続されている。これにより、全ての電池セル１０を直列に接続して３００ボルトの出力電圧を得ている。なお、図２に示す二点鎖線部分は、積層された複数の電池セル１０の一部を簡略化して表現したものである。
【００１９】
図３に示すように、電池セル１０は、そのセルケース１５内に電極体１１を備えている。電池セル１０は、例えば、角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。セルケース１５は、例えば、底の深い長細薄箱形状に形成されており、セルケース１５の上方（図３に示す座標系のＺ軸矢印方向）には、正電極端子１６と負電極端子１７が突出している。なお、図３に示す電池セル１０の断面図は、バッテリ３を図１に示す座標系のＸ−Ｚ平面で切断した場合に現れるものであり、バッテリケースの通気口３ａに隣接して収容される電池セル１０の断面図である。バッテリケースの通気口３ａに隣接しない電池セル１０については、温度センサ２３を内蔵しない点が異なる以外はこれと同様に構成される。
【００２０】
電極体１１は、例えば、セパレータを介在させた正極シートと負極シートの積層体を扁平形状に巻回した積層巻回体である。これらは図示を省略しているが、セパレータを挟んで、負極シート、セパレータ、正極シート、…というように、正極シート及び負極シートが交互に積層されて巻回されている。電極体１１の正極シートには正電極端子１６が接続され、また負極シートには負電極端子１７が接続されている。これにより、電極体１１から電気エネルギを外部に取り出したり、外部から電極体１１に電気エネルギを供給したりする。電極体１１は、その積層体内に非水の電解液１８を含んでおり、図３にはセルケース１５の下方に溜まった電解液１８が表されている。なお、図３において正電極端子１６や負電極端子１７に接続されるバスバは、太線により表されており、正電極端子１６に接続されるバスバには電流センサ２１が設けられている。電流センサ２１は、バッテリ３に流れる電流を計測してバッテリ監視ＥＣＵ２０に計測したデータを出力する。
【００２１】
このように構成される電池セル１０は、外装フィルム１３により覆われている。外装フィルム１３が樹脂で作られている。即ち、金属製のセルケース１５と電気的な絶縁を確保するため、正電極端子１６及び負電極端子１７を除いた電極体１１のほぼ全周が外装フィルム１３で覆われている。なお、電極体１１の下端（図３に示す座標系のＺ軸反矢印方向）にあたる外装フィルム１３の一部には、電解液１８が流通可能な細孔又はスリットが形成されている。外装フィルム１３は、例えば、耐熱性を有する樹脂製フィルムであり、電極体１１の表面に密着している。また、外装フィルム１３の最も広い面のほぼ中央には、温度センサ２３が貼着されている。この温度センサ２３は、前述したように、電池セル１０の温度（セル温度）を計測してバッテリ監視ＥＣＵ２０に計測したデータを出力する。なお、温度センサ２３は、外装フィルム１３に直接貼着するのではなく、例えば、外装フィルム１３に直接貼着すべき位置に対向するセルケース１５の内壁面に貼着しても良い。
【００２２】
図示を省略しているが、隣接する電池セル１０の間には、金属製のヒートシンクが挟まれている。電池セル１０の熱はヒートシンクに伝わり、通気口３ａを通じて送られる空気へと拡散する。電池セルとヒートシンクの間の伝熱性を高めるため、複数の電池セル１０とヒートシンクの積層体はその積層方向に荷重されている。
【００２３】
ところで、電極体１１は、充放電の際に体積が増減して膨張したり収縮したりすることが知られている。電極体１１が膨張した場合にはその表面を覆う外装フィルム１３に引っ張り応力が加わる。さらに、複数の電池セルの積層体の各電極体１１が膨張すると、積層方向に加わっている荷重が増加する。荷重が増加するとセルケース１５が変形を受け、内部で外装フィルム１３に覆われた電極体１１を圧迫する。従って、積層方向の荷重の増加も外装フィルム１３の応力の増加に寄与する。電池セル１０の充放電の繰り返しにより外装フィルム１３に繰り返し応力が加わると外装フィルム１３が疲労して破断に至る虞がある。外装フィルム１３が破断した場合には、電極体１１とセルケース１５の電気的な絶縁を確保できなくなり、電池セル１０の不具合に繋がる。これにより、バッテリ３を交換する必要が生ずる。例えば、定期的（１２ヶ月ごとや１８ヶ月ごと等）にバッテリ３を交換することも考えられるが、それでは外装フィルム１３の疲労が進む前に交換する場合もあり得るため、ハイブリッド車２のユーザにとって経済的な効率が良いとは言えない。
【００２４】
そこで、本実施例では、このような外装フィルム１３の疲労に起因したバッテリの交換時期を正確に見極めて外装フィルム１３の破断の直前にそれをユーザに報知するために、図４に示すバッテリ劣化監視処理を行う。このバッテリ劣化監視処理は、例えば、バッテリ監視ＥＣＵ２０がバッテリ劣化監視プログラムを所定周期で実行することにより実現される。バッテリ監視ＥＣＵ２０は、例えば、約１秒周期でバッテリ劣化監視処理を実行する。図４に、バッテリ劣化監視処理のフローチャートを示す。
【００２５】
図４に示すように、バッテリ劣化監視処理では、まずステップＳ２により電流計測処理を行った後、ステップＳ４により温度計測処理を行う。電流計測処理は、前述した電流センサ２１から送られるバッテリ３の電流データを取得し、また温度計測処理は、温度センサ２３から送られる電池セル１０の温度データを取得する。続くステップＳ６では充電率算出処理を行う。この処理は、バッテリ３、ひいては電池セル１０の充電率を算出するもので、本実施例では、予め求められてバッテリ監視ＥＣＵ２０のメモリ等に記憶されている充電率算出マップ、又は所定の計算式から、バッテリ３の電流データと温度データに基づいて算出する。バッテリ３を無負荷にした状態で出力電圧を測定しそれに基づいて充電率を算出する方法を採用してもよい。
【００２６】
次にステップＳ８では応力推定処理を行う。バッテリ３の充電率と電極体１１の膨張度合いには一定の関係がある。そのため、この処理では、ステップＳ６により求めたバッテリ３の充電率に基づく電極体１１の膨張度合いから、一意に定まる外装フィルム１３に加わる応力Ｆを推定する。例えば、バッテリ３の充電率と外装フィルム１３に加わる応力Ｆの関係を、予め実験やコンピュータシミュレーション等により求めて、バッテリ監視ＥＣＵ２０のメモリ等に記憶する。これにより、ステップＳ６により求めたバッテリ３の充電率から外装フィルム１３に加わる応力Ｆを推定することが可能になる。ステップＳ１０では温度差算出処理を行う。この処理では、前回の処理時にステップＳ４により取得した電池セル１０の温度データから、今回の処理時にステップＳ４により取得した電池セル１０の温度データを差し引いて両温度の差（以下「温度差ｄＴ」と称する）を求める。なお、図４の処理の実行周期は、例えば１秒である。図４の処理の実行周期は、電池セルの特性に基づいて定められる。
【００２７】
続くステップＳ１２では疲労有無判定処理を行う。この処理は、ステップＳ８により推定した応力ＦとステップＳ１０により算出した温度差ｄＴとに基づいて、電極体１１を覆う外装フィルム１３に疲労が生じているか否かを判定するものである。別言すれば、特定した温度差ｄＴと応力Ｆの組が、疲労を与える組合せか否かを判定する。本実施例では、例えば、図５（Ａ）に示す判定マップに基づいて疲労の有無を判定する。図５（Ａ）に、疲労有無判定マップの一例を表す説明図を示す。この判定マップは、外装フィルム１３に加わる応力Ｆと温度差ｄＴの関係から、その組み合わせ（ｄＴ、Ｆ）が電極体１１にダメージを与え得るか否か、つまり疲労が生じるか否かを判定可能に予め実験やコンピュータシミュレーション等によりダメージの有無をフラグにより設定したものである。図５（Ａ）のグラフＧ１がその境界である。グラフＧ１の右側の「ダメージ有」の領域（カウント対象領域）はフラグ＝１、グラフＧ１の左側の「ダメージ無」の領域（非カウント対象領域）はフラグ＝０がそれぞれ設定されて、着色のないダメージ無の領域に該当する場合には、外装フィルム１３の疲労に影響を与えることがないため、以降の処理において無視される（ステップＳ１２：「無」）。この判定マップから、電極体１１に加わる応力は電極体１１の温度変化に依存して、温度差ｄＴが小さいほど応力が加わり難く、温度差ｄＴが大きいほど応力が加わり易いことがわかる。
【００２８】
例えば、温度差ｄＴが１０℃未満の場合には、応力Ｆの大きさにかかわらず、外装フィルム１３にはダメージがないか、ダメージがあるとしても無視してよい程度のものに留まる。これに対して、温度差ｄＴが４０℃を超えると、２０００Ｎ未満の応力Ｆであっても外装フィルム１３にダメージを与える可能性が急に高まる。ステップＳ８により推定した応力ＦとステップＳ１０により算出した温度差ｄＴの組（ｄＴ、Ｆ）が「ダメージ無」の領域に該当する場合には（Ｓ１２：「無」）、ダメージを与えるほどの応力が外装フィルム１３に加わっているものとは判定されないため、ステップＳ２に戻って再度、バッテリ３の電流を計測する。他方、応力Ｆと温度差ｄＴの組が「ダメージ有」の領域に該当する場合には（Ｓ１２：有）、次のステップＳ１４のメッシュ要素特定処理に移行する。
【００２９】
ステップＳ１４では、その後のステップＳ１６によるカウンタ加算処理の前準備処理として、メッシュ要素を特定する処理を行う。即ち、前述した判定マップには、縦軸（温度差ｄＴ）と横軸（応力Ｆ）の両軸とも所定間隔ごとに区切った網目状にメッシュ要素（以下「要素」と称する）が設定されている。なお、縦軸に応力Ｆ、横軸に温度差ｄＴ、をそれぞれとっても良い。これらの各要素は、例えば、温度差ｄＴと応力Ｆにより定まる配列（ｄＴ、Ｆ）として管理されて、ダメージ有の領域においては、個別に計数可能なカウンタが各要素ごとに設けられる。劣化判定では温度差ｄＴと応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）が所定の間隔で計測され、計測された組（ｄＴ、Ｆ）が属するメッシュ要素のカウンタが１つインクリメントされる。これにより、例えば、図５（Ｂ）に示すように、温度差ｄＴに応じたカウンタの積算値（カウンタの入力回数）に従って疲労度を算出することが可能になる。次に図５（Ｂ）について説明する。
【００３０】
図５（Ｂ）は、外装フィルム１３の疲労限界判定曲線の一例を表す説明図である。即ち、図５（Ｂ）に示す疲労限界判定曲線は、例えば、外装フィルム１３に加わる応力Ｆが２０００Ｎ−２１００Ｎの区間のメッシュ要素において、特定の温度変化ｄＴが何回カウントされると外装フィルム１３が破断に至るか、即ち疲労限界に到達するかを実験あるいはシミュレーションで確認した結果である。前述したようにメッシュは特定の温度差範囲と特定の応力範囲で区切られており、各メッシュ要素毎に、疲労限界に相当するカウント回数（最大カウント値）が定められている。疲労限界にどれだけ近づいたかを示す指標（疲労度）は、各メッシュ要素毎、即ち、特定の温度差ｄＴと応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）の検知回数（カウンタの入力回数）と最大カウント値を用いて、疲労度（＝入力回数／最大カウント値）により得られる。
【００３１】
図５（Ｂ）のグラフＧ２は、応力Ｆが２０００Ｎ−２１００Ｎの区間のメッシュ要素について、温度差と最大カウント値の関係の一例を示しており、グラフＧ２を疲労限界判定曲線と称する。疲労限界判定曲線Ｇ２を境界に、その右側又は上側（入力回数が増加側）範囲が疲労度の限界値（例えば１．０）を上回ることを示し、その左側又は下側（入力回数が減少側）範囲が疲労度の限界値を下回ることを示す。入力回数が疲労度の限界値以上に達すると、外装フィルム１３が極めて高い確率で破断することが、予め実験やコンピュータシミュレーションにより確認されている。これによると、温度差ｄＴが大きいほど疲労度の限界値が小さいため疲労限界に至り易く、また温度差ｄＴが小さいほど疲労度の限界値が大きいため疲労限界に至り難いことがわかる。図５（Ｂ）のグラフＧ２の関係は、各応力Ｆについて求められている。
【００３２】
例えば、図５（Ｂ）に示すように応力Ｆが２０００Ｎでそのときの温度差ｄＴがＸ℃である状態においては、疲労の限界値のカウント値（＝最大カウント値）は１００である。従って、（ｄＴ＝Ｘ、Ｆ＝２０００）の組（ｄＴとＦの組が左記の値を含む所定範囲の領域に属すること）を検知した回数（入力回数）が１００回を超える場合には疲労度が１．０（＝１００／１００）を超えるため、破断確率が１００％を超えて外装フィルム１３がほぼ確実に破断が生じることが予想される。これに対して、入力回数が７０回である場合には疲労度は０．７（＝７０／１００）であり破断確率が７０％であることが予想される。ただし、温度差ｄＴが非常に小さい場合には、それを検知した回数にかかわりなく、疲労度が１．０を上回ることがない。これは、図５（Ａ）に示す判定マップにおいて外装フィルム１３に加わる応力Ｆが２０００Ｎの場合、温度差ｄＴが０℃〜３８℃では「ダメージ無」であることに対応する。本実施例では、このような判定マップと破断判定曲線を用いる。これらはいずれもバッテリ監視ＥＣＵ２０のメモリに予め記憶されている。
【００３３】
ステップＳ１６ではカウンタ加算処理を行う。この処理では、配列（ｄＴ、Ｆ）の個々のメッシュ要素ごとに設けられたカウンタのうち、該当するメッシュ要素のカウンタに１を加算するインクリメント処理を行う。これにより、例えば、２０００Ｎの応力Ｆに対応するカウンタのカウント値が７０から７１にカウントアップされる。これにより、先の例では、カウント値が７１になることで疲労度が０．７１（＝７１／１００）になる。このような疲労度は、メッシュ要素毎に求められる（ステップＳ１８、疲労度算出処理）。
【００３４】
次に、各カウンタ（各要素）に対する疲労度の総和をステップＳ２０による総和算出処理により算出する。例えば、応力Ｆが２０００Ｎで温度差ｄＴがＸ℃である要素の疲労度が０．７１であり、応力Ｆが２０００Ｎで温度差ｄＴがＹ℃である要素の疲労度が０．１８であり、応力Ｆが４０００Ｎで温度差ｄＴがＸ℃である要素の疲労度が０．０７である場合には、これらの総和は０．９６（＝０．７１＋０．１８＋０．０７）になる。
【００３５】
続くステップＳ２２では疲労限界判定処理を行う。この処理は、ステップＳ２０により算出された疲労度の総和が所定値を超えているか否かに基づいて外装フィルム１３がその疲労限界を超えているか否かを判定する。疲労限界は、破断に至る蓋然性の高い、破断限界よりも前の破断直前に設定される。そのため、この処理では、例えば、疲労度の総和が０．９（＝９０％）を超えているか否かにより外装フィルム１３が疲労限界を超えているか否かを判定する。この判定基準値の所定値である０．９（＝９０％）は、予め実験やコンピュータシミュレーション等により得られものを最適値として設定する。
【００３６】
疲労限界を超えていない場合には（Ｓ２２；限界未）、所定の時間間隔後にステップＳ２に戻って再度、バッテリ３の電流を計測する。他方、疲労限界を超えている場合には（Ｓ２２：限界超）、次のステップＳ２４によって、外装フィルム１３の疲労に起因したバッテリ３の交換時期である旨を示す信号をダイアグ情報として車両制御ＥＣＵ３０に出力する。これにより、車両制御ＥＣＵ３０では、この信号（ダイアグ情報）に基づいてそのバッテリ３の交換が必要である旨を報知する情報をハイブリッド車２のインストルメントパネル（インパネ）に表示し、運転者に知らせる。また、このようなダイアグ情報は、バッテリ監視ＥＣＵ２０のメモリにダイアグログとして記憶しても良い。
【００３７】
以上説明したようにバッテリ監視ＥＣＵ２０が実行するバッテリ劣化監視処理では、予め定められた相関であって電池セル１０の充電率と電極体１１の膨張率により外装フィルム１３に加わる応力の相関を使用して現在の電池セル１０の充電率から外装フィルム１３に加わる応力Ｆを推定し（Ｓ８）、現在の電池セル１０の温度と１秒前の電池セル１０の温度との温度差ｄＴ、及び、ステップＳ８により推定した応力Ｆの組（ｄＴ、Ｆ）を特定する（Ｓ１４）。そして、１秒間隔の電池セル１０の温度変化ｄＴを縦軸にとり外装フィルム１３に加わる応力Ｆを横軸にとった二次元マップであり所定間隔のメッシュに分割したメッシュ要素ごとにカウンタを備えた二次元マップに対して、ステップＳ１４で特定した組（ｄＴ、Ｆ）が所属するメッシュ要素のカウンタの値を１つ加算して（Ｓ１６）、各メッシュ要素のカウンタの値をメッシュ要素ごとに予め定められた疲労限界値（最大カウント値）で除した疲労度割合を算出し（Ｓ１８）、ステップＳ８、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８による各処理で得られた疲労度割合の総和が所定の閾値に達した場合（Ｓ２２：限界超）に外装フィルム１３の劣化を判定してその旨を示す信号を車両制御ＥＣＵ３０に出力する（Ｓ２４）。これにより、疲労による外装フィルム１３の劣化を判定するので、外装フィルム１３の疲労に起因したバッテリ３の交換時期が見極められる。
【００３８】
上記の劣化判定方法は、所定の時間間隔における電池セル１０の温度変化ｄＴを縦軸にとり外装フィルム１３に加わる応力Ｆを横軸にとった二次元マップを採用している。このマップの採用により、様々な温度変化で生じる劣化の進行を「疲労度の総和」というスカラ値で数値化することができ、その数値を予め定められた基準値と比較することで、外装フィルム１３が破断に至る時期を見極めることができる。
【００３９】
実施例技術に関する留意点を述べる。図４のフローチャートでは、ステップＳ１２において、特定した温度差と応力の組（ｄＴ、Ｆ）が「ダメージ有」の領域に属するか、あるいは、「ダメージ無」の領域に属するかを判定した。このステップＳ１２に代えて、「ダメージ無」の領域に属するメッシュ要素の最大カウント値（疲労限界値）に無限大を設定してもよい。即ち、そのメッシュ要素では疲労度が常にゼロとなる。そのようなアルゴリズムを採用すると、ステップＳ１２の分岐判断が不要となる。
【００４０】
上述したバッテリ劣化監視処理は、各ステップによる一連の情報処理を同じタスクにより約１秒周期で実行するが、例えば、電流計測処理（Ｓ２）、温度計測処理（Ｓ４）、充電率算出処理（Ｓ６）及び応力推定処理（Ｓ８）による一連の処理、又は、温度計測処理（Ｓ４）及び温度差算出処理（Ｓ１０）による一連の処理を、疲労有無判定処理（Ｓ１２）を含めたそれ以降の各処理（Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４）とは別のタスクにより実行しても良い。この場合、電流計測処理（Ｓ２）、温度計測処理（Ｓ４）、充電率算出処理（Ｓ６）及び応力推定処理（Ｓ８）による一連の処理、並びに、温度計測処理（Ｓ４）及び温度差算出処理（Ｓ１０）による一連の処理は、約１秒周期で実行し、疲労有無判定処理（Ｓ１２）を含めたそれ以降の各処理（Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４）は、約１秒周期若しくはそれ以上の周期で実行する。これにより、一つのタスクに要する情報処理の時間が減るため、バッテリ監視ＥＣＵ２０を構成するマイクロコンピュータの処理の負担が軽減する。図４のフローチャートの実行周期は、例えば１０秒であってもよいし、１０分であってもよい。
【００４１】
また、上述したバッテリ３では、バッテリケースの通気口３ａに隣接して収容される電池セル１０に温度センサ２３を備え、通気口３ａの近傍以外の他の電池セル１０については温度センサ２３を備えない構成にしたが、通気口３ａの近傍以外に他の電池セル１０にも温度センサ２３を備える構成や、バッテリケースに収容される全ての電池セル１０に温度センサ２３を備える構成にしても良い。それらの場合には、各温度センサ２３ごとに上述したバッテリ劣化監視処理を適用して、いずれか１つの電池セル１０について外装フィルム１３が疲労限界を超えていると判定された場合には（Ｓ２２：限界超）、外装フィルム１３の疲労に起因したバッテリ３の交換時期である旨を示す信号をダイアグ情報として車両制御ＥＣＵ３０に出力する。これにより、通気口３ａの近傍以外の他の電池セル１０についても外装フィルム１３が疲労限界を判定できるので、外装フィルム１３の疲労に起因したバッテリ３の交換時期の精度が向上する。
【００４２】
応力推定処理（Ｓ８）が第１ステップの一例に相当する。メッシュ要素特定処理（Ｓ１４）が第２ステップの一例に相当する。カウンタ加算処理（Ｓ１６）が第３ステップの一例に相当する。疲労度算出処理（Ｓ１８）が第４ステップの一例に相当する。総和算出処理（Ｓ２０）により算出された破断確率の総和が「疲労度割合の総和」の一例に相当する。疲労限界判定処理（Ｓ２２）が第５ステップの一例に相当する。
【００４３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４４】
２：ハイブリッド
３：バッテリ
３ａ：通気口
４：システムメインリレー
５：ＰＣＵ
６：エンジン
８：モータ
９：車軸
１０：電池セル
１１：電極体
１３：外装フィルム
１５：セルケース
１６：正電極端子
１７：負電極端子
１８：電解液
２０：バッテリ監視ＥＣＵ
２１：電流センサ
２３：温度センサ
３０：車両制御ＥＣＵ
【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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