特開 2024-24873 ２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置

(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】P2024024873

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240216BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240216BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240216BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240216BHJP

   G01R 31/378 20190101ALI20240216BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 Q

H02J7/02 H

H02J7/00 302C

H01M10/48 P

H01M10/44 P

G01R31/378

G01R31/392

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022127819

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】591198364

【氏名又は名称】アクソンデータマシン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001922

【氏名又は名称】弁理士法人日峯国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 努

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA21

2G216BB01

5G503BA03

5G503BB02

5G503EA09

5G503HA01

5H030AA10

5H030AS08

5H030BB23

5H030FF22

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】ＡＩモデルによる人工頭脳の学習時間の短縮、診断が制度の向上
【解決手段】２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置であって、診断装置は、組電池を構成する各２次電池セルの製品に対応した診断用基本データを記憶する記憶部と、前記製品別診断用基本データに基づき診断のための人工知能処理を行うＡＩ処理部と、を備え、診断装置は、ＡＩ処理部による処理対象とした製品特性許容範囲から外れた場合に、異常であると診断して警報を出すことを特徴とする電源装置。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置であって、
前記２次電池セルが複数個直列接続にされて構成される前記組電池と、
前記組電池の各前記２次電池セルの状態を計測するセル計測回路と、
前記組電池の充電動作および前記組電池から電気負荷への電力供給動作を制御するシステム制御部と、
入出力装置と、
各前記２次電池セルの診断を行う診断装置と、を有し、
前記診断装置は、前記組電池を構成する各前記２次電池セルの製品に対応した製品別診断用基本データを記憶する記憶部と、前記製品別診断用基本データに基づき診断のための人工知能処理を行うＡＩ処理部と、を備え、
前記ＡＩ処理部による処理が前記２次電池セルの製品別に対応して行われ、
前記診断装置は、前記ＡＩ処理部による処理の対象として特定した前記製品に基づいて設定された前記製品別診断用基本データを設定するもととなった前記製品の製品特性の許容範囲に、前記２次電池セルのそれぞれの特性が入っているかどうかを診断し、前記２次電池セルの前記特性が前記製品別特性基づく前記製品特性の許容範囲から外れた場合に、前記製品特性の前記許容範囲から外れた前記２次電池セルにたいして異常であると診断し、前記入出力装置を介して警報を出す、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記異常であると診断された前記２次電池セルの交換指示が前記入出力装置から入力された場合に、
前記組電池から前記電気負荷への電力供給が停止され、
前記組電池から前記診断装置への電力供給を維持するために、前記異常であると診断された前記２次電池セルの端子間にバイパス回路が形成され、
前記異常であると診断された前記２次電池セルを新たな２次電池セルに交換する作業の終了に基づき、交換された前記新たな２次電池セルの特性が、前記製品別診断用基本データに対応した製品の特性の許容範囲に入っているかどうかが診断され、交換された前記新たな２次電池セルの特性が、前記製品別診断用基本データに対応した製品の特性の許容範囲に入っている場合に、前記入出力装置を介して前記異常な前記２次電池セルの交換が完了したことが伝達される、 ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２の内の一に記載の２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記人工知能処理を行うＡＩ処理部は、前記製品別診断用基本データに基づいて、前記製品別診断用基本データに対応した製品に特化した診断のためのＡＩ処理を行う、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置。

【請求項4】

請求項３に記載の２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記診断装置は、それぞれの前記２次電池セルに関して、それぞれの前記２次電池セルの計測した特性が、前記製品別診断用基本データに対応した前記製品の特性を基準とした場合の、前記製品の特性からのずれ量に基づいて、劣化度決定する、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン２次電池を含む非水電解質２次電池を備えた電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来かの、２次電池として鉛２次電池が広く使用されている。鉛２次電池は単位体積当たりの電力蓄電量が少なく、２次電池の体積が大きくなる課題がある。このため単位体積当たりの電力蓄電量がより大きい、リチウムイオン２次電池などの非水電解質２次電池の使用が急激に増加している。非水電解質２次電池は小容量で大電力を蓄電できる優れた特徴を有する反面、内部短絡等を生じると発火する危険性を有している。このため過充電や過放電における非水電解質２次電池の事故を避けることに注意が注がれ、非常に安全率の高い基準で選別され、過充電や過放電状態の非水電解質２次電池が大量に廃棄される状態が生じている。しかし、廃棄された非水電解質２次電池を精密に検証すると７割から８割以上の非水電解質２次電池が、まったく異常がないことが分かった。

【0003】

非水電解質２次電池を使用する場合の安全性を高めるために、非水電解質２次電池の診断に、ＡＩ技術を利用しようとするとの試みがなされている。現在画一的に廃棄されている非水電解質２次電池の中に使用できるものが非常に多く含まれている。さらに言えば、利用できる２次電池の方がはるかに多い。診断制度と信頼性を高め、利用できる２次電池を正確に把握し、廃棄されている２次電池の無駄を無くすことが大変大切である。

【0004】

ＡＩ技術の利用方法が色々提案されているのに、なぜＡＩ技術を利用した２次電池の正確な診断装置が作れないのが、その背景には、考え方言い換えるとＡＩ技術の利用方法に問題がある。これについては、以下で説明する。

【0005】

なお、ＡＩ技術を利用した２次電池の診断装置は、例えば特開２０２２-４４９４３号公報に開示されている。この特許文献には、ＡＩ技術に対する基本的な利用方法の考え方が示されていない。これ以外の特許文献についても、以下で述べる考え方が示されていない。

【0006】

実際にＡＩ技術を利用した２次電池の診断装置を試作してみると、例えば２次電池の劣化診断を行おうとした場合に、診断精度が出ない。その前に、ＡＩモデルを作って人工頭脳による学習を行おうとした場合に、非常に多くの時間が必要となり、現実的ではない。また時間を要したにもかかわらず診断制度が向上しない。改良された新製品が次々と世の中に出てくる現実に対応することがではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２２－４４９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

リチウムイオン２次電池で代表される非水電解質２次電池では、新製品が次々に市場に出てきている。ＡＩモデルによる人工頭脳の学習に長時間を要していたのでは、市場の状態に対応できない。言い換えるとＡＩ技術を利用したモデルを構築するためのＡＩによる学習が、市場の動向に対応できない。

【0009】

本発明の目的は、ＡＩモデルによる人工頭脳の学習に長い時間を必要しない、短期間で学習でき、高い精度の診断が可能な診断装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

〔第１の発明〕
前記課題を解決する第１の発明は、２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置であって、
前記２次電池セルが複数個直列接続にされて構成される前記組電池と、
前記組電池の各前記２次電池セルの状態を計測するセル計測回路と、
前記組電池の充電動作および前記組電池から電気負荷への電力供給動作を制御するシステム制御部と、
入出力装置と、
各前記２次電池セルの診断を行う診断装置と、を有し、
前記診断装置は、前記組電池を構成する各前記２次電池セルの製品に対応した製品別診断用基本データを記憶する記憶部と、前記製品別診断用基本データに基づき診断のための人工知能処理を行うＡＩ処理部と、を備え、
前記ＡＩ処理部による処理が前記２次電池セルの製品別に対応して行われ、
前記診断装置は、前記ＡＩ処理部による処理の対象として特定した前記製品に基づいて設定された前記製品別診断用基本データを設定するもととなった前記製品の製品特性の許容範囲に、前記２次電池セルのそれぞれの特性が入っているかどうかを診断し、前記２次電池セルの前記特性が前記製品別特性基づく前記製品特性の許容範囲から外れた場合に、前記製品特性の前記許容範囲から外れた前記２次電池セルに対して異常であると診断し、前記入出力装置を介して警報を出す、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置である。

【0011】

〔第１の発明の効果〕
ＡＩ技術を利用した診断対象を拡大するのではなく、特定の狭い製品に限定してＡＩ技術を利用することにより、ＡＩ技術の学習時間を大幅に短縮することができる。またさらに非水電解質２次電池の劣化や異常に関する診断の診断基準を、前記特定の製品に限定して設定する。このようにすることで、前記製品別診断用基本データの製品とＡＩ技術の学習対象の製品と診断判断の製品特性の許容範囲とを明確に関連付けて設定できる。このことにより、ＡＩ技術の学習時間を短縮したにもかかわらず、高い精度で診断することが可能となる。

【0012】

〔第２の発明〕
第２の発明は、第１の発明の２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記異常であると診断された前記２次電池セルの交換指示が前記入出力装置から入力された場合に、
前記組電池から前記電気負荷への電力供給が停止され、
前記組電池から前記診断装置への電力供給を維持するために、前記異常であると診断された前記２次電池セルの端子間にバイパス回路が形成され、
前記異常であると診断された前記２次電池セルを新たな２次電池セルに交換する作業の終了に基づき、交換された前記新たな２次電池セルの特性が、前記製品別診断用基本データに対応した前記製品の前記製品特性の前記許容範囲に入っているかどうかが診断され、交換された前記新たな２次電池セルの特性が、前記特性の前記許容範囲に入っている場合に、前記入出力装置を介して前記異常と判断した前記２次電池セルの交換が完了したことが伝達される、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置である。

【0013】

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の内の一の発明である２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記人工知能処理を行うＡＩ処理部は、前記製品別診断用基本データに基づいて、前記製品別診断用基本データに対応した製品に特化した診断のためのＡＩ処理を行う、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置である。

【0014】

第４の発明は、第３の発明の２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置において、
前記診断装置は、それぞれの前記２次電池セルに関して、それぞれの前記２次電池セルの計測した特性が、前記製品別診断用基本データに対応した前記製品の特性を基準とした場合の、前記製品の特性からのずれ量に基づいて、劣化度決定する、
ことを特徴とする２次電池セルで構成された組電池備えた電源装置である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ＡＩ処理のために必要となる学習期間を短縮でき、さらに診断精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明が適用された電源装置の実施例１を説明する回路図である。

【図2】本発明が適用された電源装置の外観図である。

【図3】ＡＩ技術を利用した、製品に特化した診断と、診断方法との関係を説明する説明図である。

【図4】電源装置に関する制御全体のタスク構成図を説明する、説明図である。

【図5】組電池を構成する各セルの診断方法を説明するフローチャートである。

【図6】異常が検知されたセルを交換するための処理内容を説明するフローチャートである。

【図7】２次電池セルの劣化を回復するための動作を説明するフローチャートである。

【図8】２次電池セルの劣化原因の一つを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の実施例の説明において、同一符号が付された構成についてはその作用や効果が同じであり、重複した説明を省略する場合がある。

【0018】

１．本発明が適用された一実施例である電源装置１００について
１．１ 実施例における回路構成について

【0019】

図１は本発明が適用された実施例１の回路図である。外部電源１０は、例えば電気自動車に電力を供給する充電装置、あるいは車両に搭載された走行用電力を発生する発電機である。接続端子１２およびスイッチＳＷ２を介して、外部電源１０から電力が充電回路１４に送られ、スイッチＳＷ４を介して充電回路１４から組電池３０へ電力が供給される。

【0020】

電源装置１００は、制御を担う制御基板１０２と、制御基板１０２からの制御指令に基づいて、電力の蓄積や出力を行う電池収納部１１０から構成される。電池収納部１１０には、外部電源１０からの電力を蓄えるための組電池３０が設けられている。組電池３０は多数のリチウムイオン２次電池セルからなり、前記２次電池セルを一例として２次電池セルＬ１からＬＮで示す。

【0021】

組電池３０に蓄電された電力は、システム制御部１５０の指令により、スイッチＳＷ１２やスイッチＳＷ１４、および接続端子１８を介して、電気負荷２０に供給される。電力を蓄えるための組電池３０は、直列に接続された非水電解質の２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮによって構成されている。これら各２次電池セルの電圧はセル計測回路４０で計測され、計測値が信号路２０２や信号線２０５を介してシステム制御部１５０や診断装置２５０へ送信される。さらに図示を省略しているが、組電池３０からの電流値や温度も計測されて、診断装置２５０に送られる。これらの計測結果は、組電池３０を構成する２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの診断に利用される。

【0022】

組電池３０を構成する２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの蓄電電力がそれぞれのセルとの比較に於いて、バランスするようにセル電圧バランス回路５０が動作し、２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮのそれぞれの端子電圧が同じになるように動作する。セル修復回路５５は特別な回路であり、２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの内の異常と診断された２次電池セルを正常な状態に修復するための回路である。修復処理部２００からの指令により動作する。詳述はしないが、５０V程度までの直流電圧を所定のセルに供給することができ、また０．１アンペアから１アンペアまでの直流電流を供給する回路を備えている。

【0023】

制御基板１０２には、表示装置１２０を備えた入出力装置１２５やシステム制御部１５０、修復処理部２００、診断装置２５０、が設けられている。これらを動作するための動作電力は組電池３０からスイッチＳＷ８および制御用電源部１０４を介して供給される

【0024】

入出力装置１２５やシステム制御部１５０、修復処理部２００、診断装置２５０、はそれぞれ信号線２０５で接続されており、信号線接続装置２０４や信号線接続装置２０３を介して信号路２０２に接続され、指令の送信および受信、データの送信および受信、が、制御基板１０２と１１０との間で行われる。

【0025】

診断装置２５０は、製品別診断用基本データ２７１や製品別診断用基本データ２８１有し、さらにＡＩ処理部２６４や電池診断部２６０を有している。データ選択部２７５は製品別診断用基本データ２７１を使用するのか製品別診断用基本データ２８１を使用するのかを選択する動作をする。製品別診断用基本データ２７１や製品別診断用基本データ２８１は、組電池３０を構成する２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの製品により決定される。組電池３０を構成する２次電池セルがそれぞれ、製品Ａである場合には、製品別診断用基本データ２７１が選択され、製品Ｂである場合には、製品別診断用基本データ２８１が選択される。

【0026】

１．２ 電源装置１００の構造について
図２は電源装置１００の構造を示す。組電池３０を収納する本体１１５と制御基板１０２とが設けられている。本体１１５の内部には電池収納部１１０が設けられており、本体１１５のケースには、接続端子１２や接続端子１８が設けられている。また２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮを本体１１５から取り出して、正常なセルと交換できるように、２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの一部が、本体１１５から外に出ている。

【0027】

本体１１５の蓋１１２側に制御基板１０２が設けられ、制御基板１０２には、指令やデータを送受信するための信号線接続装置２０４や、電池診断部２６０、ＡＩ処理部２６４、製品別診断用基本データ２７１や製品別診断用基本データ２８１を記憶した記憶部２７０、が設けられている。

【0028】

２．ＡＩ学習と診断との関係に関する説明
製品Ａや製品Ｂの特性は、実際には多くのパラメータにより決定されるが、考え方を説明するために、関係するパラメータをパラメータ１とパラメータ２とに限定して説明する。世の中に新製品が多く出回り、また多くの製造メーカが競って製品を開発し発売するので、世の中にはいろいろな製品が存在する。基本的には類似していても、その製法や材料に差があると特性の経時変化がことなり、メーカ毎に異なった経時変化を示す。従って一見類似する製品に思えても、ＡＩ学習ではいろいろ異なってくる。このため、一見類似するように見えても、異なる製造元の製品に使用できるＡＩ技術を利用した処理装置を作り出そうとすると長い時間が必要となる。従って製造元が異なる場合は、他のＡＩ処理装置を使用することとし、この実施例では、適用対象に含めない。

【0029】

今仮定として、２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮは、製造メーカＡの製品Ａであるとする。また近い製品で製造メーカＢの製品Ｂが存在すると仮定する。これらの両製品に対応するように、ＡＩ技術を利用して対応しようとすると、ＡＩ技術の学習に長い時間を要する。従って製品Ａに特化したＡＩ処理装置を、この実施例では、実現目標とする。

【0030】

製品Ａに関する製品A特性３７０および製品A特性３７０とほぼ同じ製品で製造バラツキを考慮した特性範囲３７２を図３に示す。近い製品であるが他の製造元の製品である製品Ｂの製品Ｂ特性３８０とその製品バラツキを考慮した特性範囲３８２を同じく図３に示す。診断装置２５０が診断動作を開始する製品別診断用基本データ２７１や製品別診断用基本データ２８１は特性範囲３７２や特性範囲３８２に基づいて作られたデータである。このため製品別診断用基本データ２７１は、製品Ａには適用できるが製品Ｂには適用できない。

【0031】

製品Ａに関するＡＩ制御を行う場合に、学習対象の特性が狭い範囲なので変動パラメータの範囲が狭く、短時間に学習の成果が得られる。しかし、製品別診断用基本データ２７１やＡＩ制御のための製品Ａの特性に対して、診断対象の製品の特性が劣化などで変化するとＡＩ制御を行う対象とすることが困難となる。診断対象の製品は劣化前は特性範囲３７２の範囲であったので、製品別診断用基本データ２７１を利用することができ、特性範囲３７２に基づくＡＩ処理部２６４の処理で高い精度の診断が可能となった。しかし診断対象の製品Ａが、その劣化により特性が変化すると製品別診断用基本データ２７１やＡＩ処理部２６４の処理では対応できなくなる。診断対象製品Ａの特性が、製品Ａ特性許容範囲３７４の外となると、診断装置２５０は使用困難として、特性の復帰処理や、新しい製品との取替の指示を出す。診断対象の製品Ａの特性が製品Ａ特性許容範囲３７４の外であるが、製品Ｂ特性３８０の方に変化し、特性範囲３８２の範囲に入っている場合に、使用できそうに思うかもしれないが、この実施例では使用困難として警告を出す。即ち製品Ａの代わりに、製品Ｂが使用されようとした場合に、対象の製品Ｂが新品であってもこの実施例では、使用不可とする。このようにすることで、ＡＩ処理が容易となり、高い精度の診断が可能となる。もし製品Ｂを使用する場合には、製品別診断用基本データ２８１を使用し、製品別診断用基本データ２８１をベースとしたＡＩ処理部２６４の動作が実行されることになる。

【0032】

今診断対象の製品Ａの特性が特性範囲３７２から外れた場合であっても、製品Ａ特性許容範囲３７４の範囲内であれば、使用可能である。しかしこの場合は特性範囲３７２から外れているので、劣化が進んでいるとの警報を出す。このようにＡＩ技術による学習の対応範囲を狭くすることで、診断のための判断が簡素化され、ＡＩ学習に必要な期間が短くなり、新製品世の中に出ても、新製品に対応した製品別診断用基本データ２７１や製品別診断用基本データ２８１に対応するデータを作成することで、新製品に追随していくことが可能となる。

【0033】

３．システム制御部１５０の基本フローチャートについて
図４にシステム制御部１５０および診断装置２５０による制御を行うための基本フローチャートの構成を示す。各制御あるいは処理タスクである基本動作タスク３００は、緊急制御タスク３５０やセル診断タスク４００、電力供給タスク３２０、セル交換処理タスク４５０、ＡＩ処理タスク５００、セル修復処理タスク６００、で構成されている。これらの各タスクは、一定時間毎に、タスクを実行するための起動が掛けられ。この実行起動は実行処理タスク３０４が内蔵するタイマーに基づいて行う。また割込みによる実行要求があった場合にこの割込み要求に基づいて起動が掛けられる。この割込みにより起動は、割込み処理タスク３０２により行われる。これらのタスクの実行が終了すると終了報告タスク３１０が動作して、上記タスクの実行が終了する。

【0034】

図５に、セル診断タスク４００の処理内容をフローチャートの形で記載する。セル診断タスク４００の実行が開始されると、ステップＳ４０４で２次電池セルＬ１、２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮに関して、マイクロショートの発生あるいはその兆候の有無が診断される。もしその兆候があれば、ステップＳ４０６に実行が移り、緊急制御タスク３５０が実行される。緊急制御タスク３５０では、異常と判断されたセルの蓄積電荷が、セル電圧バランス回路５０を介して緊急に引き抜かれると共に、組電池３０への充電や電気負荷２０への電力供給が停止される。これらの処理の後終了報告タスク３１０が実行される。このように、マイクロショートの発生あるいはその兆候が疑われるセルの蓄積電荷を抜くことで、マイクロショートから発火に至る可能性を無くすことができる。

【0035】

ステップＳ４０４でマイクロショートの恐れが無い場合に、組電池３０を構成する２次電池セルL１、２次電池セルL２、・・・２次電池セルLN-１、２次電池セルLNに対する診断が開始される。先ずＮがゼロから開始され、２次電池セルLN-１の診断から開始される。ステップＳ４１２で、２次電池セルLN-１の計測された特性が特性範囲３７２を逸脱していないかを判断する。逸脱していない場合には、劣化が無いと判断され、ステップＳ４１４が実行され、２次電池セルＬＮまでの全ての診断が完了したかが判断される。２次電池セルＬＮまでの診断が完了している場合には、終了報告タスク３１０で完了の報告がなされ、セル診断タスク４００が終了する。次の実行時間になると再びセル診断タスク４００の実行が開始される。

【0036】

全てのセルに対する診断が終了していない場合には、診断ステップＳ４１４からステップＳ４１２へ実行が移る。ステップＳ４１２で、次の順番のセルである２次電池セルＬ２の診断が開始される。２次電池セルＬ２の計測された特性が、特性範囲３７２の範囲内かが診断され、仮に次電池セルＬ２の計測された特性が特性範囲３７２の範囲を出ていると診断されると、次にステップＳ４２０で、図３に示す製品Ａ特性許容範囲３７４から外に出ていないかが診断される。２次電池セルＬ２の計測された特性が製品Ａ特性許容範囲３７４を出ていない場合には、特性範囲３７２の外なので、劣化していると判断され、特性範囲３７２からの逸脱量の最も大きいパラメータを基準にして、劣化度が求められ、ステップＳ４２２で記憶および入出力装置を介して表示および外部への通知がなされる。これを繰り返すことにより、２次電池セルＬＮまでの全ての診断が完了した場合に、この後終了報告タスク３１０でタスクの実行が終了する。

【0037】

ステップＳ４２０で、２次電池セルＬ２の計測された特性が製品Ａ特性許容範囲３７４の外に存在すると判断されると、蓄電池セルとしての使用が困難であるとして、ステップＳ４３０へ実行が移る。この時、ステップＳ４４０を実行して、２次電池セルＬ２が使用不可である旨通知しても良い。この実施例では、ステップＳ４３０やステップＳセル修復処理タスク６００で、２次電池セルＬ２の修復動作を実施する。修復動作を実施については以下で詳述する。

【0038】

簡単に説明すると、ステップＳ６１０で電気負荷２０を切り離し、ステップＳ６４０で修復対象のセルのみに、本来なら３Ｖから４Ｖのところを、１０Vから５０Ｖの高電圧で、０．１アンペアから１程度の微小電流を長時間供給する。このような修復作業をステップＳ６４０で実行し、それでも修復できない場合に、ステップＳ４４０で、使用不可の警報を入出力装置から出力する。

【0039】

以上説明したように、ステップＳ４０４でマイクロショートの発生に関する診断を行う。次にステップＳ４１０からステップＳ４２２で劣化の有無を判断する。使用困難な程度に劣化が大きいことも、ステップＳ４２０で、製品Ａ特性許容範囲３７４との比較を行うことで、診断可能である。劣化が小さい場合は、特性範囲３７２と比較することで劣化の程度が判断可能となる。

【0040】

４．セル交換処理について
図６のフローチャートにより、使用不可の警告が出された２次電池セルの交換処理について説明する。図５に記載のステップＳ４４０に基づき、入出力装置から使用不可のセルを交換するための指示入力を行うと、図４に示すセル交換処理タスク４５０が動作する。ステップＳ４５２で、使用不可電池セルの交換のための捜査員からの指示により、ステップＳ４５４で電気負荷２０が切り離される。ただし、制御基板１０２に設けられた回路を動作し続けるようにするために、組電池３０からの電力がスイッチＳＷ８から制御用電源部１０４を介して供給され続ける。このために、使用不可電池セルに対してステップＳ４５６で並列にバイパス回路が形成される。このあとステップＳ４５８で、使用不可電池セルの交換準備完了の表示が出る。

【0041】

作業員は、図２に記載の２次電池セルＬ２、・・・２次電池セルＬＮ－１、２次電池セルＬＮの内、使用不可電池セルを引き抜き、正常な電池セルを挿入する。この作業が完了すると、作業員は作業の完了を入出力装置から入力する。この操作が、ステップＳ４６０で検知されると、ステップＳ４６２が実行される。ここで交換された新しい電池セルの特性が計測される。ステップＳ４６４で交換されたセルの特性が、特性範囲３７２に入っているかが検査される。交換されたセルの特性が特性範囲３７２に入っている場合には、ステップＳ４７２で正常な状態に戻ったとして、通常の動作に戻り、ステップＳ終了報告タスク３１０で作業が終了する。

【0042】

しかしステップＳ４６４で交換されたセルの特性が特性範囲３７２から逸脱している場合には、ステップＳ４６６で交換に不備があることが警報として出力される。例えば製品Ａの代わりに誤って製品Ｂが使用された場合に、警報が出る。この場合はセル交換処理タスク４５０をやり直すこととなる。従来の診断装置は、色々な製品に対応しようとしているので、製品Ａの代わりに誤って製品Ｂが使用されても、判断できない場合が出る。この場合に、製品Ａのセルと製品Ｂのセルが混ざって使用されることとなる。一時的には動作しても、急速に経時変化するなどの問題が生じる。本実施例ではそのようなことが生じない。

【0043】

５．組電池３０を構成する２次電池セルの修復処理について
上述したように、組電池３０を構成する２次電池セルが使用困難なほどに劣化している場合には、ステップＳセル修復処理タスク６００により修復を試みることができる。またステップＳ４２０で製品Ａ特性許容範囲３７４を超えていない、使用の継続が可能な場合であっても、ステップＳ４２４でセル修復処理タスク６００を起動することにより、修復処理を実行することができる。ステップＳ４２４やステップＳ４３０で、図４に記載の割り込み処理割込み処理タスク３０２を動作させると、割込み処理タスク３０２がセル修復処理タスク６００を起動する。これにより、図７に示すセル修復処理タスク６００が実行される。

【0044】

２次電池セルの劣化の代表的な事例および修復の考え方を、図８を用いて説明する。２次電池セルは陽極７２と陰極７８との間で電力を蓄える動作をなし、この蓄電動作に於いて、劣化は、陰極７８に使用される黒煙と電解液７４のエチレンカーボネートが反応し、マイナス電極の表面に個体電解質相であるＳＥＩ皮膜７６が成長することで電流が流れにくくなく現象である。SEI皮膜が成長度合いをＡＩで判断させて度合いに応じた回復充電治療パターンで修復することが好ましい。ＡＩ充電パターンすなわち印加電流と印加電圧の制御パターンは個々の製品に合わせることが好ましい。

【0045】

個体電解質相であるＳＥＩ被膜７６からなる絶縁被膜を破壊するには、充電回路６０から通常の２次電池セル７０の端子電圧の５０倍から１００倍の高電圧を印加し、２次電池セル７０の通常の動作電流の０．１倍から０．００１倍の超小電流で時間をかけ供給することが望ましい。２次電池セル７０に印加する電圧パターンや電流パターンは、ＡＩ処理で求められたパターンを使用して行う。このＡＩ処理は、図１に記載のＡＩ処理部２６４でおこなう。このＡＩ処理部２６４で求められたパターンにより、セル修復回路５５から電圧や電流が修復対象のセルに供給される。

【0046】

図７に上述の動作を実行するためのフローチャートを示す。セル修復処理タスク６００が実行されると、ステップＳ６１２で修復動作の開始の指示が入出力装置から出力される。ステップＳ６１４で、組電池３０を構成する他のセルから修復対象のセルが切り離される。またステップＳ６１６で、電気負荷２０が切れ離される。ステップＳ６１８で、修復対象のセルに対して、図８に記載の充電回路６０や定電流回路６２から電圧と電流を供給する。この充電回路６０や定電流回路６２は、図１に記載のセル修復回路５５の内部に設けられている。修復対象のセルである２次電池セル７０に印加する電圧は、２次電池セル７０の通常の動作電圧が４ボルトの場合に、例えば５０ボルトから１００ボルトとすることが望ましい。また供給する電流が０．１アンペアから０．５アンペアであることが望ましい。電流値を大きくすると２次電池セル７０の内部で発熱して発火する恐れがある。上述の電圧と電流の供給を１０時間から３０時間程度続ける。ステップＳ６２０でこの時間を計測して、設定した時間が経過すると、ステップＳ６３０で改善の有無を計測し、ステップＳ６４０で改善を入出力装置から出力する。

【0047】

ステップＳ６４２で、修復対象のセルである２次電池セル７０の特性が特性範囲３７２の範囲内になった時点で、修復が完了したとして、ステップＳ６５０で修復完了の報告を入出力装置１２５から報告する。次にステップＳ６５４で通常の動作に戻る。

【0048】

ステップＳ６３０で改善が見られない場合は、ステップＳ６３２で、修復の試みを繰り返し、この試みの回数を計測し、規定回数繰り返しても回復しない場合にステップＳ４４０で、修復対象のセルである２次電池セル７０の交換が必要である内容を入出力装置１２５から出力する。

【符号の説明】

【0049】

１０・・・外部電源、１２・・・接続端子、１４・・・充電回路、１８・・・接続端子、２０・・・電気負荷、３０・・・組電池、４０・・・セル計測回路、５０・・・セル電圧バランス回路、５５・・・セル修復回路、７０・・・２次電池セル、７４・・・電解液、７６・・・ＳＥＩ皮膜、７８・・・陰極、１００・・・電源装置、１０２・・・制御基板、１０４・・・制御用電源部、１１０・・・電池収納部、１１２・・・蓋、１１５・・・本体、１２０・・・表示装置、１２５・・・入出力装置、１５０・・・システム制御部、２００・・・修復処理部、２０２・・・信号路、２０３・・・信号線接続装置、２０４・・・信号線接続装置、２０５・・・信号線、２５０・・・診断装置、２６０・・・電池診断部、２６４・・・ＡＩ処理部、２７０・・・記憶部、２７１・・・製品別診断用基本データ、２７２・・・製品別診断用基本データ、２７５・・・データ選択部、２８１・・・製品別診断用基本データ、３００・・・基本動作タスク、３０２・・・割込み処理タスク、３０４・・・実行処理タスク、タスク３１０・・・終了報告、３２０・・・電力供給タスク、３５０・・・緊急制御タスク、３７０・・・製品A特性、３７２・・・特性範囲、３７４・・・製品Ａ特性許容範囲、３８０・・・製品Ｂ特性、３８２・・・特性範囲、４００・・・セル診断タスク、４５０・・・セル交換処理タスク、５００・・・ＡＩ処理タスク、６００・・・セル修復処理タスク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】