JP2002015781A - 二次電池の交換方法 - Google Patents

二次電池の交換方法

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JP2002015781A JP2000238749A JP2000238749A JP2002015781A JP 2002015781 A JP2002015781 A JP 2002015781A JP 2000238749 A JP2000238749 A JP 2000238749A JP 2000238749 A JP2000238749 A JP 2000238749A JP 2002015781 A JP2002015781 A JP 2002015781A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで電池交換ができるとともに、電池
交換後に組電池全体としての性能を最大限に発揮できる
二次電池の交換方法を提供する。 【解決手段】 二次電池を電気的に直列もしくは並列に
複数個接続した組電池を構成する、不良が検出された一
部の二次電池を交換用電池と交換する二次電池の交換方
法において、組電池を構成する二次電池について、所定
の電圧検出ブロック毎に電圧Ｖｉ（ｎ）を検出すること
により、前記電圧検出ブロック単位で二次電池の不良を
判定し（Ｓ２１）、不良と判定された交換対象電池を前
記電圧検出ブロック単位で交換用電池と交換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を電気的
に直列もしくは並列に複数個接続して構成された組電池
のうち、一部の二次電池が劣化、寿命もしくは故障した
場合における二次電池の交換方法に関し、特に、電気自
動車（ＰＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）に搭載さ
れる二次電池の交換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池には、鉛−酸バッテリやニッケ
ル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）バッテリ、ニッケル−水
素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリ、リチウムイオンバッテリ等
がある。これらのバッテリは、電力が消耗されると、外
部電源に接続して所定の電流を流すことにより充電する
ことができるという性質がある。かかる性質を利用し
て、これらのバッテリは、従来より各種の機器に使用さ
れている。たとえば、バッテリは、エンジンの点火プラ
グへの電力供給を行うために、従来より車両にも搭載さ
れていた。
【０００３】最近では、電気自動車（ＰＥＶ）や、エン
ジンと電動機を備えたいわゆるハイブリッド車両（ＨＥ
Ｖ）において、電動機を駆動する際の主電源として、そ
の高いエネルギー密度（すなわち、コンパクトにエネル
ギーを蓄積できる）と高い出力密度の点から、Ｎｉ−Ｍ
Ｈバッテリが主に使用されている。かかるＰＥＶやＨＥ
Ｖでは、電動機に対して十分な出力を供給できるよう
に、単電池を複数個直列または並列に組み合わせて１つ
の組電池を構成し、電池パックとして用いる。
【０００４】このように複数の組電池が結合されて、Ｐ
ＥＶやＨＥＶに搭載されるＮｉ−ＭＨバッテリは、その
使用環境が適切であればより長時間にわたり使用可能と
なるが、二次電池の個体差や二次電池を構成する部品の
不具合により、組電池の中の１つずつが異常や寿命に到
るのが一般的である。組電池の中の１つの二次電池が異
常や寿命であっても組電池本来の機能が発揮できず、シ
ステムの不具合に到る可能性が高いため、従来から二次
電池の異常、故障もしくは劣化の検出方法については多
数提案されている。
【０００５】たとえば、電池の出力電圧の低下に基づき
劣化判定したり、鉛−酸バッテリの場合には電解液の比
重に基づき劣化判定したり、電池の内部抵抗の上昇によ
る電圧−電流特性の変化に基づき判定したり（特開平４
−３４１７６９号公報）、電池の使用時間を記憶してお
き所定時間に達した場合に劣化判定したり（特開平１１
−８９１０１号公報）、また電池の温度上昇を用いて劣
化判定を行う（特開平９−８２７４９５号公報）といっ
たものが知られている。
【０００６】一方、組電池全体を交換する場合の従来例
としては、携帯電話、ノートパソコン、ビデオカメラ等
の電池がそれに当たり、組電池の一部を交換する場合の
従来例としては、特開平８−２０３５６７号公報に記載
されているように、組電池を構成する個々の鉛蓄電池に
おける各々の端子電圧を監視し、予め設定してある電圧
設定値以下となった場合に劣化と判定し、電圧低下表示
ＬＥＤを点灯するものがある。
【０００７】また、特開平２−１０１９３７号公報に
は、二次電池としてＮｉ−Ｃｄ蓄電池を用いた場合の例
が記載されており、これは、電圧検出手段により、複数
の電池セルの各々の出力電圧を順次検出し、表示手段に
より、検出した出力電圧が基準値以下となった電池セル
を識別して表示し、交換を促すというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、組電池
の一部を交換する上記従来例においては、交換して組電
池に新しく入れられる二次電池と、今まで使用されてい
た組電池の中の電池との特性差については言及されてい
ない。
【０００９】鉛−酸バッテリの場合、交換後に定電圧充
電を行えば、交換後の各電池における残存容量（ＳＯ
Ｃ）バラツキは解消され、組電池全てを満充電状態にす
ることができるが、Ｎｉ−ＭＨバッテリやＮｉ−Ｃｄバ
ッテリの場合には、定電圧充電では過充電に到るおそれ
があるため、交換された電池と元の組電池とのＳＯＣバ
ラツキが解消できず、電池の能力を最大限に発揮できな
いといった問題があった。
【００１０】また、交換された電池の容量が組電池の平
均容量よりも小さかった場合には、組電池の容量を重視
する用途では、交換前の組電池の性能が維持できなくな
ってしまう。
【００１１】特に、ＨＥＶのように、二次電池が満充電
されることなく残存容量が中間域で常時使用される用途
では、（１）電池の残存容量のバラツキにより、放電側
は残存容量の小さい電池で制限を受け、充電側は残存容
量の大きい電池で制限を受け、電池の容量が十分に使い
切れなかったり、（２）電池の自己放電特性のバラツキ
により、放電側は自己放電の大きい電池で制限を受け、
充電側は自己放電の小さい電池で制限を受けるため、残
存容量のバラツキを招いたり、（３）電池の内部抵抗の
バラツキにより、たとえば内部抵抗が大きい交換用電池
を組電池の中に組み入れると、容量判定の方式によって
は実際の容量に対して誤差が生じ、電池の性能が満足に
発揮できなかったりするおそれがある。
【００１２】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、低コストで電池交換ができるとと
もに、電池交換後に組電池全体としての性能を最大限に
発揮できる二次電池の交換方法を提供することにある。
【００１３】また、本発明の他の目的は、電池特性を不
良判定のさらなる判断基準とし、回復可能な二次電池を
再使用することで、交換用電池の価格を低減するととも
に、廃棄物を大幅に低減することができる二次電池の交
換方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る二次電池の交換方法は、二次電池を電
気的に直列もしくは並列に複数個接続した組電池を構成
する、不良が検出された一部の二次電池を交換用電池と
交換する二次電池の交換方法において、組電池を構成す
る二次電池について、所定の電圧検出ブロック毎に電圧
を検出することにより、前記電圧検出ブロック単位で二
次電池の不良を判定し、不良と判定された交換対象電池
を前記電圧検出ブロック単位で交換用電池と交換するこ
とを特徴とする。
【００１５】この方法によれば、組電池全体を交換する
ことなく、また、組電池を構成するすべての二次電池の
うちどれが不良電池かを特定する必要がなく、既存の構
成で電池電圧を検出制御している電圧検出ブロック単位
で交換を行うことで、不良電池を検出するためにハード
ウェアを追加することなくソフトウェアの変更だけで対
処でき、交換用電池自体のコストおよび不良電池検出に
付随するコストを低減することができる。
【００１６】前記交換方法において、前記交換用電池と
して、前記組電池を構成する電池群の中で最大容量ラン
クの二次電池を用いることが好ましい。
【００１７】これによれば、組電池の容量が交換用電池
で制限されることがなく、交換前の組電池の性能を維持
することができる。
【００１８】また、不良が検出された交換対象電池とと
もに、前記交換対象電池の近傍に配置されて組電池を構
成している二次電池も併せて交換用電池と交換すること
が好ましい。ここで、前記交換対象電池の周囲温度を検
出することにより、前記交換対象電池の近傍に配置され
て組電池を構成している二次電池も交換するか否かを判
断することが好ましい。
【００１９】これによれば、不良電池付近で局所的に温
度が上がっている場合や、不良電池自体の発熱のために
その周囲の電池が高温にさらされている場合に、組電池
の中で故障が顕在化する前に、不良電池の近傍に配置さ
れた電池を交換することで、将来に発生が予測される故
障を未然に防ぐことができる。
【００２０】また、交換用電池として、活性化させた二
次電池を用いることが好ましい。二次電池を活性化させ
る手法としては、サイクル充放電を行うこと、特に、充
放電サイクル中の充放電電気量の総和が電池容量の４５
０％以上になるまでサイクル充放電を行うことが好まし
い。
【００２１】図５は、車両の走行距離と車両に搭載され
た組電池の内部抵抗との関係を示した図である。図５か
ら分かるように、走行の初期段階では組電池の内部抵抗
が低下し、その後ほぼ一定レベルを維持する。そして、
組電池の寿命末期では内部抵抗が増大するという変化を
示している。
【００２２】図６は、交換用電池についてサイクル充放
電を行った時の電池内部抵抗の変化を初期値を１として
示した図である。図６から分かるように、初期状態では
電池内部抵抗の変化が大きく、概ね電池容量の４５０％
以上の充放電を実施すれば、初期状態の内部抵抗に対し
て約７０％の内部抵抗とすることができる。従って、交
換用電池に対して、充放電サイクル中の充放電電気量の
総和が電池容量の４５０％以上になるまでサイクル充放
電を実施すれば、組電池の中に組み込んだ場合に、既に
使用履歴に応じて内部抵抗が変化している他の電池との
バラツキを補正することができ、組電池の性能を十分に
発揮させることができる。
【００２３】さらに、交換用二次電池を活性化させる別
の手法としては、電池温度を５０℃以上に維持して５日
以上放置することが好ましい。少なくとも５０℃以上で
５日以上の放置により、電池内部の活物質表面の酸化物
皮膜を効果的に取り除くことができる。これにより、サ
イクル充放電を行うことなく、比較的安価な設備で内部
抵抗を低下させることができる。上記活性化手法による
電池を組電池の中に組み込めば、他の電池とのバラツキ
を補正することができ、組電池の性能を十分に発揮させ
ることができる。
【００２４】また、前記の目的を達成するため、交換用
電池を冷蔵して保管することが好ましい。
【００２５】図７は、交換用電池について保管経過日数
に対する残存容量を温度をパラメータとして示した図で
ある。図７から分かるように、高温状態で保管すれば、
自己放電量が大きいために残存容量が減少し、交換用二
次電池として組電池の中に直ちに組み込むことができな
い。そこで、交換用電池を冷蔵して保存すれば、電池内
部の自己放電による残存容量の減少が抑制され、組電池
の中に組み込んでも過放電による電池故障を防ぐことが
できる。
【００２６】また、一部の二次電池を交換した後、組電
池に対して、例えば０．３Ｃ以下のレートで電池容量の
１００％以上の充電を行い、その後使用に供すること
が、組電池内の残存容量バラツキを解消しかつ電池温度
の著しい上昇を抑制できる点で好ましい。
【００２７】これによれば、交換した電池を含む組電池
を低レートで過充電することで、交換した電池と組電池
のアンバランスを解消して、組電池全体の残存容量を揃
えることができる。さらに、交換した電池が交換前に長
期間の放置履歴があり、内部抵抗が一時的に大きくなっ
ている場合であっても、過充電により内部抵抗値を元の
レベルに回復することができる。
【００２８】また、前記交換方法において、前記二次電
池の不良の判定は、前記交換対象電池の充電量バラツキ
幅および規定時間放置後の自己放電量バラツキ幅に基づ
いて行うことが好ましい。
【００２９】これによれば、交換対象電池の充電量バラ
ツキ幅が、例えば２．０Ａｈ以内であり、その交換対象
電池を規定時間、例えば数週間〜２ヶ月間放置した後そ
の自己放電量バラツキ幅が、例えば０．５Ａｈ以内であ
る場合、交換対象電池を廃棄するのではなく、所定の処
置を施した後再使用に供することで、交換対象電池を新
品電池に交換することなく、材料レベルのリサイクルが
可能となり、交換用電池の価格を低減することができる
だけでなく、廃棄物を大幅に低減することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００３１】図１は、本発明の一実施形態による二次電
池の交換方法が適用される電池パックシステムの構成を
示すブロック図である。
【００３２】図１において、１は、ハイブリッド車両等
に搭載される、二次電池、例えばニッケル−水素バッテ
リで構成された電池パックである。この電池パック１
は、通常、モータ８に対する所定の出力を得るため、ニ
ッケル−水素バッテリである複数の単電池が電気的に直
列接続された第１電池モジュール１１、第２電池モジュ
ール１２、第３電池モジュール１３、第４電池モジュー
ル１４、第５電池モジュール１５をさらに複数個電気的
に直列接続した構成をとる。各電池モジュール１１、１
２、１３、１４、１５は、後述するが電池電圧を検出す
る単位で分けられている。
【００３３】２は、電池パック１に対する電圧検出用ス
イッチであり、第１から第５電池モジュール１１、１
２、１３、１４、１５のそれぞれの電池電圧を時系列で
所定時間毎に電圧サンプルＶ１（ｎ）、Ｖ２（ｎ）、Ｖ
３（ｎ）、Ｖ４（ｎ）、Ｖ５（ｎ）として検出するため
のスイッチ２１、２２、２３、２４、２５からなる。
【００３４】３は、電池パック１に対する温度検出用ス
イッチであり、第１から第５電池モジュール１１、１
２、１３、１４、１５のそれぞれと温度結合して配設さ
れた温度センサ４１、４２、４３、４４、４５で測定さ
れたそれぞれの電池温度を時系列で所定時間毎に温度サ
ンプルＴ１（ｎ）、Ｔ２（ｎ）、Ｔ３（ｎ）、Ｔ４
（ｎ）、Ｔ５（ｎ）として検出するためのスイッチ３
１、３２、３３、３４、３５からなる。
【００３５】５は電流検出部であり、電池パック１のマ
イナス出力端子とモータ８のマイナス入力端子間に配置
され、電流センサ（不図示）から出力される電池パック
１の充放電電流を所定時間毎にサンプリングし、電流サ
ンプルＩ（ｎ）を取得して電流の大きさを検出すると共
に、その符号により充電であるのか放電であるのかの充
放電方向Ｃ／Ｄも検出する。
【００３６】６は電池コントローラであり、制御信号Ｖ
Ｃにより電圧検出用スイッチ２１、２２、２３、２４、
２５を時系列にオン状態にして取得した電圧サンプルＶ
１（ｎ）、Ｖ２（ｎ）、Ｖ３（ｎ）、Ｖ４（ｎ）、Ｖ５
（ｎ）と、制御信号ＴＣにより温度検出用スイッチ３
１、３２、３３、３４、３５を時系列にオン状態にして
取得した温度サンプルＴ１（ｎ）、Ｔ２（ｎ）、Ｔ３
（ｎ）、Ｔ４（ｎ）、Ｔ５（ｎ）と、電流検出部５から
の電流サンプルＩ（ｎ）とから、電池パック１の残存容
量を演算により求める。
【００３７】また、電池コントローラ６は、取得した電
圧サンプルＶ１（ｎ）、Ｖ２（ｎ）、Ｖ３（ｎ）、Ｖ４
（ｎ）、Ｖ５（ｎ）と、同じく取得した温度サンプルＴ
１（ｎ）、Ｔ２（ｎ）、Ｔ３（ｎ）、Ｔ４（ｎ）、Ｔ５
（ｎ）とに基づいて、各電池モジュール１１、１２、１
３、１４、１５の劣化状態を判断する。これについて
は、以下で詳細に説明する。
【００３８】７は電池入出力制御部であり、電池コント
ローラ６により演算された現時点の残存容量レベルに基
づいて、電池の残存容量範囲が所定範囲内になるように
残存容量制御を行うとともに、運転者の電池入出力要
求、例えば加速および減速操作に応じて、エンジン９の
パワーアシストおよび回生制動を行うべく、電池パック
１に対する放電量および充電量の制御を行う。
【００３９】次に、このように構成された電池パックシ
ステムの劣化検出および交換処理プロセスについて、図
２および図３を参照して説明する。
【００４０】図２は、本発明の一実施形態による二次電
池の劣化検出ルーチンを示すフローチャートである。
【００４１】図２において、まず、第１電池モジュール
１１に劣化が発生しているか否かを判断するため、電池
パック１中の第ｉ電池モジュールを表す変数ｉに「１」
を設定する（Ｓ２０）。次に、第１電池モジュール１１
から電圧検出用スイッチ２１を介して得られた電圧サン
プルＶ１（ｎ）（Ｖｉ（ｎ），ｉ＝１）が、電池劣化を
示す所定の電圧閾値ＶＴより低いか否かを判断する（Ｓ
２１）。ステップＳ２１における判断の結果、Ｖ１
（ｎ）がＶＴよりも低い場合（Ｙｅｓ）、第１電池モジ
ュール１１において劣化が発生していると判断し、第１
電池モジュール１１を交換対象に設定して（Ｓ２２）、
次のステップＳ２３に進む。
【００４２】一方、ステップＳ２１における判断の結
果、Ｖ１（ｎ）がＶＴ以上である場合（Ｎｏ）、第１電
池モジュール１１は正常であると判断し、次の第２電池
モジュール１２に対する劣化判断をするため、ステップ
Ｓ２５へと進む。
【００４３】ステップＳ２３では、第１電池モジュール
１１と温度結合して配設された温度センサ４１から温度
検出用スイッチ３１を介して得られた温度サンプルＴ１
（ｎ）（Ｔｉ（ｎ），ｉ＝１）が、所定の温度閾値ＴＴ
より高いか否かを判断する。ステップＳ２３における判
断の結果、Ｔ１（ｎ）がＴＴよりも高い場合（Ｙｅ
ｓ）、第１電池モジュール１１における局所的な昇温、
またはそれ自体の発熱により、第１電池モジュール１１
の近傍に配置されている第２電池モジュール１２（第
（ｉ＋１）電池モジュール）において将来的に劣化が発
生する可能性有りとして、第２電池モジュール１２も交
換対象に設定する（Ｓ２４）。
【００４４】一方、ステップＳ２３における判断の結
果、Ｔ１（ｎ）がＴＴ以下である場合（Ｎｏ）、第２電
池モジュール１２において将来的に劣化が発生する可能
性無しと判断し、次の第２電池モジュール１２に対する
劣化判断をするため、ステップＳ２５へと進む。
【００４５】ステップＳ２５では、変数ｉが電池モジュ
ール数Ｌ（図１に示す例では、Ｌ＝５）より小さいか否
かを判断し、現在、変数ｉ＝１であり第１電池モジュー
ル１１についての劣化判断が完了したので、変数ｉの設
定値（すなわち、「１」）を１だけインクリメントして
（Ｓ２６）、第２電池モジュール１２について、上記と
同様に、ステップＳ２１〜Ｓ２５を繰り返す。
【００４６】なお、第２電池モジュール１２について、
ステップＳ２１で劣化有りと判断され、ステップＳ２３
で温度が所定値よりも高いと判断された場合、第２電池
モジュール１２の近傍にある第１電池モジュール１１と
第３電池モジュール１３も交換対象に設定される。
【００４７】このようにして、ステップＳ２５におい
て、第５電池モジュール１５までの劣化判断が完了した
と判断した場合（Ｎｏ）、電池劣化検出ルーチンを抜け
る。
【００４８】次に、図２に示したステップＳ２１および
Ｓ２３において、交換対象に設定された電池モジュール
に対する交換処理プロセスについて、図３を参照して説
明する。
【００４９】図３は、本発明の一実施形態による二次電
池の交換処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００５０】図３において、まず、交換用電池モジュー
ルとして、冷蔵して輸送され保管されている電池モジュ
ールの中から、交換対象ではない全ての電池モジュール
よりも容量ランクの大きい、すなわち組み入れたときに
最大容量ランクとなる品を選定する（Ｓ３０）。次に、
選定した交換用電池モジュールに対して電池交換前処理
を施す（Ｓ３１）。この電池交換前処理Ｓ３１では、出
荷前に、交換用電池モジュールに対して、サイクル充放
電、例えば充放電サイクル中の充放電電気量の総和を電
池容量の４５０％以上に、および温度５０℃以上の環境
で５日以上放置の少なくとも１つを実施して、交換用電
池モジュールを活性化させる。この活性化処理により、
未使用状態にある交換用電池モジュールに対して、自己
放電特性や内部抵抗の初期における大きな変化を意図的
に発生させることで、使用状態にある他の電池モジュー
ルの自己放電特性や内部抵抗との整合性をとることがで
きる。
【００５１】次に、電池交換前処理Ｓ３１を施した交換
用電池モジュールを出荷し、交換対象電池モジュールと
交換して（Ｓ３２）、電池パック全体に対して電池交換
後処理を施す（Ｓ３３）。この電池交換後処理Ｓ３３で
は、電池容量の１００％以上の過充電を行い、交換した
電池モジュールと他の電池モジュールの残存容量を揃え
るとともに、交換用電池モジュールが長期間放置されて
いた場合に増大している内部抵抗値を回復させ、電池パ
ック全体としての性能が十分に発揮できるようにする。
【００５２】なお、交換対象電池モジュールの中には、
微小短絡等に起因して異常モジュールとして特定されて
いるものと、電池特性を回復させることにより再使用可
能なものとがあり、この再使用可能な交換対象電池モジ
ュールを再び電池パックとして組み立て（リビルト）、
新品相当品として出荷することにより、交換用電池パッ
クの価格の低減と廃棄物の大幅な低減を図ることができ
る。これについて、以下で説明する。
【００５３】図４は、本発明の一実施形態による交換対
象電池のリビルトルーチンを示すフローチャートであ
る。
【００５４】図４において、まず、交換対象電池モジュ
ールの充電量バラツキ幅（ＣＶ）が、例えば２．０Ａｈ
（満充電量の約２０％）を超えているか否かを判断し
（Ｓ４０）、充電量バラツキ幅ＣＶが２．０Ａｈ以内に
入っていれば（Ｎｏ）、再使用品としての可能性が有る
ため、均等充電を行う（Ｓ４１）。一方、ステップＳ４
０における判断の結果、充電量バラツキ幅ＣＶが２．０
Ａｈを超えていれば（Ｙｅｓ）、その交換対象電池モジ
ュールは再使用品としての可能性がないため、異常モジ
ュールと判定し（Ｓ５１）、廃棄処理等の所定の処置を
とる。
【００５５】次に、ステップＳ４１に進んで均等充電を
行った後、交換対象電池モジュールの満充電容量（Ｆ
Ｃ）を測定し、測定した満充電容量ＦＣが、例えば新品
電池の仕様に相当する６．５Ａｈに満たないか否かを判
断し（Ｓ４２）、満充電容量ＦＣが６．５Ａｈ以上であ
れば（Ｎｏ）、再使用品としての可能性が有るため、６
０％充電を行う（Ｓ４３）。一方、ステップＳ４２にお
ける判断の結果、満充電容量ＦＣが６．５Ａｈに満たな
い場合（Ｙｅｓ）、その交換対象電池モジュールは再使
用品としての可能性がないため、異常モジュールと判定
し（Ｓ５１）、廃棄処理等の所定の処置をとる。
【００５６】次に、ステップＳ４３に進んで規定量充電
（例えば、５０％）を行った後、規定時間（例えば、数
週間〜２ヶ月間）放置して（Ｓ４４）、自己放電量バラ
ツキ幅（ＳＤＶ）が、例えば新品電池の実力値に相当す
る０．５Ａｈを超えているか否かを判断し（Ｓ４５）、
自己放電量バラツキ幅ＳＤＶが０．５Ａｈ以内に入って
いれば（Ｎｏ）、異常モジュールと交換し（Ｓ４６）、
電池パックとして構成して（Ｓ４７）、再び均等充電を
行う（Ｓ４８）。一方、ステップＳ４５における判断の
結果、自己放電量バラツキ幅ＳＤＶが０．５Ａｈを超え
ている場合（Ｙｅｓ）、その交換対象電池モジュールは
再使用品としての可能性がないため、異常モジュールと
判定し（Ｓ５１）、廃棄処理等の所定の処置をとる。
【００５７】最後に、出荷検査として、電池パックのモ
ジュール毎の内部抵抗値（ＩＲ）を測定し、モジュール
単位の内部抵抗値ＩＲが、例えば２０ｍΩを超えている
か否かを判断し（Ｓ４９）、超えていれば（Ｙｅｓ）、
その電池パックは不良品であると判定し（Ｓ５２）、出
荷は行われない。一方、ステップＳ４９における判断の
結果、モジュール単位の内部抵抗値ＩＲが、２０ｍΩ以
下である場合（Ｎｏ）、その電池パックは新品相当品で
あると判定して出荷する（Ｓ５０）。
【００５８】このように、交換対象電池モジュールの充
電量バラツキ幅および規定時間、例えば数週間〜２ヶ月
間放置後の自己放電量バラツキ幅をチェックし、それら
の特性値が所定の範囲内に入っていれば、交換対象電池
モジュールを廃棄するのではなく、所定の処置を施した
後再使用に供することで、交換対象電池モジュールを新
品の交換用電池モジュールと交換することなく、新品相
当の交換対象電池モジュールと交換する、または新品相
当の交換対象電池モジュールを組み込んだ電池パックを
交換用に出荷することで、少数の電池モジュールのコス
トと検査、組替の費用しかかからず、交換用電池パック
の価格を低減できるだけでなく、大部分の電池モジュー
ル、モジュールホルダ、パックケースを再使用するた
め、廃棄物を大幅に低減することができる。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストで電池交換ができるとともに、電池交換後に組
電池全体としての性能を最大限に発揮させることが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による二次電池の交換方
法が適用される電池パックシステムの構成を示すブロッ
ク図
【図２】 本発明の一実施形態による二次電池の劣化検
出ルーチンを示すフローチャート
【図３】 本発明の一実施形態による二次電池の交換処
理ルーチンを示すフローチャート
【図４】 本発明の一実施形態による交換対象電池モジ
ュールのリビルトルーチンを示すフローチャート
【図５】 車両の走行距離と車両に搭載された組電池の
内部抵抗との関係を示す図
【図６】 交換用電池についてサイクル充放電を実施し
た時の電池内部抵抗の変化を示す図
【図７】 交換用電池について保管経過日数に対する残
存容量を温度をパラメータとして示す図
【符号の説明】
１ 電池パック １１ 第１電池モジュール １２ 第２電池モジュール １３ 第３電池モジュール １４ 第４電池モジュール １５ 第５電池モジュール ２、２１、２２、２３、２４、２５ 電圧検出用スイッ
チ ３、３１、３２、３３、３４、３５ 温度検出用スイッ
チ ４１、４２、４３、４４、４５ 温度センサ ５ 電流検出部 ６ 電池コントローラ ７ 電池入出力制御部 ８ モータ ９ エンジン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久野 裕道 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 木村 忠雄 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 荻野 洋三 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 水野 定雄 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 大坪 幸治 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック ＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者 岩瀬 正宜 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中山 佳行 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 関森 俊幸 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 戸島 和夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5G003 AA07 BA03 BA04 CA01 CA15 CB01 DA12 EA08 FA06 5H030 AA00 AS08 FF22 FF44

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次電池を電気的に直列もしくは並列に
    複数個接続した組電池を構成する、不良が検出された一
    部の二次電池を交換用電池と交換する二次電池の交換方
    法において、組電池を構成する二次電池について、所定
    の電圧検出ブロック毎に電圧を検出することにより、前
    記電圧検出ブロック単位で二次電池の不良を判定し、不
    良と判定された交換対象電池を前記電圧検出ブロック単
    位で交換用電池と交換することを特徴とする二次電池の
    交換方法。
  2. 【請求項２】 前記交換用電池として、前記組電池を構
    成する電池群の中で最大容量ランクの二次電池を用いる
    ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方
    法。
  3. 【請求項３】 組電池を構成する二次電池がニッケル水
    素電池である請求項１に記載の二次電池の交換方法。
  4. 【請求項４】 不良が検出された交換対象電池ととも
    に、前記交換対象電池の近傍に配置されて組電池を構成
    している二次電池も併せて交換用電池と交換することを
    特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
  5. 【請求項５】 前記交換対象電池の周囲温度を検出する
    ことにより、前記交換対象電池の近傍に配置されて組電
    池を構成している二次電池も交換するか否かを判断する
    ことを特徴とする請求項４記載の二次電池の交換方法。
  6. 【請求項６】 交換用電池として、活性化させた二次電
    池を用いることを特徴とする請求項１に記載の二次電池
    の交換方法。
  7. 【請求項７】 二次電池を活性化させるために、サイク
    ル充放電を行うことを特徴とする請求項６に記載の二次
    電池の交換方法。
  8. 【請求項８】 二次電池を活性化させるために行う充放
    電サイクル中の充放電電気量の総和が電池容量の４５０
    ％以上であることを特徴とする請求項７に記載の二次電
    池の交換方法。
  9. 【請求項９】 二次電池を活性化させるために、電池温
    度を５０℃以上に維持して５日以上放置することを特徴
    とする請求項６に記載の二次電池の交換方法。
  10. 【請求項１０】 交換用電池を冷蔵して保管することを
    特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
  11. 【請求項１１】 一部の二次電池を交換した後、組電池
    に対して電池容量の１００％以上の充電を行い、その後
    使用に供することを特徴とする請求項１に記載の二次電
    池の交換方法。
  12. 【請求項１２】 前記二次電池の不良の判定は、前記交
    換対象電池の充電量バラツキ幅および規定時間放置後の
    自己放電量バラツキ幅に基づいて行うことを特徴とする
    請求項１に記載の二次電池の交換方法。
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