特開 2024-135629 リユース可否判定装置およびリユース可否判定方法

(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】P2024135629

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】リユース可否判定装置およびリユース可否判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/392 20190101AFI20240927BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240927BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240927BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240927BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01R31/392

H02J7/00 Y

H02J7/02 H

H01M10/48 P

H01M10/48 301

G01R31/396

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046414

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】青木 公生

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216AA08

2G216BA21

2G216CB17

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503CA17

5G503CB11

5G503EA05

5G503EA08

5G503EA09

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

5H030AA01

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】電池パックに搭載される複数のセルの各々の劣化状態を判定する。
【解決手段】リユース可否判定装置は、複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定装置であって、前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定する劣化状態判定部と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定装置であって、
前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、
前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、
前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定する劣化状態判定部と、を有すること
を特徴とするリユース可否判定装置。

【請求項2】

前記劣化状態判定部は、さらに、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作回数が第２閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載のリユース可否判定装置。

【請求項3】

前記二次電池の充電時の前記複数のセルの各々の前記セル電圧の上限電圧の到達回数と、前記二次電池の放電時の前記複数のセルの各々の前記セル電圧の下限電圧の到達回数とを記憶する劣化状態記憶部を有し、
前記劣化状態判定部は、さらに、前記劣化状態記憶部に記憶された前記上限電圧の到達回数または前記下限電圧の到達回数がそれぞれの第３閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のリユース可否判定装置。

【請求項4】

前記劣化状態判定部は、さらに、放電停止前後の前記セル電圧の変化量が第４閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のリユース可否判定装置。

【請求項5】

前記劣化状態判定部は、さらに、充電停止前後の前記セル電圧の変化量が第５閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のリユース可否判定装置。

【請求項6】

前記劣化状態判定部は、さらに、放電開始時の前記セル電圧の順位と放電終了時の前記セル電圧の順位との差に基づいて、前記セルの劣化の度合いを判定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のリユース可否判定装置。

【請求項7】

前記劣化状態判定部は、さらに、前記セルの温度の変化量に基づいて前記セルの劣化を判定すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のリユース可否判定装置。

【請求項8】

複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定方法であって、
前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、を有するリユース可否判定装置が有する劣化状態判定部が、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とするリユース可否判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リユース可否判定装置およびリユース可否判定方法
に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の二次電池が直列に接続された組電池において、二次電池が正常か否かを判断する異常判断装置が知られている。この種の異常判断装置は、複数の二次電池のうち、複数回の均等化処理後に最小電圧が連続して判定された電池を対象電池とし、所定の放電時間後に対象電池と基準電池との電圧差を求める。そして、異常判断装置は、電圧差が複数回異常を示す場合に対象電池の異常を判断する（例えば、特許文献１参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、上述した異常判断装置では、複数の二次電池のうち、最小電圧の二次電池の異常しか判断できず、例えば、２番目に電圧が低い二次電池が劣化している場合があっても異常を判断することができない。

【0004】

開示の技術は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電池パックに搭載される複数のセルの各々の劣化状態を判定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態のリユース可否判定装置は、複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定装置であって、前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定する劣化状態判定部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

電池パックに搭載される複数のセルの各々の劣化状態を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池のリユース可否判定装置の一例を示すブロック図である。

【図2】図１の電池パックに含まれるセルの放電後と充電後のセル電圧の概略を示す説明図である。

【図3】図１の電池パックにおける満充電時および完放電時のセル電圧の例を示す説明図である。

【図4】図１のバランサ回路部により実施するセル電圧のバランス調整の概略を示す説明図である。

【図5】図１のリユース可否判定装置が実施するセルの劣化判定処理の例を示すフロー図である。

【図6】図１の電池パックに搭載された各セルにおいて、放電容量と、放電の停止から３００秒後のセル電圧の変化量との関係を示す分布図である。

【図7】図１の電池パックに搭載された各セルにおいて、放電容量と、放電開始時および放電終了時のセル電圧の順位の差との関係を示す分布図である。

【図8】図１のリユース可否判定装置が実施するセルの劣化判定処理の別の例を示すフロー図である。

【図9】図１のリユース可否判定装置において、セルの劣化の判定に使用するために記憶部に記憶する項目の一例と閾値とを示す図である。

【図10】図１のリユース可否判定装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して実施の形態の説明を行う。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池のリユース可否判定装置の一例を示すブロック図である。例えば、図１に示す電池パック２００は、直列に接続された複数のセルＣ１－Ｃ５を有する。電池パック２００は、二次電池の一例である。例えば、セルＣ１－Ｃ５は、リチウムイオン電池等の繰り返し充放電が可能である。

【0010】

以下では、セルＣ１－Ｃ５を区別なく説明する場合、セルＣとも称する。なお、図１では、説明の簡単化のため、電池パック２００が5つのセルＣ１－Ｃ５を有する例を示すが、電池パック２００に搭載されるセルＣの数は、複数であれば５つに限定されない。

【0011】

図１に示すリユース可否判定装置１００は、電池パック２００に搭載される個々のセルＣの劣化状態に基づいて、リユースの可否を判定する。リユース可否判定装置１００は、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）１１０および劣化状態判定装置１２０を有する。以下では、バッテリマネジメントシステム１１０は、ＢＭＳ１１０とも称される。

【0012】

ＢＭＳ１１０は、温度測定部１１１、電圧測定部１１２、電流測定部１１３、バランサ回路部１１４、判定制御部１１５および記憶部１１６を有する。劣化状態判定装置１２０は、劣化状態判定部１２１および劣化状態記憶部１２２を有する。

【0013】

温度測定部１１１は、電池パック２００に近接して配置される温度計２１０からの温度情報を受け、電池パック２００の温度を測定し、測定した温度を判定制御部１１５に通知する。温度測定部１１１が測定する温度は、各セルＣの周囲温度を相対的に示している。なお、温度計２１０は、電池パック２００内に配置されてもよい。この場合、温度計２１０は、セルＣ毎に配置されて、各セルＣの温度を測定してもよい。

【0014】

電圧測定部１１２は、各セルＣの両端に接続された電圧検出線を介してセル電圧を測定し、測定した各セルＣのセル電圧を判定制御部１１５に通知する。

【0015】

電流測定部１１３は、直列に接続される複数のセルＣに流れる電流の経路上に配置された電流計２２０からの電流情報を受け、受けた電流情報を電池パック２００に流れる電流を測定する。電流測定部１１３は、測定した電流を判定制御部１１５に通知する。なお、電流測定部１１３は、電池パック２００の外部に配置されてもよい。

【0016】

バランサ回路部１１４は、例えば、アクティブ方式のセル電圧のバランス機能を有する。バランサ回路部１１４は、判定制御部１１５からの指示に基づいて、電池パック２００内のセルＣの電圧差を小さくするバランス調整を実施する。バランサ回路部１１４は、バランス調整の実施結果を判定制御部１１５に通知する。

【0017】

判定制御部１１５は、温度測定部１１１、電圧測定部１１２、電流測定部１１３およびバランサ回路部１１４から受ける各種情報に基づいて、各セルＣの状態を判定し、判定結果に基づいてバランサ回路部１１４の動作を制御する。判定制御部１１５は、温度測定部１１１、電圧測定部１１２および電流測定部１１３から受ける各種情報と、バランサ回路部１１４によるセルＣ毎のバランス調整の回数、バランス調整の頻度およびバランス調整の時間とを記憶部１１６に格納する。バランス調整の回数は、バランサ回路部１１４の動作回数の一例であり、バランス調整の頻度は、バランサ回路部１１４の動作頻度の一例である。

【0018】

劣化状態判定部１２１は、記憶部１１６に蓄積された情報に基づいて各セルＣの劣化状態を判定し、判定した各セルＣの劣化状態を劣化状態記憶部１２２に格納する。

【0019】

図２は、図１の電池パック２００に含まれるセルＣの放電後と充電後のセル電圧の概略を示す説明図である。各セルＣにおいて斜線で示す図形は、面積が大きいほどセル電圧（例えば、開放電圧）が高い。図２に示す例では、セルＣ３は、劣化しているため、他のセルＣに比べて早く放電し、他のセルＣに比べて早く充電される。充電後の状態においてセルＣ３に示すＮＧは、セル電圧が上限電圧に到達したことを示す。

【0020】

電池パック２００に含まれる直列に接続された複数のセルＣに対して充放電を行う際、セル電圧のバラつきによって、劣化したセルＣは、他のセルＣよりも電圧が早く上昇または早く下降する。また、劣化したセルＣは、充放電を続けると他のセルＣよりも先に充電終了電圧または放電終了電圧に到達する。

【0021】

図３は、図１の電池パック２００における満充電時および完放電時のセル電圧の例を示す説明図である。ＢＭＳ１１０は、セルＣの過充電を防止するために、電池パック２００に含まれるセルＣの1つでも上限電圧（充電終了電圧）に到達した場合、過充電を防止するために充電を停止する。ここで、満充電時の各セルＣのセル電圧は、放電開始時の電圧でもある。

【0022】

また、ＢＭＳ１１０は、セルＣの過放電を防止するために、電池パック２００に含まれるセルＣの1つでも下限電圧（放電終了電圧）に到達した場合、過放電を防止するために放電を停止する。ここで、満充電時の各セルＣのセル電圧は、放電終了時の電圧でもある。

【0023】

このため、正常セルＣに比べて劣化している劣化セルＣが電池パック２００に含まれる場合、劣化セルＣのセル電圧が上限電圧に到達したことに基づいて電池パック２００の充電が終了した時点で、正常セルＣのセル電圧は、上限電圧より低い。また、劣化セルＣのセル電圧が下限電圧に到達したことに基づいて電池パック２００の放電が終了した時点で、正常セルＣのセル電圧は、下限電圧より高い。このため、劣化セルＣは、正常セルＣに比べて上限電圧または下限電圧に達する回数が多くなる。

【0024】

また、ＢＭＳ１１０は、互いに隣接するセルＣのセル電圧Ｃに差がある場合、バランサ回路部１１４に指示してセル電圧が高いセルＣからセル電圧が低いセルＣに電流を流させることで、セル電圧を調整する。このため、劣化セルＣは、正常セルＣに比べて、バランサ回路部１１４によりセル電圧が調整される回数が多くなる。

【0025】

以上より、劣化状態判定装置１２０は、例えば、上限電圧に到達した回数と下限電圧に到達した回数とをセルＣ毎に劣化状態記憶部１２２に記憶する。劣化状態判定装置１２０は、上限電圧に到達した回数と下限電圧に到達した回数とのいずれかまたは両方がそれぞれの閾値以上であることを判定することで、セルＣの劣化を判定することができる。上限電圧の到達回数の劣化判定閾値と、下限電圧の到達回数の閾値のそれぞれは、第３閾値の一例である。

【0026】

図４は、図１のバランサ回路部１１４により実施するセル電圧のバランス調整の概略を示す説明図である。バランサ回路部１１４は、正常セルＣよりもセル電圧が低い劣化セルＣに対して補充電によるバランス調整（ｎ回目）を行う（図４（ａ））。これにより、補充電の終了時に劣化セルＣのセル電圧と正常セルＣのセル電圧とが均衡化される（図４（ｂ））。

【0027】

しかしながら、劣化セルＣは、電圧降下および自己放電による電圧降下が他の通常のセルよりも大きい。このため、劣化セルＣのセル電圧は、補充電の終了後から一定時間が経過すると、正常セルＣのセル電圧より低くなり、再度のバランス調整（ｎ＋１回目）が必要になる（図４（ｃ）、（ｄ））。その結果、正常セルＣに比べて、バランス調整の回数が多くなり、バランス調整の時間間隔が短くなり、バランス調整の頻度が高くなる。

【0028】

バランス調整の回数は、通常の充放電を繰り返し実施することで、劣化セルＣだけでなく正常セルＣも増加する。これに対して、バランス調整の頻度（時間間隔）は、劣化セルＣのみで高くなる（短くなる）。したがって、劣化状態判定部１２１は、バランス調整の頻度が高いことを検出することで、セルＣの劣化状態の正確な判定が可能になり、劣化セルＣを判定可能になる。

【0029】

図５は、図１のリユース可否判定装置１００が実施するセルＣの劣化判定処理の例を示すフロー図である。図５に示すフローは、リユース可否判定装置１００がセルＣのリユース可否判定の実施指示を受けたことに基づいて開始される。図５に示すフローでは、リユース可否判定装置１００は、バランス調整の頻度とバランス調整の回数とを使用して劣化したセルＣを判定する。

【0030】

まず、ステップＳ１００において、判定制御部１１５は、電池パック２００に搭載されている全てのセルＣのセル電圧を電圧測定部１１２から取得する。次に、ステップＳ１０２において、判定制御部１１５は、取得したセル電圧に基づいて、バランス調整が必要か否かを判定する。判定制御部１１５は、バランス調整が必要な場合、ステップＳ１０４を実施し、バランス調整が不要な場合、ステップＳ１００に戻る。

【0031】

ステップＳ１０４において、判定制御部１１５は、放電の対象セルＣを決定する。次に、ステップＳ１０６において、判定制御部１１５は、補充電の対象セルＣを決定する。例えば、判定制御部１１５は、バランス調整が必要なセルＣを補充電の対象セルＣに決定し、補充電の対象セルＣに隣接するセルＣを放電の対象セルＣに決定する。次に、ステップＳ１０８において、判定制御部１１５は、バランサ回路部１１４にバランス調整を実施させる。

【0032】

次に、ステップＳ１１０において、判定制御部１１５は、補充電されたセルＣのバランス調整の回数を記憶部１１６に記憶させる。次に、ステップＳ１１２において、判定制御部１１５は、補充電されたセルＣのバランス調整の開始時刻を記憶部１１６に記憶させる。

【0033】

次に、ステップＳ１１４において、判定制御部１１５は、電池パック２００の全てのセルＣを対象としたバランス調整が終了したか否かを判定する。判定制御部１１５は、電池パック２００の全てのセルＣを対象としたバランス調整が終了した場合、ステップＳ１１６を実施する。判定制御部１１５は、電池パック２００内のセルＣのうち、バランス調整が終了していないセルＣがある場合、処理をステップＳ１０２に戻す。

【0034】

ステップＳ１１６において、判定制御部１１５は、バランス調整の終了時刻を記憶部１１６に記憶させる。

【0035】

次に、ステップＳ１１８において、劣化状態判定部１２１は、例えば、セルＣ毎の複数のバランス調整の開始時刻に基づいて、セルＣ毎のバランス調整の頻度を算出する。そして、劣化状態判定部１２１は、バランス調整の頻度が閾値以上のセルＣがあるか否かを判定する。

【0036】

そして、劣化状態判定部１２１は、バランス調整の頻度が閾値以上のセルＣ（１つまたは複数）がある場合、バランス調整の頻度が閾値以上のセルＣを劣化セルＣと判定し、図５に示す劣化判定処理を終了する。すなわち、劣化状態判定部１２１は、１回の劣化判定処理で、複数の劣化セルＣを判定することができる。劣化状態判定部１２１は、バランス調整の頻度が閾値以上のセルＣがない場合、ステップＳ１２０を実施する。バランス調整の頻度の閾値は、第１閾値の一例である。

【0037】

次に、ステップＳ１２０において、劣化状態判定部１２１は、記憶部１１６に記憶されているセルＣ毎のバランス調整の回数が閾値以上のセルＣがあるか否かを判定する。劣化状態判定部１２１は、バランス調整の回数が閾値以上のセルＣ（１つまたは複数）を劣化セルＣと判定し、判定した劣化セルＣを示す情報を劣化状態記憶部１２２に格納し、図５に示す劣化判定処理を終了する。劣化状態判定部１２１は、バランス調整の回数が閾値以上のセルＣがない場合、ステップＳ１０２の処理に戻る。バランス調整の回数の閾値は、第２閾値の一例である。

【0038】

なお、ステップＳ１２０の実施を省略し、ステップＳ１１８でバランス調整の頻度が閾値以上のセルＣがない場合、ステップＳ１０２に戻ってもよい。すなわち、劣化セルＣの判定は、バランス調整の頻度のみにより実施されてもよい。

【0039】

図６は、図１の電池パック２００に搭載された各セルＣにおいて、放電容量と、放電の停止から３００秒後のセル電圧の変化量との関係を示す分布図である。劣化が進んだセルＣは、放電を停止した後のセル電圧の変化量が大きい。このため、劣化状態判定部１２１は、放電を停止した前後のセル電圧の変化量が、劣化を判定する閾値以上の場合、セルＣの劣化を判定することができる。放電を停止した前後のセル電圧の変化量の閾値は、第４閾値の一例である。

【0040】

なお、劣化が進んだセルＣは、充電を停止した後のセル電圧の変化量が大きい。このため、劣化状態判定部１２１は、充電を停止した前後のセル電圧の変化量が、劣化を判定する閾値より大きい場合、セルＣの劣化を判定することができる。すなわち、劣化状態判定部１２１は、１回の劣化判定処理で、複数の劣化セルＣを判定することができる。充電を停止した前後のセル電圧の変化量の閾値は、第５閾値の一例である。

【0041】

図７は、図１の電池パック２００に搭載された各セルＣにおいて、放電容量と、放電開始時および放電終了時のセル電圧の順位の差との関係を示す分布図である。

【0042】

図３の満充電時（放電開始時）のセル電圧の特性に示したように、劣化したセルＣは、充電時にセル電圧が早く上昇するため、放電開始時のセル電圧が高い傾向にある。このため、例えば、放電開始時のセル電圧を低い順に順位付けすると、劣化したセルＣの順位は下位になる（順位としては大きい）。

【0043】

一方、図３の完放電時（放電終了時）のセル電圧の特性に示したように、劣化したセルＣは、放電時にセル電圧が早く下降するため、放電終了時のセル電圧が低い傾向にある。このため、放電終了時のセル電圧を低い順に順位付けすると、劣化したセルＣの順位は上位になる（順位としては小さい）。

【0044】

ここで、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位の差をセルＣ毎に求めるとする。この場合、劣化したセルＣの順位の差は、劣化していないセルＣの順位の差より大きくなる。したがって、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差を求めることで、電池パック２００に搭載されたセルＣの相対的な劣化の度合いを判定することができる。

【0045】

なお、放電開始時のセル電圧および放電終了時のセル電圧を高い順に順位付けする場合にも、劣化したセルＣの放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差は、劣化していないセルＣの順位の差より大きくなる。したがって、この場合にも、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差を求めることで、電池パック２００に搭載されたセルＣの相対的な劣化の度合いを判定することができる。

【0046】

図８は、図１のリユース可否判定装置１００が実施するセルの劣化判定処理の別の例を示すフロー図である。図８に示すフローは、リユース可否判定装置１００がセルＣのリユース可否判定の実施指示を受けたことに基づいて開始される。図８に示すフローでは、リユース可否判定装置１００は、図７で説明した放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差を使用して劣化したセルＣを判定する。

【0047】

まず、ステップＳ２００において、判定制御部１１５は、電池パック２００に搭載されている全てのセルＣの放電開始時のセル電圧を電圧測定部１１２から取得する。次に、ステップＳ２０２において、判定制御部１１５は、取得したセル電圧に基づいて、放電開始時のセル電圧の順位を算出し、算出した順位を記憶部１１６に記憶させる。

【0048】

次に、ステップＳ２０４において、リユース可否判定装置１００は、電池パック２００を放電させる。次に、ステップＳ２０６において、リユース可否判定装置１００は、放電の終了を待ち、放電が終了した場合、ステップＳ２０８を実施する。ステップＳ２０８において、判定制御部１１５は、放電が終了した時刻を記憶部１１６に記憶させる。

【0049】

次に、ステップＳ２１０において、劣化状態判定部１２１は、全てのセルＣの放電終了時のセル電圧を記憶部１１６から取得する。次に、ステップＳ２１２において、劣化状態判定部１２１は、ステップＳ２１０で取得した全てのセルＣのセル電圧の範囲が閾値以上か否かを判定する。劣化状態判定部１２１は、全てのセルＣのセル電圧の範囲が閾値以上の場合、ステップＳ２１４を実施する。劣化状態判定部１２１は、全てのセルＣのセル電圧の範囲が閾値未満の場合、セルＣの劣化が発生していないと判定し、図８に示す劣化判定処理を終了する。

【0050】

ステップＳ２１４において、劣化状態判定部１２１は、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差をセルＣ毎に算出し、記憶部１１６に記憶させる。さらに、劣化状態判定部１２１は、放電開始時のセル電圧と放電終了時のセル電圧との差をセルＣ毎に算出し、記憶部１１６に記憶させてもよい。

【0051】

次に、ステップＳ２１６において、劣化状態判定部１２１は、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差が閾値以上のセルＣがあるか否かを判定する。劣化状態判定部１２１は、順位の差が閾値以上のセルＣ（１つまたは複数）がある場合、順位の差が閾値以上のセルＣを劣化セルＣと判定し、判定した劣化セルＣを示す情報を劣化状態記憶部１２２に格納し、図８に示す劣化判定処理を終了する。

【0052】

すなわち、劣化状態判定部１２１は、順位の差に基づいて、１回の劣化判定処理で、複数のセルＣの劣化の度合いを判定することができる。劣化状態判定部１２１は、順位の差が閾値以上のセルＣがない場合、セルＣの劣化が発生していないと判定し、図８に示す劣化判定処理を終了する。

【0053】

なお、図８に示す劣化判定処理は、単独で実施されてもよく、図５の劣化判定処理と組み合わせて実施されてもよい。さらに、図５に示す劣化判定処理と図８以外の他の劣化判定処理とが組み合わされて実施されてもよく、図８に示す劣化判定処理と図５以外の他の劣化判定処理とが組み合わされて実施されてもよい。また、図５の劣化判定処理と図８に示す劣化判定処理と他の劣化判定処理とが組み合わされて実施されてもよい。複数の劣化判定処理を組み合わせることで、セルＣの劣化状態をより正確に判定することが可能になる。

【0054】

図９は、図１のリユース可否判定装置１００において、セルＣの劣化の判定に使用するために記憶部１１６に記憶させる項目の一例と閾値とを示す図である。図９では、図１の電池パック２００にｎ個のセルＣ１－Ｃｎが搭載されるとする。

【0055】

記憶部１１６に記憶させる項目として、（Ａ）から（Ｋ）が例示される。閾値の欄に示す丸印は、セルＣの劣化状態を判定するための各項目の閾値を示す。各セルＣ１－Ｃｎの欄に示す丸印、三角印、四角印等は、各項目の測定値または算出値を示す。総合判定の欄に示すＯＫは、セルＣに劣化がないことを示す。総合判定の欄に示すＮＧは、セルＣが劣化していることを示す。

【0056】

（Ａ）バランス調整回数
（Ｂ）バランス調整頻度
（Ｃ）上限電圧（充電終了電圧）の達成回数、
（Ｄ）下限電圧（放電終了電圧）の達成回数
（Ｅ）放電終了直後と一定時間経過後のセル電圧の差
（Ｆ）放電開始時のセル電圧（充電終了電圧）
（Ｇ）放電終了時のセル電圧
（Ｈ）放電開始時と放電終了時のセル電圧の差
（Ｉ）放電開始時のセル電圧の順位
（Ｊ）放電終了時のセル電圧の順位
（Ｋ）放電開始時と放電終了時のセル電圧の順位の差

【0057】

例えば、項目（Ａ）、（Ｂ）は、図５に示した劣化判定処理で使用される。例えば、項目（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）（Ｉ）、（Ｊ）、（Ｋ）は、図８に示した劣化判定処理で使用される。図９に示す各種項目を記憶部１１６で記憶しておくことにより、電池パック２００内のセルＣの中で劣化の進んだセルＣを判定することが可能となる。

【0058】

さらに、ある温度条件下の電池パック２００において、劣化したセルは他の正常なセルと比較して内部抵抗が大きく、内部抵抗の大きい劣化したセルほど電流を流し始めた際の電圧の変化量が大きくなるとともに、充放電電流による発熱量が大きくなる。このため、各セルＣの温度の変化量に基づいて各セルＣ毎に劣化状態を判定することができる。例えば、セル電圧が上限電圧および下限電圧に到達しない電池パック２００の運用条件においても、各セルＣの劣化状態を判定することができる。

【0059】

また、劣化状態判定部１２１は、温度測定部１１１、電圧測定部１１２、電流測定部１１３およびバランサ回路部１１４等の複数の測定部の情報を記憶部１１６から取得して各セルＣの劣化を判定することで、各セルＣの劣化状態の判定の精度を高めることができる。

【0060】

さらに、劣化状態判定部１２１は、電流の積算値から求められる蓄電電気量および放電電気量、または、電流とその時のセル電圧から求めた蓄電電力量および放電電力量を使用して、式（１）または式（２）から効率を求める。劣化状態判定部１２１は、求めた効率に基づいて、各セルＣの劣化状態を判定することができる。

【0061】

効率（％）＝放電電気量（Ａｈ）÷蓄電電気量（Ａｈ） …（１）
効率（％）＝放電電気量（Ｗｈ）÷蓄電電気量（Ｗｈ） …（２）

【0062】

図１０は、図１のリユース可否判定装置１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。リユース可否判定装置１００は、ＣＰＵ３０１とＲＯＭ（Read Only Memory）３０２とＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と外部記憶装置３０４とを有する。また、リユース可否判定装置１００は、入力インタフェース部３０５と出力インタフェース部３０６と入出力インタフェース部３０７と通信インタフェース部３０８とを有する。例えば、ＣＰＵ３０１とＲＯＭ３０２とＲＡＭ３０３と外部記憶装置３０４と入力インタフェース部３０５と出力インタフェース部３０６と入出力インタフェース部３０７と通信インタフェース部３０８とは、バスＢＵＳを介して相互に接続される。なお、リユース可否判定装置１００は、図１０に示すハードウェア構成を有するＰＣまたはサーバ等のコンピュータ装置に搭載されてもよい。

【0063】

ＣＰＵ３０１は、ＯＳ（Operating System）およびアプリケーション等の各種プログラムを実行し、リユース可否判定装置１００の全体の動作を制御する。ＲＯＭ３０２は、各種プログラムをＣＰＵ３０１により実行可能にするための基本プログラムや各種パラメータ等を保持する。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１により実行される各種プログラムや、プログラムで使用するデータを記憶する。例えば、各種プログラムは、図５または図８に示したセルＣの劣化判定処理を実施する劣化処理判定プログラムを含んでもよい。

【0064】

外部記憶装置３０４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、ＲＡＭ３０３に展開する各種プログラムを記憶する。入力インタフェース部３０５は、電池パック２００、温度センサ２１０および入力装置８０に接続される。例えば、入力装置８０は、リユース可否判定装置１００を操作する操作者等からの入力を受け付けるキーボード、マウスやタブレット等である。

【0065】

そして、入力インタフェース部３０５は、セルＣの劣化判定処理を実施中に電池パック２００からセル電圧情報および電流情報を受け、温度センサ２１０から温度情報を受ける。また、入力インタフェース部３０５は、例えば、劣化判定処理の開始または停止の指示を受け、劣化判定処理で使用する閾値等の各種パラメータを受ける。

【0066】

出力インタフェース部３０６には、セルＣの劣化判定処理に使用する各種パラメータや劣化したセルＣの情報等を表示する表示装置やプリンタ等の出力装置９０が接続されてもよい。

【0067】

入出力インタフェース部３０７には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体４００が接続されてもよい。例えば、記録媒体４００には、上述した劣化処理判定プログラム等の各種プログラムが格納されてもよい。この場合、プログラムは、入出力インタフェース部３０７を介して記録媒体４００から外部記憶装置３０４またはＲＡＭ３０３に転送される。なお、記録媒体４００は、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ（Digital Versatile Disc：登録商標）等でもよく、この場合、入出力インタフェース部３０７は、接続する記録媒体４００に対応するインタフェースを有する。通信インタフェース部３０８は、リユース可否判定装置１００をネットワーク等に接続可能である。

【0068】

以上、この実施形態では、各セルＣのバランス調整の頻度に基づいて、セルＣ毎に劣化を判定することができる。これにより、多大な時間と費用とがかかる充放電試験を実施することなく、電池パックに搭載される複数のセルＣの各々の劣化状態を判定することができる。すなわち、劣化状態判定部１２１は、１回の劣化判定処理で、複数の劣化セルＣを判定することができる。

【0069】

劣化状態判定部１２１は、セルＣ毎に、バランサ回路部１１４によるバランス調整の回数が閾値以上の場合、セルＣの劣化を判定することができる。劣化状態判定部１２１は、セルＣ毎に、上限電圧に到達した回数と下限電圧に到達した回数とがそれぞれの閾値以上であることを判定することで、例えば、バランサ回路部１１４の動作回数を閾値と比較する場合に比べて簡易にセルＣの劣化を判定することができる。

【0070】

劣化状態判定部１２１は、充電を停止した前後のセル電圧の変化量が劣化判定閾値以上の場合、セルＣの劣化を判定することができる。劣化状態判定部１２１は、放電を停止した前後のセル電圧の変化量が、劣化を判定する閾値以上の場合、セルＣの劣化を判定することができる。

【0071】

劣化状態判定部１２１は、放電開始時のセル電圧の順位と放電終了時のセル電圧の順位との差を求めることで、電池パック２００に搭載されたセルＣの相対的な劣化の度合いを判定することができる。劣化状態判定部１２１は、各セルＣの温度の変化量に基づいて各セルＣ毎に劣化状態を判定することができる。

【0072】

さらに、劣化状態判定部１２１は、図９に示したように、各セルＣに関する様々な項目を組み合わせて各セルＣの劣化状態を判定することで、判定の精度を高めることができる。

【0073】

電池パック２００全体の劣化状態を把握するだけでなく、電池パック２００に含まれる劣化が進んだセルＣを特定可能にすることで、電池パック２００単位の交換ではなく、所定数のセルＣを含むモジュールまたはセルＣ単位での交換を可能にすることができる。この結果、一部のセルＣが劣化した電池パック２００を、利用可能な状態でリユースすることができる。また、劣化が進んだセルＣを除外した電池パック２００をリユースすることが可能になる。

【0074】

バランサ回路部１１４の動作回数および動作頻度を把握するための記憶部１１６を設け、劣化具合に応じた閾値を設けることで、電池パック２００を二次利用する二次利用者は、従来に比べて電池パック２００の試験時間を短縮することができる。これにより、劣化判定を効率的に実施することができ、試験コストを低減することができる。

【0075】

また、電池パック２００を搭載する自動車を生産する自動車メーカーは、特別な充放電評価を実施することなく、通常の使用時のデータを活用することで、電池パック２００の劣化具合と電池パック２００交換時期の目安等を把握することができる。

【0076】

本発明の態様は、例えば、以下の通りである。
＜１＞
複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定装置であって、
前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、
前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、
前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定する劣化状態判定部と、を有すること
を特徴とするリユース可否判定装置。
＜２＞
前記劣化状態判定部は、さらに、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作回数が第２閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする＜１＞に記載のリユース可否判定装置。
＜３＞
前記二次電池の充電時の前記複数のセルの各々の前記セル電圧の上限電圧の到達回数と、前記二次電池の放電時の前記複数のセルの各々の前記セル電圧の下限電圧の到達回数とを記憶する劣化状態記憶部を有し、
前記劣化状態判定部は、さらに、前記劣化状態記憶部に記憶された前記上限電圧の到達回数または前記下限電圧の到達回数がそれぞれの第３閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする＜１＞または＜２＞に記載のリユース可否判定装置。
＜４＞
前記劣化状態判定部は、さらに、放電停止前後の前記セル電圧の変化量が第４閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか１項に記載のリユース可否判定装置。
＜５＞
前記劣化状態判定部は、さらに、充電停止前後の前記セル電圧の変化量が第５閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とする＜１＞ないし＜４＞のいずれか１項に記載のリユース可否判定装置。
＜６＞
前記劣化状態判定部は、さらに、放電開始時の前記セル電圧の順位と放電終了時の前記セル電圧の順位との差に基づいて、前記セルの劣化の度合いを判定すること
を特徴とする＜１ないし＜５のいずれか１項に記載のリユース可否判定装置。
＜７＞
前記劣化状態判定部は、さらに、前記セルの温度の変化量に基づいて前記セルの劣化を判定すること
を特徴とする＜１＞ないし＜６＞のいずれか１項に記載のリユース可否判定装置。
＜８＞
複数のセルが直列に接続された二次電池のリユース可否判定方法であって、
前記複数のセルの各々のセル電圧を測定する電圧測定部と、前記複数のセルの各々のバランス調整を実施するバランサ回路部と、前記複数のセルの各々の前記セル電圧に基づいて、前記バランサ回路部に前記バランス調整を指示する判定制御部と、を有するリユース可否判定装置が有する劣化状態判定部が、前記複数のセル毎の前記バランサ回路部の動作頻度が第１閾値以上の前記セルを劣化していると判定すること
を特徴とするリユース可否判定方法。

【0077】

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0078】

１００ リユース可否判定装置
１１０ バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）
１１１ 温度測定部
１１２ 電圧測定部
１１３ 電流測定部
１１４ バランサ回路部
１１５ 判定制御部
１１６ 記憶部
１２０ 劣化状態判定装置
１２１ 劣化状態判定部
１２２ 劣化状態記憶部
２００ 電池パック
２１０ 温度計
２２０ 電流計
Ｃ、Ｃ１－Ｃ５ セル

【先行技術文献】

【特許文献】

【0079】

【特許文献1】特開２０１６－７５５６７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】