特開 2024-101664 電池劣化判定方法、電池劣化判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101664

(43)【公開日】2024-07-30

(54)【発明の名称】電池劣化判定方法、電池劣化判定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/392 20190101AFI20240723BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20240723BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20240723BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20240723BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240723BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20240723BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240723BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

G01R31/392

G01R31/385

G01R31/387

G01R31/382

H02J7/00 Q

H02J13/00 301A

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005686

(22)【出願日】2023-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】井上 健士

(72)【発明者】

【氏名】平澤 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】米元 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】堀越 伸也

(72)【発明者】

【氏名】望月 誠仁

(72)【発明者】

【氏名】澄川 陽介

(72)【発明者】

【氏名】小西 宏明

(72)【発明者】

【氏名】上田 克

【テーマコード（参考）】

2G216

5G064

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216AB01

2G216BA01

2G216BA21

2G216BA41

2G216BA61

2G216CA02

2G216CA03

2G216CD03

5G064AA01

5G064AC09

5G064CB08

5G064DA11

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB02

5G503CA03

5G503CA12

5G503CB11

5G503EA05

5G503EA09

5G503GD03

5G503GD05

5H030AA01

5H030AS08

5H030BB02

5H030FF42

5H030FF43

(57)【要約】

【課題】
各セル電圧情報が得られない場合であっても、電池パックの劣化度合いの指標となる各セルのアンバランスとＡｈ容量を推定、もしくは推定が不可能な場合にはワーニングを出す電池劣化判定方法を提供する。
【解決手段】
電池パックの劣化度合いを診断する電池劣化判定方法であって、（ａ）電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を取得するステップと、（ｂ）前記充電電流からＣＶ充電期間を推定するステップと、（ｃ）前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧、および各セルのＣＶ電圧の関係から各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定するステップと、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池パックの劣化度合いを診断する電池劣化判定方法であって、
（ａ）電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を取得するステップと、
（ｂ）前期充電電流からＣＶ充電期間を推定するステップと、
（ｃ）前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧、および各セルのＣＶ電圧の関係から各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定するステップと、
を有することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項2】

請求項１に記載の電池劣化判定方法であって、
前記（ｃ）ステップにおいて、前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧および前記各セルのＣＶ電圧を、前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧および前記各セルのＣＶ電圧と各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量との関係を予め設定したテーブルと照合することで、前記各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定する、または電池パックの劣化度合いを診断することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項3】

電池の充電方式にて、充電でＣＣ―ＣＶ充電を用いず、ＣＣ充電から充電電流が一定でなくなり減少する期間を設け、あるセルが一定電圧に到達したときに該セルが満充電になったと判定し電池パックの充電を停止する場合、充電電流が一定でなくなり減少する期間を電流低減期間とし、
（ａ）電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を取得するステップと、
（ｂ）前記充電電流から電流低減期間を推定するステップと、
（ｃ）前記電流低減期間に前記電流低減期間にセル電圧が，満充電電圧に至ったセルはアンバランスなしと判定し、満充電電圧に満たないセルはアンバランスが発生していると判定するステップと，
を有することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の電池劣化判定方法であって、
前記（ａ）ステップにおいて、前記電池パックを充電器で充電する際の前記セル平均電圧または前記トータル電圧、および前記充電電流に関する情報を取得することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか１項に記載の電池劣化判定方法であって、
前記診断の結果に基づいてメッセージを作成してユーザーに通知することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項6】

請求項１から３のいずれか１項に記載の電池劣化判定方法であって、
前記各セルのアンバランス関係、および前記電池パックのＡｈ容量をそれぞれレベル分けしてレベル毎の閾値を設定し、前記アンバランス関係または前記Ａｈ容量が前記レベル毎の閾値を超えた場合、ユーザーに警告することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項7】

請求項１から３のいずれか１項に記載の電池劣化判定方法であって、
前記各セルのアンバランスが発生していなく、かつ前記各セルのＡｈ容量が等しい時、充電器から得たデータに基づいて、標準ＯＣＶと標準抵抗を示すテーブルを作成することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項8】

請求項１から３のいずれか１項に記載の電池劣化判定方法であって、
通信装置を介して、前記セル平均電圧または前記トータル電圧、および前記充電電流に関する情報を充電器から遠隔取得することを特徴とする電池劣化判定方法。

【請求項9】

充電器からデータを取得する通信装置と、
前記データに基づいて演算処理を行う演算処理装置と、
電池劣化判定テーブルが記憶された記憶装置と、を備え、
前記通信装置は、電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を前記充電器から取得し、
前記演算処理装置は、前記充電電流からＣＶ充電期間を推定し、かつ、当該推定したＣＶ充電期間のセル平均電圧および各セルのＣＶ電圧を、前記電池劣化判定テーブルと照合することで、各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定することを特徴とする電池劣化判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックの診断方法及び診断装置に係り、特に、電池パックの各セル電圧情報が得られない場合の電池パックの劣化診断に適用して有効な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

EV（Electric Vehicle：電気自動車）は、一般的に年数を経ると電池容量が低下し航続距離が短くなるなど、従来の自動車とは異なる特性がある。EVが広く市場に普及するためには、ユーザーが安心してEVを使用できる環境整備が重要となる。しかしながら、繰り返し充放電されるEV電池（車載バッテリー）の状態診断やその診断結果に対する評価は極めて難しいという課題がある。

【0003】

そのため、EVの本格的な普及を前に、簡素化した充電設備を活用して、EV電池の性能を短時間で診断・予測する技術を実用化しようとする取り組みがなされている。また、電池の残存容量や残存性能に加えて、電池そのものの内部状態まで詳細に把握するための技術開発も活発化している。

【0004】

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、「電池パックを構成する複数のセルの各セル電圧を用いて電池の劣化診断を行う電池パックの診断方法及び診断装置」が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０２４８８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、EV電池には、一般的に、複数のセルで構成される電池パックが用いられている。このような電池パックの状態診断や劣化診断には、電池パック内の各セルのSOC（State of Charge：充電率）や各セル電圧の情報が必要となる。

【0007】

しかしながら、上述したように、簡素化した充電設備（充電器）から得られる情報は限られており、各セル電圧情報が得られない場合がある。

【0008】

また、電池パックを満充電にした後に電池パック内の各セルの電圧が揃っていない状態（アンバランス状態）を評価する場合、各セル電圧情報を用いずに、各セルの平均電圧、電池パックの充電電流、電池パックのSOCのみでアンバランスが起きているかどうかを定量的に判断するのは難しい。

【0009】

上記特許文献１の技術では、電池の劣化診断に各セル電圧を用いることを前提としており、簡素化した充電設備（充電器）では適用が難しい場合がある。

【0010】

そこで、本発明の目的は、各セル電圧情報が得られない場合であっても、電池パックの劣化度合いの指標となる各セルのアンバランスとＡｈ容量を推定、もしくは推定が不可能な場合にはワーニングを出す電池劣化判定方法及び電池劣化判定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明は、電池パックの劣化度合いを診断する電池劣化判定方法であって、（ａ）電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を取得するステップと、（ｂ）前記充電電流からＣＶ充電期間を推定するステップと、（ｃ）前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧、および各セルのＣＶ電圧の関係から各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定するステップと、を有することを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、電池パックの劣化度合いを診断する電池劣化判定方法であって、前記電池パックは、二次電池、例えばリチウムイオン電池であり、（ａ）電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を取得するステップと、（ｂ）前記充電電流から電流低減期間を推定するステップと、（ｃ）前記電流低減期間に満充電に至ったセル電圧はアンバランスなしと判定し、満充電に満たないセル電圧はアンバランスが発生していると判定するステップと、を有することを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、充電器からデータを取得する通信装置と、前記データに基づいて演算処理を行う演算処理装置と、電池劣化判定テーブルが記憶された記憶装置と、を備え、前記通信装置は、電池パックのセル平均電圧または前記電池パックのトータル電圧、および前記電池パックの充電電流に関する情報を前記充電器から取得し、前記演算処理装置は、前記充電電流からＣＶ充電期間を推定し、かつ、当該推定したＣＶ充電期間のセル平均電圧および各セルのＣＶ電圧を、前記電池劣化判定テーブルと照合することで、各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量を推定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、各セル電圧情報が得られない場合であっても、電池パックの劣化度合いの指標となる各セルのアンバランスとＡｈ容量を推定、もしくは推定が不可能な場合にはワーニングを出す電池劣化判定方法及び電池劣化判定装置を実現することができる。

【0015】

これにより、比較的簡単な構成で電池パックの劣化診断を行うことができ、電池パック及びそれを搭載する電気自動車（ＥＶ）の信頼性向上に寄与できる。

【0016】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例１に係る電池劣化判定装置の概略構成を示す図である。

【図2】電池劣化判定テーブルの一例を示す図である。

【図3】本発明の実施例１に係る電池劣化判定方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の実施例２に係る電圧・電流パタンを示す図である。

【図5】ＣＣ－ＣＶ方式による充電方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。

【実施例0019】

図１から図３、及び図５を参照して、本発明の実施例１に係る電池劣化判定方法及び電池劣化判定装置について説明する。

【0020】

図１は、本実施例の電池劣化判定装置１の概略構成を示す図である。図２は、図１の電池劣化判定装置１で用いられる電池劣化判定テーブルの一例を示す図である。図３は、本実施例の電池劣化判定方法を示すフローチャートである。なお、図５は、本発明を分かり易くするために示す、電池パックの代表的な充電方式であるＣＣ－ＣＶ方式による充電方法を示す図である。

【0021】

先ず、図５を用いて、本発明の前提となるＣＶ充電期間について説明する。

【0022】

図５に示すように、ＣＣ－ＣＶ方式による電池パックの充電は、ＣＣ充電（Constant Current：定電流充電）と、ＣＶ充電（Constant Voltage：定電圧充電）との組み合わせで行われる。ＣＣ充電期間においては、一定の電流で充電し続け、電池電圧は徐々に上昇する。一方、ＣＶ充電期間においては、一定の電圧で充電し続け、充電電流は徐々に低下する。

【0023】

つまり、ＣＣ－ＣＶ方式による充電では、初めに一定の電流（ＣＣ）で充電を行い、電池電圧が設定電圧に到達したら一定の電圧（ＣＶ）に制御を切り替えて充電を続け、過電圧充電状態を避けつつ満充電まで充電を行う。ＣＣ－ＣＶ方式による充電は広く使われている。

【0024】

本発明では、充電電流が一定から急に落ちる時刻から、満充電になるまでの時系列を抽出することで、ＣＶ充電期間を推定する。そして、推定したＣＶ充電期間の最初の電圧と最後の電圧より、各セルのＡｈ（アンペアアワー）容量及びアンバランスを判定する。

【0025】

図１を用いて、本実施例の電池劣化判定装置１の構成と機能について説明する。

【0026】

図１に示すように、本実施例の電池劣化判定装置１は、主要な構成として、入力されたデータに基づいて演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置２と、図２で後述する電池劣化判定テーブル等を記憶する記憶装置（メモリ）３と、外部とのデータ通信を行う通信装置４とを備えている。

【0027】

演算処理装置２は、ＣＶ充電期間抽出手段５、Ａｈ容量・アンバランス判定手段６、テーブル設定手段７の各機能を有している。

【0028】

電池劣化判定装置１は、センター８内に独立した装置として設置したり、センター８内のサーバーに格納したりすることで実現される。

【0029】

電池劣化判定装置１は、電気自動車（ＥＶ）９を充電する際の充電器１０の各種データを、充電器１０に設置された通信装置１１を介して遠隔取得する。

【0030】

充電器１０から取得する通信データとしては、充電日時やＥＶ９の車両ＩＤ、電池パックの充電電流，電池パックの総電圧（トータル電圧），電池パックのＳＯＣ等が挙げられる。なお、この通信データには、電池パックの各セル電圧情報は含まれていないものとする。

【0031】

電池劣化判定装置１は、通信装置１１から送信された充電器通信データを、通信装置４により受信する。

【0032】

通信装置４により取得した充電器通信データ１３は、演算処理装置（ＣＰＵ）２に入力される。

【0033】

ＣＶ充電期間抽出手段５は、入力された充電器通信データ１３から、電池パックのセル平均電圧または総電圧（トータル電圧）、及び電池パックの充電電流に関する情報を取得するとともに、取得した電池パックの充電電流からＣＶ充電期間を推定する。

【0034】

ＣＶ充電期間抽出手段５により推定したＣＶ充電期間は、Ａｈ容量・アンバランス判定手段６に入力される。

【0035】

一方、テーブル設定手段７は、入力された充電器通信データ１３に基づいて、電池劣化判定テーブルを作成する。テーブル設定手段７により作成された電池劣化判定テーブルは、記憶装置（メモリ）３に、過去のデータとマージされてＣＶ充電期間の平均電圧・電流パタンとして記憶される。

【0036】

Ａｈ容量・アンバランス判定手段６は、過去のデータとマージされたＣＶ充電期間の平均電圧・電流パタンを、記憶装置（メモリ）３から電池劣化判定テーブルとして読み出し、ＣＶ充電期間抽出手段５により推定したＣＶ充電期間と参照（マッチング）することで、電池パックの各セルのアンバランス関係と電池パックのＡｈ容量を推定する。

【0037】

電池劣化判定テーブルには、電池パックの劣化診断を行うための判定基準（メッセージ）も含まれており、各セルのアンバランス関係及びＡｈ容量とともに、電池パックの劣化度合いを診断することができる。

【0038】

Ａｈ容量・アンバランス判定手段６により推定した各セルのアンバランス関係及びＡｈ容量、及び電池パックの劣化度合いの診断結果は、通信装置４を介して、ドライバーやディーラー等のユーザー１２にメッセージ（警告）として送信される。

【0039】

図２を用いて、電池劣化判定テーブルの一例を説明する。図２は、ＣＶ充電期間のセル平均電圧および各セルのＣＶ電圧（ＶＭ）を、前記ＣＶ充電期間のセル平均電圧および前記各セルのＣＶ電圧のパタン毎に、各セルのアンバランス関係と前記電池パックのＡｈ容量との関係を予め設定したテーブルである。また、図２の判定をするのは、電池パックとして満充電になった場合に限定しても良い。この電池パックとして満充電となった判定は、ＯＢＤ－ＳＯＣが１００％になっていた場合としても良いし、最後の充電電流が予め設定した値（例えば１０Ａ）以下になった場合としても良い。

【0040】

図２では、Ｎｏ．１～Ｎｏ．４の４つのパタンを示している。電池劣化判定テーブルには、各パタンに対応する電圧・電流のグラフ、状況、判断（メッセージ）が設定されている。

【0041】

例えば、Ｎｏ．１のパタンでは、電圧・電流のグラフから、ＣＶ充電期間Ａにおけるセル平均電圧は、ＣＶ充電開始時はセルＣＶ電圧ＶＭであり、パック満充電終了時は同じくセルＣＶ電圧ＶＭである。また、ＯＢＤ－ＳＯＣと電流積算から求めたパックＱｍａｘは時系列的に連続である。

【0042】

Ｎｏ．１のパタンの場合、アンバランスは起きておらず、セルＱｍａｘ（Ａｈ容量）は等しく、セル毎抵抗も等しく、抵抗リファレンスに使用可能であると判断する。一個から数個のセルのみ電圧の低い場合のアンバランスが起きている可能性もあるが、この場合CV充電になってからも電圧が少しづつ上昇するため、後述するパタンと判断する。

【0043】

なお、Ｎｏ．１のパタンでは、各セルのアンバランスが発生していなく、かつ各セルのＡｈ容量が等しいため、充電器から得たデータに基づいて、標準ＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧）と標準抵抗を示すテーブルを作成するようにしても良い。

【0044】

続いて、Ｎｏ．１の場合でＡｈ容量を計算する方法について述べる。この場合、最後のＳＯＣは１００％であるため、最初の電圧よりＯＣＶテーブル（ＳＯＣを引数とした場合のＯＣＶ）より最初のＳＯＣが求められる。各セル電圧は等しいため、全てのＱｍａｘは等しく、Ｑｍａｘは最初から最後まで充電されたＡｈ（電流積分）を｛１００－最初のＳＯＣ｝÷１００で割った値となる。これは、電圧により求めた方法であるが、ＯＢＤのＳＯＣを用いても良い。この場合には、最初から最後までに充電された電荷Ａｈ×１００÷｛最後のＯＢＤ－ＳＯＣ―最初のＯＢＤ－ＳＯＣ｝の値とする。

【0045】

続いて、標準ＯＣＶテーブルは最初から設定されているものとするが、過去のデータから推定しても良い。この方法について述べる。

【0046】

Ｎｏ．１の場合ＯＢＤ－ＳＯＣは真値に近いとするならば、充電開始直前の電圧と充電開始直前のＳＯＣのデータペアを抽出し、そのデータペア群よりＯＣＶを関数近似で求めても良い。

【0047】

次に、標準抵抗テーブルを作成する方法について述べる。これは電流積分時系列（q(t)とする）、Ｑｍａｘより求めたＳＯＣ（SOC(t)と記載。SOC初期値＋１００q(t)/Qmaxとする。代わりにＯＢＤ－ＳＯＣを用いても良い）、ＳＯＣより求めたＯＣＶの時系列（ＯＣＶ（ｔ）とする）を用い、{電圧―ＯＣＶ（ｔ）}÷電流として時刻ｔにおける抵抗Ｒ（ｔ）（連続充電状態での抵抗）を求める。これは時刻ｔのときにはＳＯＣ(t)であるため、ＳＯＣ(t)における抵抗が判る。

【0048】

この抵抗を求める際には電流変化が起こったときには分極電圧が定常になっていないため、電流変化が起こってＴ秒の間はデータを集計しない（Ｔは予め設定された値であり例えば３００秒）。そして、もしＯＢＤの中に温度時系列（Ｔｅｍｐ（ｔ）とする）情報があるならば、Ｒ（ｔ）はＳＯＣ（ｔ）とＴｅｍｐ（ｔ）の２次元のテーブルを関数近似で作成する。

【0049】

次に、ＶＭの設定方法について述べる。ＶＭが予め判っているならばその値を設定しておくが、判らない場合には過去のデータを集計し、Ｎｏ．１の状態でかつ、ＣＣ充電期間からＣＶ充電期間に切り替わる際の電圧を求める。これは総電圧の場合にはセル数で割ることでＶＭが求められる。

【0050】

続いてパック容量の計算方法について述べる。パック容量としてはＡｈの容量とＷｈの容量の２通りがありＮｏ．１のパタンの場合、アンバランスが起きていないため、パックのＡｈ容量はセルのＱｍａｘと等しくなる。このため、パックのＷｈ容量計算について述べる。Ｎｏ．１のパタンの場合アンバランスは起きていないため、充電終了時のSOCは１００％となる。問題は電池パックが空になっている状態でそれぞれのセルのSOCがどうなっているかである。このとき式（１）となるSOCsを求める。SOCsは電池パックが０になっている状態でのＳＯＣであり、最低電圧とはセルのカタログで示されている放電時の最低電圧である。

【0051】

OCV(SOCs)－Id×R(SOCs,25)=最低電圧・・・（１）
式（１）の方程式でSOCsが０以下の場合には０と設定する。また最低電圧が示されていない、判らない場合や、簡易的には、SOCs=0としても良い。

【0052】

続いて、各セルのＷｈ容量（EVの場合、航続距離に依存する放電側Ｗｈ）を計算する。放電時には、放電電流Ｉｄ一定（例えばセルのカタログＡｈ容量の1/3の）２５℃想定時のセルｋのＷｈ容量は、式（２）のパワーをＳＯＣでSOCｓから１００まで積分した値を１００で割った値となる(k=1,…,セル数)。

【0053】

セルkパワー=Id×{OCV(SOC)－Id×R(SOC,25℃)}・・・（２）
ここでＯＣＶと２５℃抵抗は既にテーブルで用意されている関数であり、数値積分が実行できる。この数値積分であるセルkのＷｈ容量をE[k]とするならば、パックのＷｈ容量とはE[k]のセルｋによる総和となる。

【0054】

今、ｋ番目の各セルのＱｍａｘをQmax[k]とし、最もＱｍａｘの小さいセルの番号をk_minとする。ｋ番目のセルのＳＯＣは１００×{Qmax[k]-Qmax[k_min]}/Qmax[k]となる。この値をSOCi[k]とする。そして各セルのＳＯＣはから１００からSOCi[k]まで放電電流Ｉｄで放電されるため、充電時のセルｋの２５℃想定時のＷｈ容量とはＩｄ×｛ＯＣＶ(SOC)-Id×R(SOC,25℃)｝をＳＯＣで積分した値となる。

【0055】

Ｎｏ．２のパタンでは、電圧・電流のグラフから、ＣＶ充電期間Ａにおけるセル平均電圧は、ＣＶ充電開始時はセルＣＶ電圧ＶＭより低く、パック満充電終了時はセルＣＶ電圧ＶＭである。また、ＯＢＤ－ＳＯＣと電流積算から求めたパックＱｍａｘは時系列的に連続である。

【0056】

Ｎｏ．２のパタンの場合、アンバランスは起きていない、または起きていても少ないと判断し、セルＱｍａｘ（Ａｈ容量）は数個低く、セル毎抵抗は最も抵抗の大きいセルの値が出ると判断する。このとき一番先にＱｍａｘの最小を与えるセルがＣＶ充電に切り替わることになる。このため、平均セル電圧はＮｏ．２に示す挙動となる。もちろん、他の状況、例えばアンバランスが起きて満充電に至らないセルがあってもＮｏ．２に示す平均セル電圧となる状況はあり得る。しかしながら、ここではセルＱｍａｘ（Ａｈ容量）は数個低い状態が尤もらしいと判断する。

【0057】

次に、Ｎｏ．２の場合の、セルＱｍａｘの最小値の見積もりとパックＱｍａｘの最小値の見積もり方法を述べる。

【0058】

アンバランスが起きていない場合には、パックの代表ＳＯＣは、一般的に最もＱｍａｘの低いセルのＳＯＣを示す。このため、最もＱｍａｘの小さいセルのＱｍａｘはQmax=充電量[Ah]×100/{(OBD-SOC最終)-(OBD-SOC最初)}として求められる。

【0059】

パックのＡｈ容量は最もＱｍａｘの小さいセルになるため、最もＱｍａｘの小さいセルのＱｍａｘがパックのＡｈ容量となる。なお、補足的に、正常なセルのＱｍａｘを見積もり、メッセージとしてユーザーに通知しても良い。この計算方法を述べる。セル１つのみＱｍａｘが低く、それ以外のセルは同じＱｍａｘとする場合が、ワーストケースである。充電開始前の最初のセル平均電圧は、同じＱｍａｘのセルのＯＣＶと近似できる。従い、充電開始直前のセル平均電圧より求めたＳＯＣ（ＳＯＣiとする）より、大きい方のＱｍａｘはQmax=充電量[Ah]×100/{100-SOCi}として求められる。

【0060】

Ｎｏ．３のパタンでは、電圧・電流のグラフから、ＣＶ充電期間Ａにおけるセル平均電圧は、ＣＶ充電開始時はセルＣＶ電圧ＶＭより低く、パック満充電終了時もセルＣＶ電圧ＶＭより低い。また、ＯＢＤ－ＳＯＣと電流積算から求めたパックＱｍａｘは時系列的に急に低くなる。

【0061】

Ｎｏ．３のパタンの場合、アンバランスが起きており数個の電圧が低く、セル毎抵抗が不明であると判断される。数個の電圧が低いため、ＣＶ充電期間となってもセルの電圧は上昇するが、最後のＣＶ期間でセル平均電圧が完全にＶＭに至らないため、Ｎｏ．３のパタンとして判断する。

【0062】

パックＱｍａｘの見積もり値としては、充電開始直前のセル平均電圧が最初に高いＳＯＣを示すセルと近似し、パックＱｍａｘ＝充電電荷×１００÷｛１００－ＳＯＣ（充電直前のセル平均電圧）｝として見積もる。

【0063】

充電最後の状況では数個の電圧の低いセル電圧情報が平均セル電圧に反映され難いため、充電終了時の状態でアンバランスの見積もりが困難である。しかしながら、充電最初のＯＢＤ－ＳＯＣは最もＳＯＣの低いセルに律速され、出力される。このため、Ｑｍａｘが等しいと仮定したアンバランスのワーストケースは見積もることが可能となる。このアンバランス分を式（３）のＳＯＣを求め、「満充電時に、ワースト値として数個のセルが式（３）のＳＯＣ分電圧が低い」のメッセージを出す。このアンバランスＳＯＣ分はアンバランス解消で回復する電池パックの容量割合となる。

【0064】

アンバランスＳＯＣ＝ＯＢＤ－ＳＯＣ ― ＳＯＣ（充電直前の平均セル電圧）・・・（３）
Ｎｏ．４のパタンでは、電圧・電流のグラフから、ＣＶ充電期間Ａにおけるセル平均電圧は、ＣＶ充電開始時はセルＣＶ電圧ＶＭよりさらに低く、パック満充電終了時もセルＣＶ電圧ＶＭよりさらに低い。また、ＯＢＤ－ＳＯＣと電流積算から求めたパックＱｍａｘも低いと考えられるが、見積もり値としてＯＢＤ－ＳＯＣと電流積算から求めたＱｍａｘをパックＱｍａｘとして出力する。

【0065】

Ｎｏ．４のパタンの場合、アンバランスが起きており数個の電圧が高く、セル毎抵抗は不明であると判断される。圧倒的な数のセルが満充電に至らなく、充電の最後で平均セル電圧がＶＭより下回るとしたパタンである。

【0066】

一個から数個のセルのみ電圧が高い場合は、充電終了後の電圧を考慮する。この理由は、数個のセルはＳＯＣ１００であるが、大多数のセルは充電終了後の平均セル電圧からＯＣＶテーブルより見積もったＳＯＣとなる。このため、式（４）でＳＯＣを見積もり「満充電時にワースト値として数個のセルが式（４）のＳＯＣ分電圧が高い」とのメッセージを出す。このアンバランスＳＯＣ分はアンバランス解消で回復する電池パックの容量割合となる。

【0067】

アンバランスＳＯＣ＝１００ ― ＳＯＣ（充電終了後の平均セル電圧）・・・（４）
図３を用いて、本実施例の電池劣化判定装置１による電池劣化判定方法について説明する。

【0068】

電池劣化判定装置１による処理がスタートすると、先ず、ステップＳ１において、充電器から、電池パックのセル平均電圧（またはトータル電圧）、及び電池パックの充電電流に関する情報を取得する。

【0069】

次に、ステップＳ２において、取得した電池パックの充電電流からＣＶ充電期間を推定する。この方法は、電流が一定の状態（ＣＣ充電期間）から値が下がった時以降を切り出す。

【0070】

続いて、ステップＳ３において、推定したＣＶ充電期間のセル平均電圧及び各セルのＣＶ電圧を電池劣化判定テーブル（図２の状態）と照合することで、各セルのアンバランス関係と電池パックのＡｈ容量を推定し、なおかつ、電池パックの劣化度合いを診断する。

【0071】

最後に、ステップＳ４において、診断の結果に基づいてメッセージを作成してユーザーに通知し、処理を終了する。

【0072】

なお、ステップＳ４では、各セルのアンバランス関係、及び電池パックのＡｈ容量をそれぞれレベル分けしてレベル毎の閾値を設定し、アンバランス関係またはＡｈ容量がレベル毎の閾値を超えた場合、ユーザーに警告するようにしても良い。

【0073】

以上説明した本実施例の電池劣化判定方法及び電池劣化判定装置によれば、各セル電圧情報が得られない場合であっても、電池パックの劣化度合いの指標となる各セルのアンバランスとＡｈ容量を推定することができる。

【実施例0074】

図４を参照して、本発明の実施例２に係る電池劣化判定方法について説明する。図４は、本実施例の電圧・電流パタンを示す図である。

【0075】

実施例１では、ＣＣ－ＣＶ方式による電池パックの充電を前提に説明したが、本実施例では、他の充電方法の電池劣化判定方法を以下説明する。なお、本充電方式はＬＦＰやＬＦＰ以外のリチウムイオン電池でも下記の充電方式を用いることがある。

【0076】

ＬＦＰ電池は、正極側にリチウム（Ｌｉ）・鉄（Ｆｅ）・リン（Ｐ）を材料として利用したリチウムイオン二次電池の一種である。ＬＦＰ電池では、ＣＣ－ＣＶ充電方式ではなく、ＣＣ充電から、どれかのセルの電圧が高くなったときに、電流を絞るような充電方式を採用することが多い。この電流を絞る期間を電流低減期間と呼ぶことにする。図４に示すように、本充電では、初めに一定の電流（ＣＣ）で充電を行い、電流低減期間において、電流を直線的に絞る。最後に終わらせるのは、いずれかのセルが所定の閾値電圧（例えば３．７Ｖ）になったときである。

【0077】

充電電流から電流低減期間を推定する方法は、実施例１（図３のステップＳ１及びステップＳ２）と同様である。

【0078】

次に、充電電流から電流低減期間を推定する。この電流低減期間において、全てのセルが満充電のパタン（図４のＡ）である場合、アンバランスは起きていないと判定される。一方、セル電圧が満充電に満たないパタン（図４のＢ）である場合、すなわち電圧パタンが鈍っている場合は、アンバランスが発生していると判定される。

【0079】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。