JP6968774B2 - リチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラムに関する。

リチウムイオン電池は、使用により劣化が生じることが知られている。従来、リチウムイオン電池の劣化を抑制する負極材料が開示されている（例えば特許文献１）。

特開２０１５−１６７１１８号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、劣化を抑制するには十分でない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、リチウムイオン電池の劣化をより抑制することができるリチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係るリチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係るリチウムイオン電池の制御装置は、負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の充電または放電を制御する制御装置であって、前記吸蔵度合に関する判定指標を取得する取得部と、前記取得部により取得された判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う制御部とを備える。

（２）：上記（１）の態様において、前記特定領域は、前記ＬｉＣ_１２が支配的な領域である。

（３）：上記（２）の態様において、前記特定領域は、更に前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１８を含む場合があり、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_２７を含まない領域である。

（４）：上記（１）から（３）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含む第１特定領域、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１８を含む第２特定領域、または前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_２７以上の吸蔵度合の構造を含む第３特定領域であると判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う。

（５）：上記（４）の態様において、前記制御部は、前記吸蔵度合が前記第２特定領域であると判定した場合において、前記特定領域に近づく制御を行えないと判定した場合、前記第３特定領域に近づくようには前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う。

（６）：上記（４）または（５）の態様において、前記第１特定領域、前記第２特定領域、前記第３特定領域、前記特定領域の順で、リチウムイオン電池の劣化速度が小さく、前記制御部は、現在の前記吸蔵度合の領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う。

（７）：上記（１）から（６）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、外部系統により前記リチウムイオン電池が充電されている場合に、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電させる制御を行う。

（８）：上記（１）から（７）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、外部系統により前記リチウムイオン電池が充電されている場合に、前記特定領域に対応する充電量を超える充電量に到達する前に前記充電を停止する制御を行う。

（９）：上記（１）から（８）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、前記リチウムイオン電池による電力の供給が休止状態である場合に、前記吸蔵度合が前記特定領域とは異なる領域であると判定した場合、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように、または前記異なる領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う。

（１０）：上記（１）から（９）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、前記リチウムイオン電池が電力を供給している稼働状態である場合に、前記吸蔵度合が前記特定領域とは異なる領域であると判定した場合、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように、または前記異なる領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように、前記吸蔵度合が前記特定領域であると判定した場合よりも積極的に前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う。

（１１）：この発明の一態様に係るリチウムイオン電池の制御装置は、負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の充電または放電を制御する制御装置であって、前記吸蔵度合に関する判定指標を取得する取得部と、前記取得部により取得された判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が第１閾値以上である第１領域と、前記吸蔵度合が前記第１閾値未満であり且つ第２閾値以上である特定領域と、前記吸蔵度合が前記第２未満であり且つ第３閾値以上である第２領域と、前記第３閾値未満である第３領域とのうち、前記吸蔵度合が前記第１領域、第２領域、または第３領域に該当すると判定した場合に、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う制御部とを備える。

（１２）：上記（１）から（１１）の態様のうちいずれかにおいて、前記判定指標は、前記リチウムイオン電池の容量、ＳＯＣ、前記リチウムイオン電池のセル開回路電圧、前記ＳＯＣと前記セル開回路電圧との第１相関関係に基づく指標、または容量と電圧との第２相関関係に基づく指標である。

（１３）：上記（１）から（１２）の態様のうちいずれかにおいて、前記制御部は、更にリチウムイオン電池の劣化度合を加味して、リチウムイオン電池の前記吸蔵度合の領域を特定する。

（１４）：上記（１２）または（１３）の態様において、前記制御部は、予め設定されたリチウムイオン電池の劣化度合に応じた補正係数を用いて、前記判定指標を補正し、前記補正後の判定指標に基づいて、前記吸蔵度合の領域を特定する。

（１５）：上記（１）から（１４）の態様のうちいずれかにおいて、前記リチウムイオン電池において所定のレート以下で定電流充電および定電流放電を実施させる充放電制御を行って、前記充放電制御により取得された情報に基づいて、前記吸蔵度合の領域を判定するためのモデルを生成する生成部を、更に備える。

（１６）：上記（１）から（１５）の態様のうちいずれかにおいて、前記リチウムイオン電池において所定の電流範囲における電圧データを用いて容量と電圧との関係を推定し、推定結果を用いて、前記吸蔵度合の領域を判定するためのモデルを生成する生成部を、更に備える。

（１７）：この発明の一態様に係るリチウムイオン電池の制御方法は、コンピュータが、負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の前記吸蔵度合に関する判定指標を取得し、前記取得した判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行うものである。

（１８）：この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の前記吸蔵度合に関する判定指標を取得させ、前記取得させた判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行わせる。

請求項１〜１８記載の発明によれば、リチウムイオン電池の劣化をより抑制することができる。

蓄電システム１を搭載した電動車両の構成の一例を示す図である。 リチウムイオン電池４０の負極の領域を説明するための図である。 領域Ｂ１について説明するための図である。 領域Ｂ２について説明するための図である。 ＯＣＶ、ＯＣＰ、および放電容量の関係の一例を示す図である。 領域、リチウムイオン電池４０の劣化速度、および負極の電位変化の相関関係を示す図である。 領域の切り替わりについて説明するための図（その１）である。 領域の切り替わりについて説明するための図（その２）である。 領域Ａ、Ｂ１、Ｂ２の切替点を概念的に示す図である。 切替点の特定について説明するための図である。 制御装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 領域の劣化速度と、処理の概要とを示す図である。 劣化前および劣化後の電池の容量と電位との関係の一例を示す図である。 補正処理について説明するための図である。 領域判定部１０６により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 更新部１１０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 更新部１１０により実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 ステップ状に変化する充電電流の一例を示す図である。 内部抵抗値ＲおよびＣＣＶに基づいて推定されたＯＣＶの一例を示す図である。 指定電流範囲の一例を示す図である。 更新部１１０により実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 実施形態の制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明のリチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。

以下の説明では、リチウムイオン電池の制御装置、リチウムイオン電池の制御方法、およびプログラムは、車両に搭載されたリチウムイオン電池を制御するものとして説明するが、これに代えて（或いは加えて）、スマートフォンや、ゲーム機器、発電機が発電する電力を蓄える装置等のリチウムイオン電池が搭載される装置や機器に搭載されたリチウムイオン電池を制御するものであってもよい。

＜第１実施形態＞
［全体構成］
図１は、蓄電システム１を搭載した電動車両の構成の一例を示す図である。蓄電システム１が搭載される電動車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、電動機、或いは電動機とディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関との組み合わせである。電動機は、二次電池の放電電力を使用して動作する。以下の説明では、一例として、電動車両は、エンジンまたは電動機を駆動源とするハイブリッド車両であるものとして説明する。

図１に示すように、蓄電システム１には、例えば、エンジン１０や、モータ２０、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０、リチウムイオン電池４０、駆動輪５０、電流センサ９０、電圧センサ９２、充放電制御部９４、制御装置１００等が搭載される。

エンジン１０は、ガソリンなどの燃料を燃焼させることで動力を出力する内燃機関である。エンジン１０は、例えば、シリンダとピストン、吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射装置、点火プラグ、コンロッド、クランクシャフトなどを備えるレシプロエンジンである。また、エンジン１０は、ロータリーエンジンであってもよい。

モータ２０は、例えば、三相交流発電機である。モータ２０は、例えば、走行用の電動機である。モータ２０は、供給される電力を用いて動力を駆動輪５０に出力する。また、モータ２０は、車両の減速時に車両の運動エネルギを用いて発電する。モータ２０は、車両の駆動と回生を行う。回生とは、モータ２０による発電動作である。なお、モータ２０は、発電用の電動機を含んでいてもよい。発電用の電動機は、例えばエンジン１０により出力される動力を用いて発電する。

ＰＣＵ３０は、例えば、変換器３２と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）３４とを備える。なお、これらの構成要素をＰＣＵ３０として一まとまりの構成としたのは、あくまで一例であり、これらの構成要素は分散的に配置されても構わない。

変換器３２は、例えば、ＡＣ−ＤＣ変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬを介してＶＣＵ３４に接続されている。変換器３２は、モータ２０により発電された交流を直流に変換して直流リンクＤＬに出力したり、直流リンクＤＬを介して供給される直流を交流に変換してモータ２０に供給したりする。

ＶＣＵ３４は、例えば、ＤＣ―ＤＣコンバータである。ＶＣＵ３４は、リチウムイオン電池４０から供給される電力を昇圧して変換器３２に出力する。

リチウムイオン電池４０は、例えば、繰り返し充放電可能な電池である。リチウムイオン電池４０は、電力線８０でＰＣＵ３０と連接されている。リチウムイオン電池４０は、例えば、複数の電池ブロックを含み、これらの電池ブロックは互いに電気的に直列に接続されている。電池ブロックの各プラス端子および各マイナス端子は、ＰＣＵ３０に接続されている。

電流センサ９０は、電力線８０に取り付けられている。電流センサ９０は、電力線８０における所定の測定箇所の電流を検出する。電圧センサ９２は、リチウムイオン電池４０の端子間の電圧を検出する。例えば、電圧センサ９２は、複数の電圧センサを含み、これらの電圧センサは、それぞれ異なる電池ブロックの端子間の電圧を検出してもよい。なお、これらのセンサに加え、リチウムイオン電池４０の温度を検出する温度センサや、リチウムイオン電池４０が収納された筐体（不図示）内にリチウムイオン電池４０が出力する電流を検出する電流センサが設けられていてもよい。

充放電制御部９４は、制御装置１００の指示に基づいて、リチウムイオン電池４０の不図示の充電回路を制御して、リチウムイオン電池４０に充電を行わせたり、リチウムイオン電池４０の不図示の放電回路やリチウムイオン電池４０に接続された負荷を制御して、リチウムイオン電池４０に放電を行わせたりする。

［制御装置の機能構成］
制御装置１００は、例えば、情報管理部１０２と、情報処理部１０４と、領域判定部１０６と、領域制御部１０８と、更新部１１０と、記憶部１２０とを備える。情報管理部１０２、情報処理部１０４、領域判定部１０６、領域制御部１０８、および更新部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。記憶部１２０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶装置によって実現される。

記憶部１２０には、例えば、ＳＯＣ推定モデル１２２、および領域判定モデル１２４が記憶されている。これらのモデルは、後述する学習装置２００または更新部１１０により生成されたモデルである。ＳＯＣ推定モデル１２２は、例えば、リチウムイオン電池４０の電圧（例えば、開回路電圧や閉回路電圧）や、放電容量等に基づいて、リチウムイオン電池４０の充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）を導出するモデルである。領域判定モデル１２４の詳細について後述する。また、記憶部１２０には、充放電計画や、これまでのリチウムイオン電池４０の稼働履歴や相関情報（例えば容量、電圧、電流、およびＳＯＣの相関等）が記憶されていてもよい。

情報管理部１０２は、電流センサ９０の検出結果や、電圧センサ９２の検出結果、または充放電制御部９４の制御状態等を取得する。情報管理部１０２は、取得した情報や自装置の処理結果を管理する。例えば、情報管理部１０２は、上記の情報を記憶部１２０に記憶させる。

情報処理部１０４は、情報管理部１０２により取得された情報に基づいて、ＳＯＣを推定したり、リチウムイオン電池４０のその他の状態を推定したりする。その他の状態とは、リチウムイオン電池４０の異常や稼働状態等である。

領域判定部１０６は、情報管理部１０２により取得された情報（判定指標）、または情報処理部１０４により推定された情報（判定指標）に基づいて、リチウムイオン電池４０の負極のリチウムイオンの状態を示す領域を判定する。詳細は後述する。

領域制御部１０８は、所定の領域でない場合、所定の領域に近づくようにリチウムイオン電池４０に電力を充電またはリチウムイオン電池４０の電力を放電させる制御を行う。領域制御部１０８は、例えば、充放電制御部９４に充電または放電の指示を行う。

更新部１１０は、所定のタイミングで領域判定モデル１２４を更新する。詳細は後述する。更新部１１０は、「生成部」の一例である。

［領域と劣化速度］
ここで、本発明者は、リチウムイオン電池４０の負極の各領域において、劣化速度が異なることを発見した。

図２は、リチウムイオン電池４０の負極の領域を説明するための図である。リチウムイオン電池４０内では、充電時にはリチウムが正極材から負極材に移動し、放電時には、リチウムが負極材から正極材に移動する。例えば、負極材にはグラファイト材料などが用いられ、充電時には、その材料の層間にリチウムイオンが吸蔵される。リチウムイオンは、グラファイトの特定の層ごとに規則的に吸蔵される。この吸蔵状態に応じた区分を「領域」と称する。

負極は、ＳＯＣの変化に応じて領域が変化する。ＳＯＣが高くなるほど、グラファイトの層に吸蔵されるリチウムイオンの密度は高くなり、密度が高くなるに従って、領域は、領域Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順で変化する。以下で説明する「ＬｉＣ₆」、「ＬｉＣ_12〜18」などの表記は、Ｌｉ化グラファイト（ＬｉＣ_ｘ）のＬｉ化学量比である。

（領域Ａ、Ｃ、Ｄ）
例えば、領域Ａは「ＬｉＣ₆」を含む領域である。また、領域Ａは、例えば、「ＬｉＣ₆」と「ＬｉＣ₁₂」とが共存していてもよい。領域Ｂは「ＬｉＣ_12〜18」を含む領域である。詳細については後述する。

領域Ｃは「ＬｉＣ_２７」を含む領域である。また、領域Ｃは、例えば、「ＬｉＣ_２７」と「ＬｉＣ_ｘ」とが共存していてもよい。「_ｘ＞２７」である。「領域Ｄ」は、例えば、「ＬｉＣ_ｘ」を含む領域である。

（領域Ｂ）
領域Ｂでは、電位がほぼ等しい２種類の領域が存在する。この２種類の領域は「領域Ｂ１」、「領域Ｂ２」と称する。なお、上記の「領域Ａ」は「第１領域」または「第１特定領域」の一例であり、「領域Ｂ１」は「特定領域」の一例である。「領域Ｂ２」は「第２領域」または「第２特定領域」の一例であり、「領域Ｃ」は「第３領域」または「第３特定領域」の一例である。

図３は、領域Ｂ１について説明するための図である。領域Ｂ１は、Ｌｉサイトにリチウムイオンが密に詰まっており（Ｌｉサイトに空きがなく）、構造的に安定で副反応が少ない性質を有し、電位に対し特異的に劣化速度が小さい領域である。「領域Ｂ１」は、「ＬｉＣ₁₂」を含む領域である。また、「領域Ｂ１」は、例えば、「ＬｉＣ₁₂」を含み、且つ「ＬｉＣ₆」を含まない領域である。また、「領域Ｂ１」は、例えば、「ＬｉＣ₁₂」と「ＬｉＣ₁₈」とが共存する領域であってもよい。

図４は、領域Ｂ２について説明するための図である。「領域Ｂ２」は、「ＬｉＣ₁₈」を含む領域である。また、「領域Ｂ２」は、例えば、「ＬｉＣ₁₂」を含まない領域である。また、「領域Ｂ２」は、例えば、「ＬｉＣ₁₈」と「ＬｉＣ₂₇」とが共存する領域であってもよい。

図５は、リチウムイオン電池４０のセル開回路電圧（ＯＣＶ；Open Circuit Voltage）、正極および負極の電位（ＯＣＰ；Open Circuit Potential）、および放電容量の関係の一例を示す図である。図５の縦軸は電位であり、図５の横軸は放電された容量（Ａｈ）である。ＯＣＶは、正極電位（ＯＣＰ）から負極電位（ＯＣＰ）を減算した値である。領域の変化に伴って、図５に示すように負極電位は段階的に変化する。

図６は、領域、およびリチウムイオン電池４０の劣化速度を概念的に示す図である。図中、横軸は領域を示し、縦軸は劣化速度を示している。劣化速度は、一日当たりの劣化度合を示している。なお、図６は、「ＬｉＣ₆」を含む領域Ａ、「ＬｉＣ₁₂」を含む領域Ｂ１、「ＬｉＣ₁₈」を含む領域Ｂ２、「ＬｉＣ_２７」を含む領域Ｃ、および「ＬｉＣ_ｘ」を含む領域Ｄの劣化速度の一例である。「_ｘ＞２７」である。

図示するように、領域Ｄ、Ｃ、Ｂ２のように領域が高くなるほど、劣化速度は大きくなり、更に領域Ａは領域Ｂ２よりも劣化速度が大きい。ただし、領域Ｂ１は、領域Ａ、領域Ｂ２、および領域Ｃよりも劣化速度が小さい。

従来、領域が上がるほど（負極の電位が低いほど）、劣化速度が大きいと考えられていたが、本発明者は、上記傾向に反して、領域Ｂ１は、領域Ａ、Ｂ２、Ｃよりも劣化速度が小さいことを見出した。領域Ｂ１を除くと、劣化速度は、電位が高い領域ほど小さくなる傾向となるが、領域Ｂ１に関しは特異的に劣化速度が小さいことを見出した。

［領域の切替点の導出（その１）］
図７は、領域の切り替わりについて説明するための図（その１）である。以下、図７に示すグラフを、「第１領域判定モデル」と称する場合がある。図７の縦軸は負極の電位Ｖの微分ｄＶ／ｄＱ（Ｖ／Ａｈ）を示し、図７の横軸は蓄電されている容量Ｑを示している。

負極電位は、領域の切り替わりに伴って、上記の図７に示したように段階的に変化する。リチウムイオン電池４０の容量Ｑに対する負極の電位Ｖの微分ｄＶ／ｄＱを容量Ｑに対してプロットすると、領域の切替点において極大値を有するという特徴がある。このように、極大値に基づいて、領域ＡとＢ１との切替点（境界）、領域Ｂ１と領域Ｂ２との切替点、領域Ｂ２とＣとの切替点が検出される。

図８は、領域の切り替わりについて説明するための図（その２）である。以下、図８に示すグラフを「第２領域判定モデル」と称する場合がある。図８の縦軸はセル電圧の微分ｄＶ_ｃｅｌｌ／ｄＱ（Ｖ／Ａｈ）を示し、図８の横軸は蓄電されている容量Ｑを示している。

リチウムイオン電池４０の容量Ｑに対するセル電圧の微分ｄＶ_ｃｅｌｌ／ｄＱを容量Ｑに対してプロットすると、図７と同様に領域の切替点において極大値を有するという特徴がある。セル電圧は負極電位の変化が反映されているためである。このように、極大値に基づいて、領域ＡとＢ１との切替点（境界）、領域Ｂ１と領域Ｂ２との切替点、領域Ｂ２とＣとの切替点が検出される。

ここで、領域Ｂ１とＢ２との切替点については、図７および図８に示すように微分ｄＶ／ｄＱを容量Ｑに対してプロットしてもピークが検出されないため、Ｌｉ化グラファイト（ＬｉＣ_ｘ）のＬｉ化学量比ｘから求められる。領域ＡとＢ１との切替点はｘ＝１２に相当し、領域Ｂ１とＢ２との切替点はｘ＝１８に相当し、領域Ｂ２とＣとの切替点はｘ＝２７に相当する。例えば、領域ＡとＢ１との切替点ｘ＝１２と、領域Ｂ２とＣとの切替点ｘ＝２７との容量差に基づき、領域Ｂ１とＢ２との切替点はｘ＝１８であると求められる。

［領域の切替点のまとめ］
図９は、領域Ａ、Ｂ１、Ｂ２の切替点を概念的に示す図である。切替点ｘ＝２７において「ＬｉＣ₁₈」が出現し、切替点ｘ＝１８に近づくように従って「ＬｉＣ₁₈」が増加し支配的になる。また、切替点ｘ＝２７において「ＬｉＣ₂₇」が支配的であるが、切替点ｘ＝１８に近づくに従って「ＬｉＣ₂₇」が減少する。

「支配的」とは、例えば、吸蔵度合が化学量論比で表された「ＬｉＣ_ｎ（ｎは任意の自然数）」に着目した場合に、「ＬｉＣ_ｎ」の比率が他の吸蔵度合が化学量論比で表された「ＬｉＣ_ｚ（ｚはｎとは異なる任意の自然数）」の比率よりも多いこと、または「ＬｉＣ_ｎ」の比率が、例えば、３０％以上、５０％、８０％以上などのように閾値以上であることである。

切替点ｘ＝１８において「ＬｉＣ₁₂」が出現し、切替点ｘ＝１２に近づくに従って「ＬｉＣ₁₂」が増加し支配的になる。また、切替点ｘ＝１８において「ＬｉＣ₁₈」が支配的であるが、切替点ｘ＝１２に近づくに従って「ＬｉＣ₁₈」が減少する。

切替点ｘ＝１２において「ＬｉＣ₆」が出現し、切替点ｘ＝１２から遠ざかるに従って「ＬｉＣ₆」が増加し支配的になる。また、切替点ｘ＝１２において「ＬｉＣ₁₂」が支配的であるが、切替点ｘ＝１２から遠ざかるに従って「ＬｉＣ₁₂」が減少する。

なお、上記の説明では、領域Ｂ１は、切替点ｘ＝１８〜１２の範囲としたが、これに代えて、「ＬｉＣ₁₂」が支配的な範囲であってもよいし、切替点ｘ＝１８〜１２の範囲のうち任意の範囲であってもよい。任意の範囲とは、例えば、「ＬｉＣ₁₂」が支配的な範囲のうち、切替点ｘ＝１２から所定の範囲（例えば図中α）を含まない範囲としてもよい。これにより、より確実に劣化速度の小さい範囲にリチウムイオン電池４０の状態を制御することができる。

［領域の切替点の導出（その２）］
上記の図７および図８に示したように切替点を特定することに、代えて図１０に示すようにＯＣＶとＳＯＣとに基づいて切替点を特定してもよい。図１０は、切替点の特定について説明するための図である。以下、図１０に示すグラフを、「第３領域判定モデル」と称する場合がある。図１０の横軸は満充電容量を１００％としてＳＯＣを示し、縦軸はＯＣＶ（Ｖ）を示している。図１０のグラフにおいてＳＯＣに対して、切替点または領域が対応付けられている。例えば、ＯＣＶから求められたＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣに基づいて領域が判定される。

また、ＯＣＶおよびＳＯＣは、セルの閉回路電圧（ＣＣＶ；Closed Circuit Voltage）に基づいて推定されてもよい。この場合、制御装置１００は、リチウムイオン電池４０の内部抵抗値Ｒをセンサの検出値や所定の推定手法に基づいて取得する。そして、制御装置１００は、式（１）によって、内部抵抗値Ｒ、内部抵抗に流れる電流Ｉ、およびＣＣＶを用いてＯＣＶを推定する。また、ｎ段のＲ（ＲＣ）等価回路モデルを用いて、遅れ成分を含む内部抵抗値Ｒを計算し、ＯＣＶを計算してもよい。
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−ＩＲ・・・（１）

［学習装置］
学習装置２００は、判定指標に応じた領域の変化に基づいて、領域判定モデル１２４を生成する。領域判定モデル１２４は、例えば、第１領域判定モデル〜第３領域判定モデルのうち一以上のモデルである。判定指標は、領域Ｂ１を判定することが可能な一以上の指標である。判定指標は、例えば、上述したリチウムイオン電池４０の容量（例えば図５の容量（Ａｈ）または図７の容量（Ｑ））、図１０に示したようなＳＯＣ、ＯＣＶ（セル開回路電圧）、ＳＯＣとリチウムイオン電池４０のＯＣＶとの第１相関関係に基づく指標、または図５や後述する図１３に示すような容量（Ａｈ）とＯＣＶなどの電圧（またはＯＣＰなどの電位）との第２相関関係に基づく指標である。また、判定指標は、図７、図８に示したような負極のｄＶ／ｄＱや、ｄＶ_ｃｅｌｌ／ｄＱなどであってもよい。学習装置２００は、「生成部」の他の一例である。

［切替点を活用した処理］
図１１は、制御装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、充放電が休止状態であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。なお、制御装置１００は、リチウムイオン電池４０が電力を供給する装置の電源オフ等の休止指示がされたか否かを判定してもよい。

充放電が休止状態である場合、制御装置１００は、領域判定モデル１２４を参照して、情報処理部１０４の処理結果に基づいて、現在の領域を判定する（ステップＳ１０２）。次に、制御装置１００は、領域が領域Ｂ１であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。領域Ｂ１である場合、制御装置１００は、休止状態を維持する（ステップＳ１０６）。

領域Ｂ１でない場合、制御装置１００は、領域が領域Ａであるか否を判定する（ステップＳ１０８）。領域Ａである場合、制御装置１００は、充放電制御部９４を制御して、リチウムイオン電池４０の状態が領域Ｂ１になるまで放電させる（ステップＳ１１０）。

領域Ａでない場合、制御装置１００は、領域Ｂ２であるか否を判定する（ステップＳ１１２）。領域Ｂ２である場合、制御装置１００は、外部系統から充電が可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。外部系統から充電が可能である場合、制御装置１００は、充放電制御部９４を制御して、リチウムイオン電池４０の状態が領域Ｂ１になるまで充電させる（ステップＳ１１６）。外部系統から充電が可能でない場合、制御装置１００は、充放電制御部９４を制御して、リチウムイオン電池４０の状態が領域Ｃになるまで放電させる（ステップＳ１１８）。

領域Ｂ２でない場合（領域ＣまたはＤである場合）、制御装置１００は、外部系統から充電が可能であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。外部系統から充電が可能である場合、制御装置１００は、充放電制御部９４を制御して、リチウムイオン電池４０の状態が領域Ｂ１になるまで充電させる（ステップＳ１２２）。外部系統から充電が可能でない場合、ステップＳ１０６の処理に進む。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

上述した処理の内容をまとめると図１２のように表せる。図１２は、領域の劣化速度と、処理の概要とを示す図である。例えば、領域Ａ、領域Ｂ２、領域Ｃ、または領域Ｄの場合、制御装置１００は、領域Ｂ１に遷移または領域Ｂ１を維持するようにリチウムイオン電池４０の充放電を制御する。この制御は、リチウムイオン電池４０の充放電が行われている際に実行されてもよいし、充放電が行われていない場合に実行されてもよい。なお、領域Ｂ２であり、充電ができない場合は、制御装置１００は、領域Ｃに遷移するようにリチウムイオン電池４０を放電してもよい。

また、領域ＣまたはＤの場合、領域ＣまたはＤの状態が維持されてもよいし、領域Ｂ１に遷移するようにリチウムイオン電池４０は制御されてもよい。また、現在の領域よりも劣化度合の小さい領域が存在する場合、現在の領域から劣化速度の小さい領域に遷移するように充放電が行われてもよい。なお、これらの制御は、将来の電力の使用予定や充電計画、走行経路上の充電設備の有無などに関する条件が、所定の条件を満たす場合に行われてもよい。

（充電停止に関する制御）
また、蓄電システム１が外部系統から充電指示を取得した場合、制御装置１００は、より劣化速度の低い領域で充電を中止してもよい。例えば、制御装置１００は、蓄電システム１の充放電計画に基づき設定された目標ＳＯＣの下限が、領域Ａに到達するＳＯＣより低い場合において、充電を目標ＳＯＣの下限または領域Ｂ１のＳＯＣの範囲内で停止してもよい。また、例えば、制御装置１００は、蓄電システム１の充放電計画に基づき設定された目標ＳＯＣの下限が、領域Ｂ２に到達するＳＯＣより低い場合において、充電を目標ＳＯＣの下限または領域Ｃの上限のＳＯＣの範囲内で停止してもよい。

例えば、蓄電システム１が搭載される車両がハイブリッド車両である場合、領域Ｂ１を維持または他の領域（例えば領域Ａ、Ｂ２、Ｃ）から領域Ｂ１に近づくように、回生により発生する電力を充電することを抑制したり、モータの使用を抑制して積極的にエンジンを稼働させて車両を走行させたりしてもよい。

また、制御装置１００は、次回の目的地を取得し、取得した目的まで走行する場合に必要なＳＯＣに基づいて、充電を停止してもよい。例えば、数ｋｍ程度の走行が予定されている場合において、領域Ｃの場合には、制御装置１００は、領域ＣＤを維持することを決定したり、領域Ｄの場合には、制御装置１００は、外部系統からの充電により領域Ｃの状態に遷移するようにリチウムイオン電池の状態を制御したりする。これにより、車両は数ｋｍ程度の走行が可能である。また、数十ｋｍ程度の走行が予定されている場合、制御装置１００は、領域Ｄではなく領域Ｂ１に領域が遷移するようにリチウムイオン電池４０の状態を制御してもよい。

更に、手動で充電の終了を操作することができる場合において、領域Ｃの範囲で充電を停止する指示があった場合、制御装置１００は、ユーザの許可を得た場合において劣化抑制のための充電を領域Ｂ１に到達するまで延長するか、或いは充電を延長することを勧める内容を車両の表示部に表示させてもよい。

（装置稼働時の制御）
制御装置１００は、リチウムイオン電池４０から電力の供給を受けている装置が稼働している時（リチウムイオン電池４０が電力を供給している時）において、劣化速度の大きな領域においては劣化速度のより小さい領域に移行することを優先した負荷の制御を行うことで劣化を抑制する。すなわち、制御装置１００は、リチウムイオン電池４０が電力を供給している稼働状態である場合に、領域Ｂ１とは異なる領域であると判定した場合、領域Ｂ１に吸蔵度合が近づくように、または異なる領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように、領域Ｂ１であると判定した場合よりも積極的にリチウムイオン電池４０に電力を充電または電力を放電させる制御を行う。

例えば、領域Ａの状態にある判定した場合には、制御装置１００は、充電は必要最小限とし、領域Ｂ１に移行するよう放電を優先する。領域Ｂ１の状態にあると判定した場合には、制御装置１００は、領域Ａあるいは領域Ｂ２に至らないよう充放電を制限する。領域Ｂ２の状態にあると判定した場合において、制御装置１００は、領域Ｂ１に近いＳＯＣの場合には充電を優先し、領域Ｃに近いＳＯＣの場合には放電を優先する。領域ＣまたはＤの状態にあると判定した場合には、制御装置１００は、領域Ｂ２に至らないよう充電電流を制限する。これらの制御は、リチウムイオン電池４０の充放電を制御する特定装置の稼働条件や要求負荷等で許容される範囲で実施されてよい。

上述したように、制御装置１００は、負極の状態が劣化速度の小さい領域を維持するようにリチウムイオン電池４０を制御することにより、リチウムイオン電池４０の劣化をより抑制することができる。

［補正］
以下に説明するように、領域を判定する際にリチウムイオン電池４０の劣化度合を考慮した補正が行われてもよい。

制御装置１００は、予め取得した容量（またはＯＣＶおよびＳＯＣ）と領域との関係に基づいて、現在の積算容量（またはＯＣＶおよびＳＯＣ）における領域を推定する。リチウムイオン電池４０が劣化すると、図１３に示すように、ＯＣＶ、負極ＯＣＰ、容量、および領域の関係が変化する。このため、リチウムイオン電池４０の劣化に応じた補正が必要となる。

図１３は、劣化前および劣化後の電池の容量と電位との関係の一例を示す図である。図１３の縦軸は電位（Ｖ）を示し、図１３の横軸は放電の容量（Ａｈ）を示している。例えば、劣化前における初期負極電位（ＯＣＰ）を示す曲線Ｌ１と、劣化後における劣化後負極電位（ＯＣＰ）を示す曲線Ｌ２とにおける所定の電位Ｘでは、曲線Ｌ２における容量が曲線Ｌ１における容量よりも小さい傾向となる。この容量の差の程度を、後述する「ずれ量ｋΔＱ」と称する。

学習装置２００は、例えば、容量劣化率△Ｑと、容量或いはＳＯＣとに対する領域のずれ量の関係性を予め取得し、取得した関係性に基づいて、容量劣化率ΔＱに対応する領域の補正係数ｋを算出する。容量劣化率△Ｑは、セル電圧が下限電圧に到達する容量の、初期と劣化後の差である。補正係数ｋは、劣化前の正極電位（またはセル電圧）の推移に対する劣化後の正極電位（セル電圧）の推移との相違に基づいて生成される係数である。すなわち、補正係数ｋは、図１３に示すように劣化後の正極電位の推移が、劣化後の正極電位の推移に対して相似して縮んだ度合に応じて設定される係数である。そして、補正係数ｋの情報である補正情報は、制御装置１００の記憶部１２０に記憶される。

例えば、制御装置１００は、式（２）により領域の切替点を求めることができる。Ｑｃａは、劣化後の領域の切替点の容量を示し、Ｑｃｂは、劣化前の領域の切替点の容量を示している。
Ｑｃａ＝Ｑｃｂ＋ｋ△Ｑ・・・（２）

なお、補正係数ｋは、適宜調整されてもよい。例えば、補正係数ｋは、リチウムイオン電池４０の温度や、ＳＯＣの範囲、電流値などの特定装置等の稼働条件によって調整されてもよい。例えば、補正係数ｋは、温度ごとに対応付けられた係数である。例えば、温度が高くなるほど補正係数ｋは大きい傾向となる。制御装置１００は、稼働条件や稼働履歴に応じた補正係数ｋを用いることにより、より精度よく劣化後の領域を推定することができる。

図１４は、補正処理について説明するための図である。領域判定部１０６は、例えば、容量劣化率推定部１０５Ａ、および判定部１０５Ｂを備える。また、記憶部１２０には、補正係数ｋの情報である補正情報１２６が記憶されている。

容量劣化率推定部１０５Ａは、例えば、リチウムイオン電池４０の使用開始時から現在までの稼働履歴と、補正情報１２６とを参照して、今回用いる補正係数ｋを導出する。判定部１０５Ｂは、例えば、情報処理部１０４により推定された容量（またはＳＯＣ）を、補正係数ｋを用いて補正し、補正後の容量を領域判定モデル１２４に適用して、領域を判定する。

図１５は、領域判定部１０６により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、本処理では、補正は容量Ｑに代えて、ＳＯＣに対して行われるものとする。

まず、蓄電システム１が、リチウムイオン電池４０に特定装置の要求負荷に応じた充放電を行わせる（ステップＳ２００）。次に、情報処理部１０４は、ＳＯＣを推定する（ステップＳ２０２）。次に、容量劣化率推定部１０５Ａが、リチウムイオン電池４０の稼働履歴と、補正情報１２６とを参照して、今回用いる補正係数ｋを導出する（ステップＳ２０４）。次に、判定部１０５Ｂが、情報処理部１０４により推定されたＳＯＣと補正係数ｋとに基づいて、負極の領域を判定する（ステップＳ２０６）。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

上述したように、制御装置１００は、リチウムイオン電池４０の劣化を考慮することにより、より精度よく負極の領域を判定することができる。

［領域判定モデルの更新（その１）］
制御装置１００は、補正係数ｋを用いることに代えて（或いは加えて）、任意のタイミングで領域判定モデル１２４を更新してもよい。例えば、更新部１１０は、ｄＶ／ｄＱ解析のための定電流充電および定電流放電を蓄電システム１において実施し、現在の領域と容量（またはＯＣＶ或いはＳＯＣ）との相関関係に基づいて生成された領域判定モデル１２４を更新する。これにより、制御装置１００は、劣化度合に応じた領域判定モデル１２４を取得することができる。

上記更新の際に用いられる定電流の値は、領域の推定精度を高めるために可能な限り小さくすることが望ましい。例えば、定電流の値は、電池の設計に依存するが、Ｃレートとして１Ｃ以下が好ましく、より好ましくは０．１Ｃ以下である。

制御装置１００は、ｄＶ／ｄＱ解析において、ＣＣＶをそのまま用いてもよいが、上記の式（１）に内部抵抗値ＲおよびＣＣＶを適用して、ＯＣＶを推定してもよい。そして、制御装置１００は、推定したＯＣＶを用いて、容量に対するＯＣＶのデータを生成し、これを用いてｄＶ／ｄＱ解析してもよい。

また、ｄＶ/ｄＱ解析における定電流充電の開始時のＳＯＣは可能な限り小さいことが好ましい。例えば、ＳＯＣは、設定された下限ＳＯＣであることがより好ましい。また、ｄＶ/ｄＱ解析のための定電流放電の開始時のＳＯＣは可能な限り大きいことが好ましく、設定された上限ＳＯＣであることがより好ましい。

また、制御装置１００は、定電流放電および定電流充電を、例えば特定装置を休止させる指示が出力された場合、あるいはリチウムイオン電池４０の充放電が休止状態となった場合において行うことができる。

制御装置１００は、定電流放電および定電流充電を、特定装置の休止時ごとに実施することもできるが, 特定装置の稼働状況あるいは将来の特定装置の稼働計画、および前回測定された電力使用量に基づいて容量劣化量を推定し、推定結果に基づいて導出したタイミングで定期的に、定電流放電および定電流充電を実施してもよい。

また、ｄＶ／ｄＱを解析するための外部診断装置が、定電流放電および定電流充電を行って、領域と容量との相関関係に基づいて生成された領域判定モデル１２４を更新してもよい。この外部診断装置が、当該蓄電システム１に接続されることにより上記の更新のための制御が行われる。この方法は、蓄電システム１の定期点検・メンテナンス時において実施することが想定される。

（フローチャート）
図１６は、更新部１１０により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、特定装置の要求負荷に応じた充放電の制御を行う（ステップＳ３００）。次に、制御装置１００の更新部１１０が、領域判定モデル１２４を更新するタイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。領域判定モデル１２４を更新するタイミングが到来した場合、更新部１１０は、予め設定された下限まで放電するようにリチウムイオン電池４０を制御する（ステップＳ３０４）。次に、更新部１１０は、固定レートで充電するようにリチウムイオン電池４０を制御する（ステップＳ３０６）。

次に、更新部１１０は、ｄＶ/ｄＱ解析を行い（ステップＳ３０８）、領域判定モデル１２４を更新する（ステップＳ３１０）。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

図１７は、更新部１１０により実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図１６の処理と異なる処理（ステップＳ３０３、Ｓ３０５）について説明する。領域判定モデル１２４を更新するタイミングが到来した場合、更新部１１０は、予め設定された上限のＳＯＣまで充電するようにリチウムイオン電池４０を制御する（ステップＳ３０３）。次に、更新部１１０は、固定レートで放電するようにリチウムイオン電池４０を制御する（ステップＳ３０５）。そして、ステップＳ３０８、Ｓ３１０の処理後、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

なお、外部診断装置により相関関係の更新が行われる場合、図１５または図１６のステップＳ３００、Ｓ３０２の処理において、外部診断装置が制御装置１００に接続され、且つ領域判定モデル１２４を更新するタイミングが到来した場合、外部診断装置の制御によって、図１６のステップＳ３０４〜Ｓ３１０の処理、または図１７のステップＳ３０３〜ステップＳ３１０の処理が行われる。

上述したように、更新部１１０が、領域判定モデル１２４を更新することで、リチウムイオン電池４０の劣化を考慮して、より精度よく負極の領域を判定することができる。

［領域判定モデルの更新（その２）］
制御装置１００の更新部１１０は、リチウムイオン電池４０が外部系統から充電されている際に、その電流、電圧、容量の測定値からｄＶ/ｄＱ解析を実施してもよい。更新部１１０は、充電を定電流で実施する場合、その時の電圧と容量の測定値をそのまま用いてｄＶ/ｄＱ解析を実施してもよい。

このとき、充電開始ＳＯＣが高く、領域の切り替わりに伴うピークが観測できない場合が存在しうる。また、充電終了ＳＯＣが低く、領域の切り替わりに伴うピークが観測できない場合も存在しうる。

その場合、更新部１１０は、ｄＶ/ｄＱ解析を実施せず、ピークを検出できる十分なＳＯＣの範囲で充電された過去の測定結果をそのまま用いてもよいし、過去の複数回の充電時の測定値を保存しておき、それらのデータを合成することによって十分なＳＯＣ範囲の電圧データを作成し、これを用いてｄＶ/ｄＱ解析を行ってもよい。データの合成は、測定されたＳＯＣ範囲が重複する場合には、例えば保存された測定値の平均値や最頻値などが採用されてもよい。

上述したように、更新部１１０が、外部系統から充電されている際に領域判定モデル１２４を更新することにより、無駄な充放電を抑制しつつ領域判定モデル１２４を更新することができる。また、更新部１１０は、過去の測定結果を用いて領域判定モデル１２４を更新することにより、情報が不足している場合であっても、より精度よく領域を判定できるように領域判定モデル１２４を更新することができる。

［領域判定モデルの更新（その３）］
充電電流が、図１８に示すようにステップ状に変化する場合は、更新部１１０は、ステップ状の電流値毎にｄＶ／ｄＱ解析を実施してもよいし、内部抵抗値Ｒを用いてＣＣＶからＯＣＶを推定することによって容量に対するＯＣＶのデータを作成し、これを用いてｄＶ／ｄＱ解析を実施してもよい。図１８は、ステップ状に変化する電流の一例を示す図である。図１８の縦軸は電流を示し、図１８の横軸は容量あるいはＳＯＣを示している。

図１９は、内部抵抗値ＲおよびＣＣＶに基づいて推定されたＯＣＶの一例を示す図である。図１９の縦軸は電圧（Ｖ）を示し、図１９の横軸は容量あるいはＳＯＣを示している。更新部１１０は、ＣＣＶの電圧（Ｖ）からＩＲを減算した電圧をＯＣＶとして推定する。そして、更新部１１０は、推定したＯＣＶを用いて、ｄＶ／ｄＱ解析を行う。

上述したように、更新部１１０は、電流がステップ状に変化する場合であっても、より精度よく領域を判定できるように領域判定モデル１２４を更新することができる。

［領域判定モデルの更新（その４）］
更新部１１０は、図２０に示すように特定装置の稼働時の充放電履歴から、ある一定の充電または放電レートの範囲での電流（指定電流範囲）と電圧の関係のみ抽出し合成することで、疑似的に定電流の放電または充電をした場合のｄＶ／ｄＱを計算してもよい。

更新部１１０は、電圧データの合成においては、上記（その２）で説明した方法で内部抵抗値Ｒを用いて推定したＯＣＶを用いることで、より精度よくｄＶ／ｄＱに基づいて領域を判定することができる。また、更新部１１０は、同一のＳＯＣの範囲でデータが存在する場合においては最新値、平均値および最頻値などを用いてもよい。この方法ではデータの不連続点が存在する可能性があり、また、上記（その１）の方法に比較して電圧値のノイズが大きくなることがある。そのような場合には、更新部１１０は、移動平均やスプライン曲線によるスムージングを行ってもよい。

充電および放電レートの範囲は、特定装置の要求負荷の頻度と、保存可能な充放電履歴のデータ数に基づいて設定される。例えば、充電および放電レートの範囲は、ｄＶ／ｄＱを計算するために必要なデータ量に基づいて設定される。この時、レートの幅および値は可能な限り小さいことが望ましい。

（フローチャート）
図２１は、更新部１１０により実行される処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、特定装置の要求負荷に応じた充放電の制御を行う（ステップＳ４００）。次に、制御装置１００の更新部１１０が、指定電流範囲で充放電が行われたか否かを判定する（ステップＳ４０２）。指定電流範囲で充放電が行われた場合、更新部１１０は、指定電流範囲で充放電が行われている際における現在のＳＯＣを取得する（ステップＳ４０４）。このＳＯＣは、情報処理部１０４により推定されたＳＯＣである。

次に、更新部１１０は、指定電流範囲で充放電が行われている際におけるＣＣＶ（電圧データ）に基づいてＯＣＶを推定する（ステップＳ４０６）。次に、更新部１１０は、推定したＳＯＣとＣＣＶとの関係を示すデータを、取得済みのデータに合成することで不足していたデータを補完する（ステップＳ４０８）。

次に、更新部１１０は、ｄＶ／ｄＱ解析を行い（ステップＳ４１０）、領域判定モデル１２４を更新する（ステップＳ４１２）。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。上述した処理を行うことにより、更新部１１０は、効率的に領域判定モデル１２４を更新することができる。

上記の［補正］、［領域判定モデルの更新（その１）〜（その４）］に例示した方法はそれぞれ単独で用いることもできるが、それぞれを任意に組み合わされて実施されてもよい。このように、任意に組み合わされることによってより精度よく領域の判定が行われる。また、上記の各手法は、ＳＯＣを推定するＳＯＣ推定モデル１２２に対しても適用されてよい。

以上説明した実施形態によれば、負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池４０の充電または放電を制御する制御装置１００が、吸蔵度合に関する判定指標を取得し、取得した判定指標に基づいて、吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない吸蔵度合の領域Ｂ１でないと判定した場合、吸蔵度合が領域Ｂ１に近づくようにリチウムイオン電池４０に電力を充電またはリチウムイオン電池４０の電力を放電させる制御を行うことにより、リチウムイオン電池４０の劣化をより抑制することができる。

［ハードウェア構成］
図２２は、実施形態の制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図示するように、制御装置１００は、通信コントローラ１００−１、ＣＰＵ１００−２、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１００−３、ブートプログラムなどを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１００−４、フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置１００−５、ドライブ装置１００−６などが、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。通信コントローラ１００−１は、制御装置１００以外の構成要素との通信を行う。記憶装置１００−５には、ＣＰＵ１００−２が実行するプログラム１００−５ａが格納されている。このプログラムは、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ（不図示）などによってＲＡＭ１００−３に展開されて、ＣＰＵ１００−２によって実行される。これによって、情報管理部１０２、情報処理部１０４、領域判定部１０６、領域制御部１０８、および更新部１１０のうち一部または全部が実現される。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサは、前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の前記吸蔵度合に関する判定指標を取得し、
前記取得した判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
ように構成されている、制御装置。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１‥蓄電システム、４０‥リチウムイオン電池、１００‥制御装置、１０２‥情報管理部、１０４‥情報処理部、１０６‥領域判定部、１０８‥領域制御部、１１０‥更新部、１２０‥記憶部、１２２‥ＳＯＣ推定モデル、１２４‥領域判定モデル、１２６‥補正情報、２００‥学習装置

Claims (18)

1. 負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の充電または放電を制御する制御装置であって、
   前記吸蔵度合に関する判定指標を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う制御部と、
   を備えるリチウムイオン電池の制御装置。
2. 前記特定領域は、前記ＬｉＣ_１２が支配的な領域である、
   請求項１に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
3. 前記特定領域は、更に前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１８を含む場合があり、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_２７を含まない領域である、
   請求項２に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
4. 前記制御部は、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含む第１特定領域、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１８を含む第２特定領域、または前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_２７以上の吸蔵度合の構造を含む第３特定領域であると判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
5. 前記制御部は、前記吸蔵度合が前記第２特定領域であると判定した場合において、前記特定領域に近づく制御を行えないと判定した場合、前記第３特定領域に近づくようには前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
   請求項４に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
6. 前記第１特定領域、前記第２特定領域、前記第３特定領域、前記特定領域の順で、リチウムイオン電池の劣化速度が小さく、
   前記制御部は、現在の前記吸蔵度合の領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
   請求項４または５に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
7. 前記制御部は、外部系統により前記リチウムイオン電池が充電されている場合に、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電させる制御を行う、
   請求項１から６のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
8. 前記制御部は、外部系統により前記リチウムイオン電池が充電されている場合に、前記特定領域に対応する充電量を超える充電量に到達する前に前記充電を停止する制御を行う、
   請求項１から７のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
9. 前記制御部は、前記リチウムイオン電池による電力の供給が休止状態である場合に、前記吸蔵度合が前記特定領域とは異なる領域であると判定した場合、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように、または前記異なる領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
   請求項１から８のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
10. 前記制御部は、前記リチウムイオン電池が電力を供給している稼働状態である場合に、前記吸蔵度合が前記特定領域とは異なる領域であると判定した場合、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように、または前記異なる領域よりも劣化速度が小さい領域に吸蔵度合が近づくように、前記吸蔵度合が前記特定領域であると判定した場合よりも積極的に前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
    請求項１から９のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
11. 負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の充電または放電を制御する制御装置であって、
    前記吸蔵度合に関する判定指標を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が第１閾値以上である第１領域と、前記吸蔵度合が前記第１閾値未満であり且つ第２閾値以上である特定領域と、前記吸蔵度合が前記第２未満であり且つ第３閾値以上である第２領域と、前記第３閾値未満である第３領域とのうち、前記吸蔵度合が前記第１領域、第２領域、または第３領域に該当すると判定した場合に、前記特定領域に吸蔵度合が近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う制御部と、
    を備えるリチウムイオン電池の制御装置。
12. 前記判定指標は、前記リチウムイオン電池の容量、ＳＯＣ、前記リチウムイオン電池のセル開回路電圧、前記ＳＯＣと前記セル開回路電圧との第１相関関係に基づく指標、または容量と電圧との第２相関関係に基づく指標である、
    請求項１から１１のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
13. 前記制御部は、更にリチウムイオン電池の劣化度合を加味して、リチウムイオン電池の前記吸蔵度合の領域を特定する、
    請求項１２に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
14. 前記制御部は、予め設定されたリチウムイオン電池の劣化度合に応じた補正係数を用いて、前記判定指標を補正し、前記補正後の判定指標に基づいて、前記吸蔵度合の領域を特定する、
    請求項１２または１３に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
15. 前記リチウムイオン電池において所定のレート以下で定電流充電および定電流放電を実施させる充放電制御を行って、前記充放電制御により取得された情報に基づいて、前記吸蔵度合の領域を判定するためのモデルを生成する生成部を、更に備える、
    請求項１から１４のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
16. 前記リチウムイオン電池において所定の電流範囲における電圧データを用いて容量と電圧との関係を推定し、推定結果を用いて、前記吸蔵度合の領域を判定するためのモデルを生成する生成部を、更に備える、
    請求項１から１５のうちいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の制御装置。
17. コンピュータが、
    負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の前記吸蔵度合に関する判定指標を取得し、
    前記取得した判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行う、
    リチウムイオン電池の制御方法。
18. コンピュータに、
    負極のグラファイトにおいて吸蔵されるリチウムイオンの吸蔵度合が蓄電量に応じて変化するリチウムイオン電池の前記吸蔵度合に関する判定指標を取得させ、
    前記取得させた判定指標に基づいて、前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_１２を含み、且つ前記吸蔵度合が化学量論比で表されたＬｉＣ_６を含まない前記吸蔵度合の特定領域でないと判定した場合、前記吸蔵度合が前記特定領域に近づくように前記リチウムイオン電池に電力を充電または前記リチウムイオン電池の電力を放電させる制御を行わせる、
    プログラム。

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