(57)【要約】【課題】セルの劣化を推定するための二次電池システムのコストを低減する。【解決手段】二次電池システム２０は、電極体７０を含むセル１０２の劣化を判定するためのシステムである。二次電池システム２０は、電極体７０の中央部Ｃにおける面圧値ＰＣ、および電極体の左端部Ｌにおける面圧値ＰＬのうちの一方を測定する面圧センサ２４と、面圧値ＰＣ，ＰＬに基づいて、セル１０２の劣化を判定するＥＣＵ３００とを備える。ＥＣＵ３００は、セル１０２の温度ＴＢおよびセル１０２のＳＯＣから定まる電極体７０全体の圧力（全面圧値ＰＴ）と、面圧センサ２４により測定された圧力とから、面圧値ＰＣおよび面圧値ＰＬのうちの他方を推定して、面圧値ＰＣと面圧値ＰＬとを比較することにより、セル１０２の劣化を判定する。【選択図】図１１
2015153509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルの劣化を判定するための二次電池システムであって、
前記セルは、正極と、負極と、非水電解液とを有する電極体を含み、
前記二次電池システムは、
前記電極体の中央部における第１の圧力、および前記電極体の端部における第２の圧力のうちの一方を測定する測定部と、
前記第１および第２の圧力に基づいて、前記セルの劣化を判定する判定部とを備え、
前記判定部は、前記セルの温度および前記セルの充電状態から定まる前記電極体全体の圧力と、前記測定部により測定された圧力とから、前記第１および第２の圧力のうちの他方を推定して、前記第１の圧力と前記第２の圧力とを比較することにより、前記セルの劣化を判定する、二次電池システム。
【請求項２】
前記判定部は、
前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも大きい場合には、前記セルに放電過多による劣化が生じている判定する一方で、
前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも小さい場合には、前記セルに充電過多による劣化が生じていると判定する、請求項１に記載の二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムに関し、特に、セルの劣化を判定するための二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハイブリッド車または電気自動車などに搭載されるバッテリは、複数のセルを含む。これらのセルでは、電極体の劣化に伴なって各セルの内部抵抗が増加する。このような内部抵抗の増加を引き起こす要因の１つとして、ハイレート劣化が知られている。ハイレート劣化は、主に電解液中の塩濃度の偏りにより生じる現象であり、たとえば充放電電流が比較的大きい場合に生じ易い。
【０００３】
ハイレート劣化では、充放電が繰り返されるに従ってセル内の圧力が上昇して、セルが膨張する場合がある。ハイレート劣化が生じているか否かを判定するために、セルに面圧センサを設置して、セルの膨らみを検出することが提案されている。たとえば特開２０１３−１２２９０７号公報（特許文献１）に開示された電池システムでは、セル内の電極体の中央部の面圧および端部の面圧に基づいて、内部抵抗の増加が引き起こされているか否かが判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２２９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された電池システムでは、中央部の面圧および端部の面圧の双方が測定される。そのため、特許文献１には、中央部および端部全体の圧力分布を測定可能な大型の面圧センサを設置することが記載されている。しかしながら、一般に面圧センサは高価であるため、大型の面圧センサを設置するとコストが増大してしまう。
【０００６】
本発明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、セルの劣化を判定するための二次電池システムのコストを低減する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従う二次電池システムは、セルの劣化を判定するためのシステムである。セルは、正極と、負極と、非水電解液とを有する電極体を含む。二次電池システムは、電極体の中央部における第１の圧力、および電極体の端部における第２の圧力のうちの一方を測定する測定部と、第１および第２の圧力に基づいて、セルの劣化を判定する判定部とを備える。判定部は、セルの温度およびセルの充電状態から定まる電極体全体の圧力と、測定部により測定された圧力とから、第１および第２の圧力のうちの他方を推定して、第１の圧力と第２の圧力とを比較することにより、セルの劣化を判定する。
【０００８】
上記構成によれば、電極体全体の圧力は、セルの温度およびセルの充電状態から算出される。たとえば矩形平面の電極体を３等分した場合には、中央部の第１の圧力と、端部の第２の圧力の２倍とを加算すると、電極体全体の圧力となるという関係が成立する。そのため、第１および第２の圧力のうちの一方が測定されると、上記の関係から他方を推定することができる。たとえば第１の圧力が測定される場合には、その測定値と電極体全体の圧力の算出値とから、第２の圧力を推定することができる。あるいは、第２の圧力が測定される場合には、その測定値と電極体全体の圧力の算出値とから、第１の圧力を推定することができる。セルが膨張すると第１の圧力と第２の圧力とが異なるので、その圧力差を求めることで劣化を判定することが可能である。上記の構成によれば、劣化判定のための測定部は中央部および端部のいずれか一方のみに設ければよいので、測定部のサイズを小さくできる。したがって、コストを低減することができる。
【０００９】
好ましくは、判定部は、第１の圧力が第２の圧力よりも大きい場合には、セルに放電過多による劣化が生じていると判定する一方で、第１の圧力が第２の圧力よりも小さい場合には、セルに充電過多による劣化が生じていると判定する。
【００１０】
上記構成によれば、第１および第２の圧力の大小関係を比較することにより、セルの劣化が充電過多により生じたものなのか放電過多により生じたものなのかを判定することができる。この判定結果に基づいて適切な処理をさらに実行することによって、セルのさらなる劣化を抑制することができる。たとえば、セルの劣化が充電過多により生じたものである場合には、セルへの充電電流を制限することにより充電が抑制されるので、セルの劣化を抑制することができる。あるいは、セルの劣化が放電過多により生じたものである場合には、セルからの放電電流を制限することにより放電が抑制されるので、セルの劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セルの劣化を判定するための二次電池システムのコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る二次電池システムを搭載した車両の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示すバッテリ１０の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２に示すセル１０２の構成をより詳細に説明するための透視斜視図である。
【図４】図３に示す電池ケース５０内に収容される電極体を示す図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図３に示す平面７８について詳細に説明するための平面図である。
【図７】正常状態における平面７８上のＳＯＣおよび面圧の分布を概念的に示す図である。
【図８】充電過多によるハイレート劣化状態におけるＳＯＣ分布および圧力分布を概念的に示す図である。
【図９】放電過多によるハイレート劣化状態におけるＳＯＣ分布および圧力分布を概念的に示す図である。
【図１０】電池温度ＴＢとＳＯＣと全面圧値ＰＴとの間の関係の一例を示す図である。
【図１１】セルのハイレート劣化を判定するための処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明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。
【００１４】
本実施の形態において、二次電池システムは、たとえばハイブリッド車または電気自動車などの車両に搭載される。ただし、二次電池システムの用途は車両用に限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池システムを搭載した車両の構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、バッテリ１０と、二次電池システム２０と、ＳＭＲ（System  Main  Relay）３１，３２と、コンバータ４１と、インバータ４２と、モータジェネレータ４３と、駆動輪４４とを備える。二次電池システム２０は、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３と、面圧センサ２４と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３００とを含む。
【００１６】
ＥＣＵ３００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、図示せず）と、メモリ３１０と、バッファ（図示せず）とを有する。ＥＣＵ３００は、各センサから送られる信号、ならびにメモリ３１０に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両１が所望の状態となるように機器類を制御する。
【００１７】
バッテリ１０は、モータジェネレータ４３に電力を供給する。バッテリ１０は、充電可能な二次電池である。本実施の形態では、バッテリ１０としてリチウムイオン電池が採用される。
【００１８】
バッテリ１０には、電圧センサ２１と、電流センサ２２と、温度センサ２３とが設けられる。電圧センサ２１は、バッテリ１０の電圧ＶＢを検出する。電流センサ２２は、バッテリ１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ２３は、バッテリ１０の温度ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、各センサの検出結果に基づいて、バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ：State  Of  Charge）を推定する。なお、ＳＯＣの推定には公知の各種方法を利用できるため、ここでは詳細な説明は繰り返さない。
【００１９】
バッテリ１０には、面圧センサ２４（測定部）がさらに設けられる。面圧センサ２４は、設置面の圧力（面圧）を検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。面圧センサ２４には、たとえばシート状またはフィルム状のタクタイルセンサを採用することができるが、これに限定されるものではない。面圧センサ２４の形態および設置箇所については後に詳細に説明する。
【００２０】
ＳＭＲ３１は、バッテリ１０の正極（図示せず）とコンバータ４１とを結ぶ経路に設けられる。ＳＭＲ３２は、バッテリ１０の負極（図示せず）とコンバータ４１とを結ぶ経路に設けられる。ＳＭＲ３１，３２の各々は、ＥＣＵ３００の制御によって、バッテリ１０とコンバータ４１との間の導通／遮断を切り替える。
【００２１】
コンバータ４１は、バッテリ１０からの直流電力を昇圧して、インバータ４２に供給する。インバータ４２は、コンバータ４１からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ４３に供給する。モータジェネレータ４３は、たとえば永久磁石がロータ（いずれも図示せず）に埋設された三相交流電動発電機である。モータジェネレータ４３は、インバータ４２からの交流電力を用いて、駆動輪４４を駆動させるための駆動力を生成する。
【００２２】
また、モータジェネレータ４３は、回生制動時には発電することも可能である。モータジェネレータ４３で発電された交流電力はインバータ４２に供給される。インバータ４２は、モータジェネレータ４３からの交流電力を直流電力に変換して、コンバータ４１に供給する。コンバータ４１は、インバータ４２からの直流電力を降圧して、バッテリ１０に供給する。これにより、バッテリ１０が充電される。
【００２３】
図２は、図１に示すバッテリ１０の構成を概略的に示す図である。図２を参照して、バッテリ１０は、たとえば配列されたセル１０１〜１０３を含む。セル１０１〜１０３の配列方向をｙ軸に定める。セル１０１〜１０３の高さ方向をｚ軸に定める。ｙ軸およびｚ軸に直行する方向をｘ軸に定める。
【００２４】
セル１０１〜１０３は一般的には互いに等しく構成されているため、以下では代表的にセル１０２について説明する。セル１０２には、セル１０１に隣接する面に面圧センサ２４が設置される。
【００２５】
なお、図２では３つのセルのみが示されているが、その数は特に限定されない。一般に車両に搭載されるバッテリでは、より多く（たとえば数十〜１００個程度）のセルが配列される。ただし、セル数は１であってもよい。
【００２６】
図３は、図２に示すセル１０２の構成をより詳細に説明するための透視斜視図である。図４は、図３に示す電池ケース５０内に収容される電極体を示す図である。図５は、図３のＶ―Ｖ線に沿う断面図である。
【００２７】
図３〜図５を参照して、セル１０２は、略直方体形状の電池ケース５０を有する。電池ケース５０の上面（ｚ軸方向上方の面）は蓋体５２で封じられている。蓋体５２には、外部接続用の正極端子６０および負極端子６２が設けられている。正極端子６０および負極端子６２の各々の一端は、蓋体５２から外部に突出している。正極端子６０および負極端子６２の各々の他端は、電池ケース５０内部において、内部正極端子６４および内部負極端子６６にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２８】
電池ケース５０の側面は、面５４と面５６とから構成されている。面５４は、セル１０１〜１０３の配列方向（ｙ軸方向）に互いに対向する２つの側面である。面５４は、相対的に広い幅Ｗｘを有する。一方、面５６は、セル１０１〜１０３の配列方向および高さ方向に直行する方向（ｘ軸方向）に互いに対向する２つの側面である。面５６は、相対的に狭い幅Ｗｙを有する（Ｗｘ＞Ｗｙ）。面圧センサ２４は、セル１０２とセル１０２に隣接する他のセル（図２のセル１０１）との間において、セル１０２の面５４上に設置される。
【００２９】
電池ケース５０の内部には電極体７０が収容される。電極体７０は、セパレータ７６を介して積層された正極シート７２（正極）および負極シート７４（負極）が筒状に捲回された捲回体形状を有する。セパレータ７６は、正極シート７２に設けられた正極活物質層（図示せず）と、負極シート７４に設けられた負極活物質層（図示せず）との双方に接するように設けられている。セパレータ７６には空孔が形成されており、この空孔内に電解質（非水電解液）が含浸される。これにより、正極シート７２と負極シート７４との間に導電経路が生成される。
【００３０】
さらに、捲回体形状を有する電極体７０は押しつぶされる。これにより、電極体７０には平面７８（図３および図４に破線で示す）が形成されている。電極体７０は、平面７８が面５４と略平行になるように電池ケース５０内に配置されている。
【００３１】
図６は、図３に示す平面７８について詳細に説明するための図である。図６を参照して、平面７８は、平面７８に垂直な方向（ｙ軸方向）から平面視したときに、たとえば矩形形状を有する。そのため、平面７８は対称軸Ｌｚに関して線対称である。
【００３２】
平面７８は、奇数個の領域に仮想的に分割可能である。本実施の形態では、平面７８は、中央部Ｃ、左端部Ｌおよび右端部Ｒの３つの領域に仮想的に分割される。以下、左端部Ｌおよび右端部Ｒを包括的に「端部」とも称する。
【００３３】
中央部Ｃは、左端部Ｌと右端部Ｒとの間に挟まれた領域である。対称軸Ｌｚは中央部Ｃを通る。左端部Ｌおよび右端部Ｒは、中央部Ｃよりも端部側の領域であり、対称軸Ｌｚに関して互いに線対称の位置に定められる。そのため、左端部Ｌの面積と右端部Ｒの面積とは等しい。なお、図３および図６に示すように、本実施の形態では、各領域の面積は等しい。ただし、中央部Ｃの面積は、左端部Ｌおよび右端部Ｒの面積と異なってもよい。
【００３４】
面圧センサ２４は、電池ケース５０の面５４上に設置される。面圧センサ２４の設置箇所は、中央部Ｃ、左端部Ｌおよび右端部Ｒのうちのいずれか１つに対応する箇所である。本実施の形態では、面圧センサ２４（図３に一点鎖線で示す）は、中央部Ｃに対応する箇所に設置される。
【００３５】
平面７８は面５４と略平行に配置されるので、電極体７０が平面７８に垂直な方向（ｙ軸方向）に膨張すると、面５４も同一方向に膨張する。そのため、面５４の圧力分布は、平面７８の圧力分布を反映したものになる。したがって、面圧センサ２４を面５４に設置することにより、中央部Ｃの圧力分布を取得することができる。このように、面圧センサ２４は、中央部Ｃ、左端部Ｌおよび右端部Ｒの圧力分布のうちのいずれか１つを測定するように設けられる。
【００３６】
中央部Ｃの圧力分布の取得方法についてより詳細に説明する。面圧センサ２４は、マトリックス状に配置された複数（たとえば数百個程度）のセンサ素子（図示せず）を含む。ＥＣＵ３００は、左端部Ｌから右端部Ｒへと向かう方向（ｘ軸方向）に沿って、中央部Ｃを短冊状の領域Ｃ１〜Ｃｎに仮想的にさらに分割する。そして、ＥＣＵ３００は、領域Ｃ１〜Ｃｎ毎に、その領域内のセンサ素子からの測定値を加算する。これにより、ＥＣＵ３００は、中央部Ｃのｘ軸方向に沿った圧力分布を取得することができる。
【００３７】
以上のような構成を有する二次電池システム２０において、セル１０２ではハイレート劣化が生じる場合がある。ハイレート劣化は、充放電電流が比較的大きい場合に生じ易い。充電電流が比較的大きい状態で充電が高頻度に行なわれるか、あるいは長時間行なわれると、充電過多によるハイレート劣化が生じ得る。一方、放電電流が比較的大きい状態でが高頻度に行なわれるか、あるいは長時間行なわれると、放電過多によるハイレート劣化が生じ得る。
【００３８】
本発明者らが研究したところ以下の現象を見出した。ハイレート劣化状態では、電極体７０内に蓄えられた電力量に平面７８の領域間で偏り（ムラ）が生じる。本明細書では、電極体７０内に局所的な部分の充電状態を「ＳＯＣ」と称することとする。電力量が相対的に大きい領域のＳＯＣは高くなる一方で、電力量が相対的に小さい領域のＳＯＣは低くなる。さらに、ＳＯＣが高い領域では圧力も高くなる一方で、ＳＯＣが低い領域では圧力も低くなる。つまり、ＳＯＣ分布と圧力分布とは一定程度一致する。
【００３９】
図７は、正常状態（ハイレート劣化が生じる前の状態）におけるＳＯＣ分布および圧力分布を概念的に示す図である。図８は、充電過多によるハイレート劣化が生じている場合におけるＳＯＣ分布および圧力分布を概念的に示す図である。図９は、放電過多によるハイレート劣化が生じている場合におけるＳＯＣ分布および圧力分布を概念的に示す図である。図７〜図９を参照して、横軸は、ｘ軸方向（図６参照）に沿った平面７８上の位置を表わす。縦軸はＳＯＣおよび圧力を表わす。
【００４０】
正常状態（図７参照）では、平面７８上で電極体７０のＳＯＣの偏りは生じていないので、ＳＯＣは領域間でほぼ等しい。そのため、圧力も領域間でほぼ等しい。つまり、平面７８上のＳＯＣ分布および圧力分布は平坦である。
【００４１】
これに対し、充電過多によるハイレート劣化が生じている場合（図８参照）には、中央部ＣのＳＯＣが端部（左端部Ｌおよび右端部Ｒ）のＳＯＣと比べて相対的に低くなる。その結果、中央部Ｃの圧力は、端部の圧力よりも低くなる。また、図８および図９では、正常状態におけるＳＯＣ分布および圧力分布をそれぞれ破線Ｌ１，Ｌ２で示す。充電過多によるハイレート劣化が生じている場合には、正常状態との比較において、中央部Ｃの圧力が小さくなっている一方で、端部の圧力は大きくなっていることが分かる。さらに、充電過多によるハイレート劣化が生じている場合のｘ軸方向に沿った圧力の平均値は、正常状態における圧力とほぼ等しいことが分かる。
【００４２】
一方、放電過多によるハイレート劣化が生じている場合（図９参照）には、中央部ＣのＳＯＣが端部のＳＯＣと比べて相対的に高くなる。その結果、中央部Ｃの圧力は、端部の圧力よりも高くなる。また、正常状態との比較において、中央部Ｃの圧力が大きくなっている一方で、端部の圧力は小さくなっていることが分かる。さらに、放電過多によるハイレート劣化が生じている場合のｘ軸方向に沿った圧力の平均値は、正常状態における圧力とほぼ等しいことが分かる。
【００４３】
以上のように、正常状態と、充電過多によるハイレート劣化状態と、放電過多によるハイレート劣化状態とを比較すると、電極体の平面７８上の圧力分布が異なる。ＥＣＵ３００（判定部）は、この現象を利用することで、セルにハイレート劣化が生じているか否かを判定することができる。さらに、ＥＣＵ３００は、ハイレート劣化が生じている場合に、圧力分布の形状に基づいて、そのハイレート劣化が充電過多に起因するものなのか放電過多に起因するものなのかを判定することができる。
【００４４】
また、電極体における電力量の偏りは、セルの充放電中のみに生じるものでもなく、セルの充放電終了後に直ちに解消されるものでもない。したがって、ＥＣＵ３００は、充放電終了後にある程度の時間が経過した後（たとえば車両１をある程度の時間放置した後）であっても、圧力分布に基づいてセルの劣化を判定することができる。
【００４５】
本実施の形態においては、図３〜図５で説明したように、面圧センサ２４は、中央部Ｃ、左端部Ｌおよび右端部Ｒのうちのいずれか１つの領域（図３では中央部Ｃ）のみに設置される。この場合に、面圧センサ２４が設置されない領域（図３では左端部Ｌおよび右端部Ｒ）の圧力は、以下のように推定することができる。
【００４６】
本実施の形態では、面圧センサ２４は多数のセンサ素子を含む。中央部Ｃ内のすべてのセンサ素子からの測定結果を加算した値を面圧値ＰＣと表わす。また、面圧センサ２４と同一の構成を有する面圧センサを左端部Ｌおよび右端部Ｒにも設置したと仮定して、左端部Ｌ内の全センサ素子からの測定結果の加算値を面圧値ＰＬと表わす。右端部Ｒ内の全センサ素子からの測定結果の加算値を面圧値ＰＲと表わす。
【００４７】
平面７８全体の圧力（仮に平面７８全体に面圧センサを設置した場合、すべてのセンサ素子からの測定結果の加算値）を全面圧値ＰＴと表すと、全面圧値ＰＴは、面圧値ＰＬ，ＰＣ，ＰＲの和として表わされる。すなわち、下記の式（１）が成立する。
【００４８】
ＰＴ＝ＰＬ＋ＰＣ＋ＰＲ                                          ・・・（１）
上述のように、左端部Ｌと右端部Ｒとは線対称であるため、面圧値ＰＬと面圧値ＰＲとは等しい（ＰＬ＝ＰＲ）。したがって、式（１）から下記の式（２）が導出される。
【００４９】
ＰＬ＝（ＰＴ−ＰＣ）／２                                        ・・・（２）
電極体７０は、セル１０２の温度ＴＢおよびＳＯＣの上昇あるいは低下に応じて、膨張したり収縮したりする。そのため、正常状態の全面圧値ＰＴは、セル１０２の温度ＴＢおよびＳＯＣによって変化する。ＥＣＵ３００のメモリ３１０は、セル１０２の温度ＴＢとＳＯＣと全面圧値ＰＴとの間の関係を、たとえばマップとして予め記憶している。
【００５０】
図１０は、セル１０２の温度ＴＢとＳＯＣと全面圧値ＰＴとの間の関係を表わすマップの一例を示す図である。ＥＣＵ３００は、温度センサ２３からセル１０２の温度ＴＢを取得するとともに、セル１０２の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢからＳＯＣを推定する。そして、ＥＣＵ３００は、図１０に示すマップに従って、セル１０２の温度ＴＢおよびＳＯＣから全面圧値ＰＴを算出する。ただし、全面圧値ＰＴの算出方法はマップを用いるものに限られず、たとえば所定の関数を用いて算出してもよい。
【００５１】
このように、ＥＣＵ３００は、面圧センサ２４を用いて面圧値ＰＣを測定する。さらに、ＥＣＵ３００は、セル１０２の温度ＴＢおよびセル１０２全体のＳＯＣに基づいて、セル１０２の正常状態における全面圧値ＰＴを算出する。そして、ＥＣＵ３００は、式（２）に従って面圧値ＰＬ（および面圧値ＰＲ）を算出する。
【００５２】
なお、面圧センサ２４を中央部Ｃに代えて左端部Ｌ（または右端部Ｒ）に設置してもよい。式（２）から下記の式（３）が導出される。したがって、左端部Ｌの面圧値ＰＬを測定する場合も、上述の説明と同様に、全面圧値ＰＴおよび面圧値ＰＬに基づいて面圧値ＰＣを推定することができる。
【００５３】
ＰＣ＝ＰＴ−２×ＰＬ                                            ・・・（３）
図１１は、セルのハイレート劣化を判定するための処理を示すフローチャートである。図１１を参照して、このフローチャートは、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎に実行される。なお、このフローチャートの各ステップは、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
【００５４】
ステップＳ１０において、ＥＣＵ３００は、面圧センサ２４により中央部Ｃの面圧値ＰＣを測定する。また、ＥＣＵ３００は、温度センサ２３からセル１０２の温度ＴＢを取得するとともに、セル１０２の電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢからセル１０２のＳＯＣを推定する（ステップＳ２０）。さらに、ＥＣＵ３００は、たとえば図１０に示すマップに従って、温度ＴＢおよびＳＯＣから全面圧値ＰＴを算出する（ステップＳ３０）。なお、ステップＳ１０とステップＳ２０，Ｓ３０とは処理の順序を入れ替えてもよい。
【００５５】
ステップＳ４０において、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１０で測定した面圧値ＰＣ、およびステップＳ３０で算出した全面圧値ＰＴから、式（２）に従って面圧値ＰＬを算出する。
【００５６】
ステップＳ５０において、ＥＣＵ３００は、面圧値ＰＣと面圧値ＰＬとの大小関係を比較する。面圧値ＰＣが面圧値ＰＬ未満の場合（ステップＳ５０においてＰＣ＜ＰＬ）には、処理はステップＳ６０に進められる。ステップＳ６０において、ＥＣＵ３００は、セル１０２では充電過多によるハイレート劣化が生じていると判定する（図８参照）。そのため、ＥＣＵ３００は、セル１０２への充電電流を制限する（ステップＳ６５）。これにより、セル１０２の充電が抑制されるので、充電過多によるハイレート劣化のさらなる進行を抑制することができる。
【００５７】
これに対し、面圧値ＰＣが面圧値ＰＬよりも大きい場合（ステップＳ５０においてＰＣ＞ＰＬ）には、処理はステップＳ７０に進められる。ステップＳ７０において、ＥＣＵ３００は、セル１０２では放電過多によるハイレート劣化が生じていると判定する（図９参照）。そのため、ＥＣＵ３００は、セル１０２からの放電電流を制限する（ステップＳ７５）。これにより、セル１０２の放電が抑制されるので、放電過多によるハイレート劣化のさらなる進行を抑制することができる。
【００５８】
なお、面圧値ＰＣと面圧値ＰＬとが等しい場合（ステップＳ５０においてＰＣ＝ＰＬ）には、処理はステップＳ８０に進められる。ステップＳ８０において、ＥＣＵ３００は、セル１０２ではハイレート劣化は生じていないと判定する（図７参照）。ステップＳ６５，Ｓ７５，Ｓ８０のいずれかの処理が終わると、図１１に示す一連の処理が終了する。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、面圧センサを中央部Ｃ、左端部Ｌおよび右端部Ｒのうちのいずれか１つに設置すれば、面圧センサが設置されていない領域についても圧力を推定することができる。そのため、平面全体に面圧センサを設置する場合と比べて、面圧センサのサイズ（または設置数）を小さくすることができる。したがって、コストを低減することができる。
【００６０】
なお、面圧値ＰＣ，ＰＬ，ＰＲの各々は、対応する領域内のすべてのセンサ素子からの測定値の加算値であると説明した。しかし、面圧値ＰＣ，ＰＬ，ＰＲは、圧力を領域間で比較可能な値であれば、これに限定されるものではない。たとえば、中央部Ｃの面積と端部の面積とが異なる場合には、面圧値ＰＣ，ＰＬ，ＰＲの各々は、対応する領域内のセンサ素子からの測定値の平均値または中央値等であることが好ましい。また、センサ素子の数は１であってもよい。
【００６１】
さらに、本実施の形態では平面７８を３つの領域に分割したが（図３参照）、平面７８の分割数はこれに限定されない。分割数は奇数であれば３以外であってもよい。たとえば、平面７８を５つの領域に仮想的に分割する場合には、５つの領域のうちの少なくとも２つの領域（ただし、互いに線対称ではない領域）に面圧センサを設置すればよい。より具体的に説明すると、端部側から順に領域Ｌ２，Ｌ１，Ｃ，Ｒ１，Ｒ２と表わす場合に、領域Ｌ１と領域Ｒ１との組合せおよび領域Ｌ２と領域Ｒ２との組合せを除く、いずれか２つの領域に面圧センサを設置すればよい。
【００６２】
また、図７ではセルの正常状態では圧力分布が平坦であると説明したが、正常状態であっても圧力分布が完全には平坦でないことも考えられる。そのため、ＥＣＵ３００のメモリ３１０は、初期状態（たとえばバッテリの製造時の状態）の圧力分布を予め記憶しておいてもよい。測定された圧力分布と初期状態の圧力分布とを比較することにより、初期状態を基準とした測定結果の変化量を算出することができる。これにより、ハイレート劣化の判定精度を向上させることができる。
【００６３】
さらに、面圧値ＰＣと面圧値ＰＬとの大小関係を比較する際には、面圧センサの測定誤差を考慮して、不感帯の範囲を設定してもよい。ＥＣＵ３００は、たとえば面圧値ＰＣが面圧値ＰＬよりも所定値ΔＰ以上小さい（ＰＣ≦ＰＬ−ΔＰ）場合に処理をステップＳ６０に進め、面圧値ＰＣが面圧値ＰＬよりも所定値ΔＰ以上大きい（ＰＣ≧ＰＬ＋ΔＰ）場合に処理をステップＳ７０に進める。この場合、面圧値ＰＣが面圧値ＰＬの所定値ΔＰで定められる範囲内（ＰＬ−ΔＰ＜ＰＣ＜ＰＬ＋ΔＰ）の場合に、処理はステップＳ８０に進められる。
【００６４】
最後に、図１を再び参照して、本実施の形態について総括する。二次電池システム２０は、セル１０２の劣化を判定するためのシステムである。セル１０２は、正極シート７２と、負極シート７４と、非水電解液（図示せず）とを有する電極体７０を含む。二次電池システム２０は、電極体７０の中央部Ｃにおける面圧値ＰＣ、および電極体の左端部Ｌ（または右端部Ｒ）における面圧値ＰＬ（または面圧値ＰＲ）のうちの一方を測定する面圧センサ２４と、面圧値ＰＣ，ＰＬに基づいて、セル１０２の劣化を判定するＥＣＵ３００とを備える。ＥＣＵ３００は、セル１０２の温度ＴＢおよびセル１０２のＳＯＣから定まる電極体７０全体の圧力（全面圧値ＰＴ）と、面圧センサ２４により測定された圧力とから、面圧値ＰＣおよび面圧値ＰＬのうちの他方を推定して、面圧値ＰＣと面圧値ＰＬとを比較することにより、セル１０２の劣化を判定する。
【００６５】
好ましくは、ＥＣＵ３００は、面圧値ＰＣが面圧値ＰＬよりも大きい場合には、セル１０２に放電過多によるハイレート劣化が生じている判定する一方で、面圧値ＰＣが面圧値ＰＬよりも小さい場合には、セル１０２に充電過多によるハイレート劣化が生じていると判定する。
【００６６】
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。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、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】
【００６７】
１  車両、１０  二次電池システム、２１  電圧センサ、２２  電流センサ、２３  温度センサ、２４  面圧センサ、４１  コンバータ、４２  インバータ、４３  モータジェネレータ、５０  電池ケース、５８  蓋体、６０，  正極端子、６２  負極端子、６４  内部正極端子、６６  内部負極端子、７０  電極体、７２  正極シート、７４  負極シート、７６  セパレータ、７８  平面、８０  開口端、１００  バッテリ、１０１〜１０３  セル、３００  ＥＣＵ、３１０  メモリ。
【図１】
2015153509.tif 000003
【図２】
2015153509.tif 000004
【図３】
2015153509.tif 000005
【図４】
2015153509.tif 000006
【図５】
2015153509.tif 000007
【図６】
2015153509.tif 000008
【図７】
2015153509.tif 000009
【図８】
2015153509.tif 000010
【図９】
2015153509.tif 000011
【図１０】
2015153509.tif 000012
【図１１】
2015153509.tif 000013