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公開番号2025157957
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024060340
出願日2024-04-03
発明の名称電池劣化診断方法及び電池劣化診断装置
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H01M 10/42 20060101AFI20251008BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】セル加圧力を増大させるべきか否かを適切に判断し得る方法を提供すること。
【解決手段】積層された複数の発電要素を備える電池スタックに積層方向からセル加圧力を付与する加圧機構の、セル加圧力の変更の要否を判断する電池劣化診断方法において、コントローラが、発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の増減を推定し、有効界面積が減少していると推定した場合はセル加圧力を増大させる必要があると判断し、減少していないと推定した場合はセル加圧力を変化させる必要がないと判断することを特徴とする電池劣化診断方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
積層された複数の発電要素を備える電池スタックに積層方向からセル加圧力を付与する加圧機構の、前記セル加圧力の変更の要否を判断する電池劣化診断方法において、
コントローラが、
前記発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、
前記電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の増減を推定し、
前記有効界面積が減少していると推定した場合は前記セル加圧力を増大させる必要があると判断し、減少していないと推定した場合は前記セル加圧力を変化させる必要がないと判断することを特徴とする電池劣化診断方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記電気二重層容量の算出を、電位掃引速度が予め設定した第１閾値以下の場合にのみ実行する、電池劣化診断方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記電気二重層容量の算出を、前記電位掃引速度の時間当たりの変動量が予め設定した第２閾値以下の場合にのみ実行する、電池劣化診断方法。
【請求項４】
請求項１に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記電気二重層容量の算出を、バッテリ温度の時間当たりの変化量が予め設定した第３閾値以下の場合にのみ実行する、電池劣化診断方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記電気二重層容量の算出を、前記電池スタックのセル面内の温度分布が予め設定した第４閾値以下の場合にのみ実行する、電池劣化診断方法。
【請求項６】
請求項１に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記電気二重層容量の算出開始時における実充電率に応じて、前記有効界面積が減少しているか否かの判定に用いる第５閾値を変化させる、電池劣化診断方法。
【請求項７】
請求項１に記載の電池劣化診断方法において、
前記コントローラは、前記有効界面積の減少の度合いが大きいほど、増大後の前記セル加圧力として大きな値を設定する、電池劣化診断方法。
【請求項８】
積層された複数の発電要素を備える電池スタックに積層方向からセル加圧力を付与する加圧機構の、前記セル加圧力の変更の要否を判断する電池劣化診断装置において、
前記発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出する電気二重層容量算出部と、
前記電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の増減を推定する増減推定部と、
前記有効界面積が減少していると推定した場合は前記セル加圧力を増大させる必要があると判断し、減少していないと推定した場合は前記セル加圧力を変化させる必要がないと判断する劣化診断部と、
を備えることを特徴とする電池劣化診断装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層された複数の発電要素を備える電池スタックに積層方向から圧力を付与する加圧機構の、加圧力の変更の要否を判断する電池劣化診断方法及び電池劣化診断装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
二次電池の電解質と電極との接合面の面積（以下、有効界面積ともいう）を確保するために、電池スタックに対して積層方向から圧力を付与し得る加圧機構を用いて、二次電池の劣化状態に応じて付与する圧力を変化させる方法が知られている。例えば、充放電の繰り返しにより活物質と電解質との間で剥離が生じて有効界面積が減少した場合に、付与する圧力（以下、セル加圧力ともいう）を増大させることにより、活物質と電解質との密着性を向上させて有効界面積を回復させることができる。ただし、セル加圧力を不必要に増大させると、クリープによる電極材のはみ出しやデンドライトの発生等によって短絡が生じるおそれがある。したがって、上記方法においては二次電池の劣化状態を正確に把握することが重要である。二次電池の劣化状態の診断方法として、特許文献１には、交流インピーダンス法によって測定される交流インピーダンスをパラメータとして二次電池の劣化状態を診断する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／２５５５５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、交流インピーダンスは正負極の抵抗の合計であり、さらには有効界面積以外の要素（例えば電極材料の化学的な劣化等）も増減に影響を与える。このため、上記文献の劣化診断方法により交流インピーダンスの増大をもって劣化していると判定してセル加圧力を増大させると、交流インピーダンスの増大の原因が有効界面積以外の要素であった場合には上述した短絡が生じるおそれがある。つまり、上記文献の方法では、有効界面積が減少しているか否かを判断できないので、セル加圧力を増大させるべきか否かを適切に判断することが難しい。
【０００５】
そこで本発明は、セル加圧力を増大させるべきか否かを適切に判断し得る方法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】
【０００６】
本発明のある態様によれば、積層された複数の発電要素を備える電池スタックに積層方向からセル加圧力を付与する加圧機構の、セル加圧力の変更の要否を判断する電池劣化診断方法が提供される。この方法では、コントローラが、発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の増減を推定し、有効界面積が減少していると推定した場合はセル加圧力を増大させる必要があると判断し、減少していないと推定した場合はセル加圧力を変化させる必要がないと判断する。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、セル加圧力を増大させるべきか否かを適切に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、電池制御システムの概略構成図である。
図２は、二次電池の概略構成図である。
図３は、電池の劣化のメカニズムを説明するための三次元電極の模式図である。
図４は、充放電を切り替えた場合の電圧及び電流のタイムチャートである。
図５は、セル加圧力の違いによる電気二重層容量Ｃ
ｄｌ
の違いを示す図である。
図６は、劣化診断のフローチャートである。
図７は、充放電と体積の膨張収縮との関係について示す図である。
図８は、ＳＯＣと電気二重層容量Ｃ
ｄｌ
との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る劣化診断を行う電池制御システム１００の概略構成図である。図２は、電池制御システム１００に含まれる二次電池１の概略構成図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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