JP2011216329A - 二次電池の再利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】市場から回収した組電池を構成する電池モジュールあるいは単電池の二次電池を再利用して新たな組電池を再構成する際に、単電池あるいは電池モジュールの再利用率を向上させるとともに、リビルトされた組電池の電池特性を均一化する。
【解決手段】使用済みの複数の組電池を解体して得られる使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池の電池特性を測定する測定ステップと、測定ステップで測定された電池特性に基づき再利用可能な電池モジュールを選別する選別ステップと、選別ステップで選別された電池モジュールを用いて再構成する際に、新たに再構成される組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロック毎に、元の組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるように再構成するステップを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は二次電池の再利用方法に関し、特に、ユーザから回収した二次電池を組み合わせて新たな組電池あるいは電池パックを再構成する方法に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の電源には、複数の二次電池で構成される組電池が用いられている。一方、資源の効率的な活用の観点から、車両の電源として用いられる組電池において、ユーザから回収した組電池を再利用可能な性能を有する組電池に再構成（リビルト）して再びユーザに提供する再利用技術も検討されている。リビルトする場合、使用履歴のある組電池では、電池特性、すなわち過充電、過放電、メモリ効果による電圧ばらつき等に変化が生じるため、回収した複数の組電池を構成する二次電池の中で、特に電池性能に優れた二次電池を選別してリビルトすることが提案されている。

下記の特許文献１には、密閉型ニッケル水素電池である単電池が複数組み合わされた電池モジュールを収容した電池パックを再利用する方法において、電池パックが市場において寿命判定された場合に、その電池パックを交換対象電池として市場から回収し、寿命判定対象の単電池または電池モジュールに対して電解液を再注液して再生し、電池パックに再度組み付ける技術が開示されている。寿命判定は、単電池または電池モジュール毎に算出した内部抵抗が規定値よりも大きくなった場合、あるいは単電池間または電池モジュール間の残存容量や電圧のばらつきが規定値よりも大きくなったか否かで判定する。

また、特許文献２には、二次電池モジュールを含んで構成された二次電池システムの二次電池モジュールを再利用する方法であって、二次電池システムから、その二次電池を構成する二次電池モジュールの抵抗、容量、電池使用時間、抵抗変化率、容量変化率、電池使用強度から選ばれる少なくとも１つ以上の電池情報を取得するステップと、取得した電池情報がその電池情報に対して予め設定された閾値に達したか否かを判定するステップと、閾値に達したと判定されたときに二次電池モジュールを回収するステップと、回収した二次電池モジュールの電池情報に基づく電池性能により回収した二次電池モジュールのグレード分けを行うステップと、グレード分けの結果に基づいて回収した二次電池モジュールをその二次電池モジュールが回収された時点での電池性能で動作可能な閾値条件を有するシステムに適用するステップを備えることが開示されている。

また、特許文献３には、完全放電状態で保管されていた自身又は他の組電池の再利用可能な二次電池を組み合わせて、若しくはその再利用対象の二次電池と新しい二次電池を組み合わせて新たな組電池を再構成することが開示されている。

特開２００３−１７１４２号公報 特開２００７−１４１４６４号公報 特開２００９−２７７６２７号公報

市場から回収した電池モジュールをランダムに組み合わせると充放電時の電池モジュールの挙動が異なるため電池特性のばらつきが大きくなり、電池モジュールをリビルトして得られる組電池の電流や電圧、温度等を検出する検出装置で異常と判定してしまう。例えば、複数の電池モジュールで電池ブロックを構成し、複数の電池ブロックで組電池が構成される場合、電池ブロック毎に電圧や温度、残存容量等を検出して組電池の電池特性を監視するが、ある電池ブロックＢ１が市場から回収した組電池Ａから抽出された電池モジュールから構成され、別の電池ブロックＢ２が市場から回収した別の組電池Ｂから抽出された電池モジュールから構成されていると、電池ブロックＢ１と電池ブロックＢ２では挙動が異なるため、電圧や温度、残存容量が異なることとなり、電池ブロック間の電池特性のばらつきが大きいとして組電池の異常と判定してしまう。

また、電池特性の揃った電池モジュールだけを選別して組電池をリビルトする場合には、電池特性を揃えるためには各電池モジュールを細かくランク分け（グレード分け）する必要があるが、細かくランク分けするとその分だけ組み合わせできない電池モジュールが出現することになり、電池モジュールの再利用率が低下してしまう。

本発明の目的は、市場から回収した組電池（あるいは電池パック）を構成する単電池あるいは電池モジュールの二次電池を再利用して新たな組電池を再構成する際に、単電池あるいは電池モジュールの再利用率を向上させるとともに、リビルトされた組電池の電池特性を均一化できる方法を提供することにある。

本発明は、使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池から組電池を再構成する二次電池の再利用方法であって、使用済みの複数の組電池を解体して得られる使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池の電池特性を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された電池特性に基づき再利用可能な電池モジュールを選別する選別ステップと、前記選別ステップで選別された電池モジュールを用いて再構成する際に、新たに再構成される組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロック毎に、元の組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるように再構成する再構成ステップとを備えることを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記電池ブロックはｎ個（ｎは２以上の自然数）の電池モジュールから構成され、前記使用済みの組電池の数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｍ個の使用済みの組電池を構成する電池モジュールからそれぞれ１個ないし複数個ずつを組み合わせて再構成する。

また、本発明の他の実施形態では、ｍ＝ｎであり、前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｎ個の使用済みの組電池を構成する電池モジュールからそれぞれ１個ずつを組み合わせて再構成する。

また、本発明の他の実施形態では、前記電池ブロックは２個の電池モジュールから構成され、前記使用済みの組電池は第１組電池及び第２組電池からなり、前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記第１組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第２組電池を構成する電池モジュール１個とを組み合わせて再構成する。

また、本発明の他の実施形態では、前記電池ブロックは３個の電池モジュールから構成され、前記使用済みの組電池は第１組電池、第２組電池及び第３組電池からなり、前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記第１組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第２組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第３組電池を構成する電池モジュール１個とを組み合わせて再構成する。

また、本発明では、使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池から組電池を再構成する二次電池の再利用方法であって、使用済みの複数の組電池を解体して得られる使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池の電池特性を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された電池特性に基づき再利用可能な電池モジュールを選別する選別ステップと、前記選別ステップで選別された電池モジュールを、前記測定ステップで測定された前記電池特性に応じてランク分けするランク分けステップと、前記ランク分けステップでランク分けされた電池モジュールを用いて再構成する際に、新たに再構成される組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロック毎に、ランクが異なる電池モジュールの数の比が同一となるように再構成する再構成ステップとを備えることを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記電池ブロックはｎ個（ｎは２以上の自然数）の電池モジュールから構成され、前記ランク分けステップでは、前記電池モジュールをｎ個のランクにランク分けし、前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｎ個のランクのそれぞれのランクに属する電池モジュール１個ずつを組み合わせて再構成する。

ここで、前記電池ブロックを構成するｎ個の電池モジュールは、それぞれ元の組電池が互いに異なるのが好適である。但し、前記電池ブロックを構成するｎ個の電池モジュールのうち２個ないしそれ以上が、元の組電池が同一であってもよい。

本発明によれば、市場から回収した組電池を構成する電池モジュールあるいは単電池の二次電池を再利用して新たな組電池を再構成する際に、単電池あるいは電池モジュールの再利用率を向上させるとともに、リビルトされた組電池の電池特性を均一化できる。

組電池が搭載される車両の構成ブロック図である。 実施形態の処理フローチャートである。 実施形態のリビルト方法を示す説明図である。 他の実施形態のリビルト方法を示す説明図である。 他の実施形態のリビルト方法を示す説明図である。 他の実施形態のリビルト方法を示す説明図である。 他の実施形態のリビルト方法を示す説明図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、組電池（あるいは電池パック）を構成する電池モジュール単位で新たな組電池をリビルトする場合について説明するが、電池モジュールの代わりに単電池単位でリビルトしてもよい。

１．組電池（あるいは電池パック）の概要
まず、本実施形態の前提として、電気自動車やハイブリッド車両の電源として搭載される組電池について簡単に説明する。なお、以下では偏平な直方体形状をした角形二次電池（電池モジュール）から構成された組電池に基づいて説明するが、本発明は円筒形二次電池から構成された組電池にも適用できる。また、以下ではニッケル水素電池を例として説明するが、リチウムイオン電池等他の二次電池でもよい。

組電池は、複数の二次電池が両端の端板にて拘束された状態で電気的に直列に接続されて構成される。各二次電池は、長側面同士を対向させて並列配置され、接続部材を通じて電気的に直列に接続される。各二次電池は、例えば樹脂製の一体電槽からなる密閉型のニッケル水素電池である。一体電槽内では、複数の単電池（セル）が直列接続されて電池モジュールを構成する。また、複数の電池モジュールから電池ブロックが構成され、複数の電池ブロックから組電池が構成される。各単電池は、例えばニッケル水素電池であり、設計時、すなわち初期状態において正極に比べ負極の容量を大きく設定される場合が多い。単電池は、正極活物質として水酸化ニッケルを含む正極と、負極活物質として水素吸蔵合金を含み、正極が充電を終えた際に未充電状態にある予め設けられた過剰容量分である充電リザーブ、及び正極が放電を終えた際に充電状態にある予め設けられた過剰容量分である放電リザーブを持ち、正極の理論容量より大きな容量を備えた負極を有する。

車両に搭載される場合、組電池は電池ＥＣＵにより監視される。電池ＥＣＵは、プロセッサやＲＯＭ、ＲＡＭを有して構成され、組電池の充放電を制御するとともに、組電池の電圧や電流、温度を監視して組電池の正常／異常を判定する。

図１に、二次電池である組電池が駆動源として搭載される車両の構成ブロック図を示す。なお、図１では搭載車両としてハイブリッド自動車を例示しているが、これに限定されるものではなく、駆動源としてモータを備えた任意の車両に適用できる。

電池制御ユニット（電池ＥＣＵ）２０は、組電池１０から電池電圧、電池温度等の情報を受けて、組電池１０のＳＯＣを所定の制御タイミングで推定し、推定したＳＯＣや電池電圧、電池温度等の情報をハイブリッド制御ユニット（ＨＶ−ＥＣＵ）４０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ４０は、インバータ５０、駆動力分配機構５６、エンジン６０を制御する。

組電池１０は、リレー３８、インバータ５０を介してモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）５２に接続される。モータジェネレータ５２は、遊星ギア機構を含む駆動力分配機構５６を介してエンジン６０と接続される。

温度センサ３２は、電池ブロック毎に設けられ、各電池ブロックの電池温度を検出する。

電圧検出部３４は、電池ブロック毎に設けられ、各電池ブロックの端子電圧を検出する。

電流検出部３６は、組電池１０に流れる充放電電流を検出する。

温度センサ３２、電圧検出部３４、電流検出部３６で検出された温度データ、端子電圧データ、電流データは、それぞれ所定のサンプリング周期で電池ＥＣＵ２０に供給される。電池ＥＣＵ２０は、各センサから供給された温度データ、端子電圧データ、電流データに基づいて組電池１０を構成する電池ブロックのＳＯＣや内部抵抗を推定する。

このように、組電池１０は車両に搭載されるが、組電池１０では、使用履歴に応じて電池特性が互いに異なることが知られており、組電池を構成する個々の電池モジュール間においても、その個体差から電池特性の変化態様が異なる。従って、市場から回収した複数の組電池を構成する電池モジュールを組み合わせて新たな組電池を再構成するリビルトの際には、これらの電池特性の相違を考慮する必要がある。

２．リビルトの概要
次に、リビルトの概要について説明する。

上記のように、リビルトの際には、電池特性の相違を考慮して電池モジュールを選択し、選択した電池モジュールで新たに組電池を組み立てる必要がある。選択の際に用いる電池特性としては、開放端電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）、内部抵抗、残存容量、電池質量などがある。回収した組電池を電池モジュール単位に解体し、個々の電池モジュールの電池特性を測定し、ランク分け（グレード分け）する。そして、ランク（グレード）が互いに同一の電池モジュールを集めて新たな組電池をリビルトする。例えば、市場から回収した組電池Ａ、Ｂがあり、組電池Ａから電池モジュールを選択し、組電池Ｂから電池モジュールを選択し、選択したこれらの電池モジュールを混合して新たな組電池をリビルトする場合、ＯＣＶの近似する電池モジュールを選別してリビルトする。

しかしながら、組電池Ａと組電池Ｂは使用履歴が互いに異なるため、その挙動が互いに異なり、リビルト時には電池特性が近似していても、その後の使用により電池特性が互いに異なってくる場合が多い。従って、例えば２つの電池モジュールから電池ブロックが構成され、電池ブロック単位で組電池の電圧を検出する場合において、ある電池ブロックＢ１が組電池Ａから選別した２つの電池モジュールから構成され、別の電池ブロックＢ２が組電池Ｂから選別した２つの電池モジュールから構成され、さらに別の電池ブロックＢ３が組電池Ａから選別した電池モジュールと組電池Ｂから選別した電池モジュールから構成されている場合、電池ブロックＢ１、Ｂ２，Ｂ３でそれぞれ検出される電圧の挙動が異なり、電池ブロック間の電圧のばらつきが大きくなって組電池全体として異常が生じていると判定されてしまうことになる。

そこで、本実施形態では、市場から回収した組電池は互いに使用履歴が異なるため異なる挙動を示すことを前提として、これを考慮して新たな組電池をリビルトする。

３．実施形態のリビルトの詳細
図２に、本実施形態のリビルト処理のフローチャートを示す。まず、市場から組電池を回収する（Ｓ１０１）。具体的には、電気自動車やハイブリッド車両が廃車となった場合に当該車両に搭載された組電池を回収する。あるいは、組電池を構成する電池モジュールの不具合により新しい組電池に交換した場合に、古い組電池を回収する。市場から組電池を回収するに際しては、組電池の寿命判定が行われるが、この寿命判定は任意の方法でよい。例えば、電池ブロック間の電圧のばらつきが規定値以上となった場合に残寿命が短いと判定する。電池ブロック毎に内部抵抗を算出し、算出した内部抵抗が規定値以上となった場合に残寿命が短いと判定してもよい。

次に、市場から回収した組電池を電池モジュール毎に解体して電池モジュール毎にＯＣＶ等の電池特性を測定する（Ｓ１０２）。電池特性は、ＯＣＶ以外にも内部抵抗や残存容量等であってもよい。電池モジュール毎に解体する際には、専用の器具を用いて解体することができ、組電池の両端から組電池を圧縮するように所定の圧力を印加した状態で解体するのが好適である。

電池モジュール毎に解体して電池特性を測定した後、再利用可能な電池モジュールを選別する（Ｓ１０３）。例えば、電池モジュールのＯＣＶが許容範囲、すなわち下限ＯＣＶと上限ＯＣＶの間にあるか否かを判定し、下限ＯＣＶと上限ＯＣＶの間にあればその電池モジュールは再利用可能であると判定する。

電池モジュールを選別した後、選別した電池モジュールで新たな組電池をリビルトする（Ｓ１０４）。リビルトする際に、組電池において電圧や残存容量、温度等を検出する検出単位である電池ブロックにおいて、組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるようにリビルトする。ここで、組電池が異なる電池モジュールとは、その電池モジュールが元々構成していた組電池が互いに異なることをいう。リビルトされた組電池を構成する電池ブロックＢ１において、その電池ブロックＢ１を構成する２個の電池モジュールのいずれも同一組電池Ａから解体されたものである場合にはその電池ブロックＢ１の数の比は組電池Ａについて１００％であり、別の電池ブロックＢ２を構成する２個の電池モジュールのいずれも同一組電池Ｂから解体されたものである場合にはその電池ブロックＢ２の数の比は組電池Ａについて０％（組電池Ｂについて１００％）であり、電池ブロックＢ１と電池ブロックＢ２の数の比は同一ではない。一方、電池ブロックＢ１の２個の電池モジュールの一方が組電池Ａから解体されたものであり、他方が組電池Ｂから解体されたものである場合にはその電池ブロックＢ１の数の比は組電池Ａについて５０％（組電池Ｂについても５０％）となる。また、電池ブロックＢ２の２個の電池モジュールの一方が組電池Ａから解体されたものであり、他方が組電池Ｂから解体されたものである場合にはその電池ブロックＢ２の数の比は組電池Ａについて５０％（組電池Ｂについても５０％）となり、電池ブロックＢ１と同一の比となる。本実施形態では、リビルトされた組電池を構成する全ての電池ブロックにおいて、組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整してリビルトする。このようにリビルトすることで、リビルトされた組電池について電池ブロック毎に電圧や残存容量等の電池特性を検出する際に、どの電池ブロックにおいても組電池の異なる電池モジュールの数の比が同一であるため電池ブロックとしての挙動が均一化されることとなり、電池ブロック間の電池特性のばらつきがなくなり、従来のように電池ブロック間のばらつきが大きいために異常と誤判定してしまう事態を有効に防止できる。

以下、本実施形態における、「組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整してリビルトする」意味について、より具体的に説明する。

図３に、組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロックが２個の電池モジュールから構成される場合において、市場から回収された２個の組電池Ａ，Ｂから新たな組電池Ｄをリビルトする場合について示す。

市場から回収した組電池Ａには、再利用可能な電池モジュールとそうでない電池モジュールが存在し得る。図３において、斜線で示す電池モジュールは何らかの不具合により再利用できない電池モジュールを示す。まず、組電池Ａを回収して電池モジュール毎に解体し、再利用できない電池モジュールを除外する。組電池Ａを解体して得られる再利用可能な電池モジュールを電池モジュールａとして示す。市場から回収した組電池Ｂについても同様であり、再利用できない電池モジュール（斜線で示す電池モジュール）を除外する。組電池Ｂを解体して得られる再利用可能な電池モジュールを電池モジュールｂとして示す。

次に、複数の電池モジュールａ及び複数の電池モジュールｂから新たな組電池Ｄをリビルトする。この際に、新たな組電池Ｄを構成する電池ブロックを、組電池Ａを構成していた電池モジュールａを１個と、組電池Ｂを構成していた電池モジュールｂを１個から構成する。他の電池ブロックについても同様であり、全ての電池ブロックにおいて、電池モジュールａを１個と電池モジュールｂを１個から構成する。このように構成することで、組電池Ｄを構成する全ての電池ブロックが電池モジュールａと電池モジュールｂの組み合わせからなり、たとえ電池モジュールａと電池モジュールｂの電池特性の挙動が異なっていたとしても、電池ブロック単位では電池モジュールａと電池モジュールｂを合わせた挙動となるから、全ての電池ブロックにおいてその挙動が均一化される。

仮に、組電池Ｄを構成するある電池ブロックを、電池モジュールａを２個から構成した場合、その電池ブロックの挙動は他の電池ブロックの挙動と異なるものになる。電池モジュールｂを２個から構成した場合も同様である。

図４に、組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロックが３個の電池モジュールから構成される場合において、市場から回収された３個の組電池Ａ，Ｂ，Ｃから新たな組電池Ｄをリビルトする場合について示す。

市場から回収した組電池Ａには、再利用可能な電池モジュールとそうでない電池モジュールが存在し得る。まず、組電池Ａを回収して電池モジュール毎に解体し、再利用できない電池モジュールを除外する。組電池Ａを解体して得られる再利用可能な電池モジュールを電池モジュールａとして示す。市場から回収した組電池Ｂ，Ｃについても同様であり、組電池Ｂ，Ｃを解体して得られる再利用可能な電池モジュールをそれぞれ電池モジュールｂ，ｃとして示す。

次に、複数の電池モジュールａ、複数の電池モジュールｂ、及び複数の電池モジュールｃから新たな組電池Ｄをリビルトする。この際に、新たな組電池Ｄを構成する電池ブロックを、組電池Ａを構成していた電池モジュールａを１個と、組電池Ｂを構成していた電池モジュールｂを１個と、組電池Ｃを構成していた電池モジュールｃを１個から構成する。他の電池ブロックについても同様であり、全ての電池ブロックにおいて、電池モジュールａを１個と電池モジュールｂを１個と電池モジュールｃを１個から構成する。このように構成することで、組電池Ｄを構成する全ての電池ブロックが電池モジュールａと電池モジュールｂと電池モジュールｃの組み合わせからなり、たとえ電池モジュールａと電池モジュールｂと電池モジュールｃの電池特性の挙動がそれぞれ異なっていたとしても、電池ブロック単位では電池モジュールａと電池モジュールｂと電池モジュールｃを合わせた挙動となるから、全ての電池ブロックにおいてその挙動が均一化される。

なお、市場から回収した組電池が組電池Ａ，Ｂの２個しかない場合には、全ての電池ブロックを電池モジュールａを１個と電池モジュールｂを２個で構成することで、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数＝１：２となって挙動を均一化できる。あるいは、全ての電池ブロックを電池モジュールａを２個と電池モジュールｂを１個で構成してもよい。この場合にも、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数＝２：１となって挙動を均一化できる。

また、組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロックが４個の電池モジュールから構成される場合にも、市場から回収された組電池の数に応じていくつかのリビルト方法があり得る。

第１に、市場から回収した組電池が組電池Ａ，Ｂの２個である場合、電池ブロックを構成する４個の電池モジュールとして、電池モジュールａを１個と電池モジュールｂを３個から構成する。この場合、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数＝１：３となって挙動を均一化できる。あるいは、電池モジュールａを２個と電池モジュールｂを２個から構成してもよい。この場合、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数＝２：２となって挙動を均一化できる。あるいは、電池モジュールａを３個と電池モジュールｂを１個から構成してもよい。この場合、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数＝３：１となって挙動を均一化できる。

第２に、市場から回収した組電池が、組電池Ａ，Ｂ，Ｃの３個である場合、電池ブロックを構成する４個の電池モジュールとして、電池モジュールａを１個と、電池モジュールｂを１個と、電池モジュールｃを２個から構成する。この場合、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数：組電池Ｃの電池モジュール数＝１：１：２となって挙動を均一化できる。同様にして、組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数：組電池Ｃの電池モジュール数＝１：２：１、あるいは２：１：１としてもよい。

第３に、市場から回収した組電池が組電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅの４個である場合、電池ブロックを構成する電池モジュールとして、電池モジュールａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれ１個ずつから構成する。この場合、全ての電池ブロックにおいて組電池Ａの電池モジュール数：組電池Ｂの電池モジュール数：組電池Ｃの電池モジュール数：組電池Ｅの電池モジュール数＝１：１：１：１となって挙動を均一化できる。

４．他の実施形態のリビルトの詳細
本実施形態では、市場から回収した組電池の電池モジュールを、そのＯＣＶや残存容量、内部抵抗、電池質量等の電池特性のうち少なくとも１つに応じてランク分け（グレード分け）し、ランク分けした電池モジュールを用いて新たな組電池をリビルトする。

本実施形態の基本的な技術思想は、組電池を電池モジュールに解体してランク分けする場合、細かくランク分けすることで電池特性の揃った電池モジュールで組電池をリビルトすることが可能となる一方、組み合わせできない電池モジュールも多く生じ、再利用効率が低下してしまうことに鑑み、ランク分けする際に、組電池の検出単位である電池ブロックを構成する電池モジュールの数に着目し、電池ブロックを構成する電池ブロックの数だけランク分けするというものである。すなわち、電池ブロックを構成する電池モジュールが２個の場合、解体して得られた電池モジュールを２個のランクでランク分けする。また、電池ブロックを構成する電池モジュールが３個の場合、解体して得られた電池モジュールを３個のランクでランク分けする。そして、ランクが異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整してリビルトすることで、リビルトされた組電池について電池ブロック毎の電圧や残存容量等の電池特性を平準化する。これにより、電池ブロック間のばらつきが大きいため異常と誤判定されてしまう事態を有効に防止する。

以下、本実施形態のリビルト方法を具体的に説明する。

図５に、組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロックが２個の電池モジュールから構成される場合において、市場から回収された組電池から新たな組電池Ｄをリビルトする場合の組電池Ｄの構成を示す。組電池Ｄを構成する電池モジュールが２個であることに鑑み、組電池を解体して得られる電池モジュールをその電池特性を用いて２つのランクのいずれかにランク分けする。２つのランクをランク１とランク２とする。ランク１は、例えば電池モジュールのＯＣＶが所定値以上の電池モジュールであり、ランク２は電池モジュールのＯＣＶが所定値より小さい電池モジュールである。そして、組電池Ｄをリビルトする際に、電池ブロックを構成する２個の電池モジュールの一方をランク１の電池モジュールとし、他方をランク２の電池モジュールとする。組電池Ｄを構成する全ての電池ブロックを、ランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールから構成する。このように構成することで、組電池Ｄの電池特性を検出する単位である電池ブロックにおいて、全ての電池ブロックがランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールの組み合わせから構成されているため、その電池特性が平準化される。また、ランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールの組み合わせを用いているため、ランク１及びランク２の電池モジュールをいずれも効率的に再利用することができる。

図６に、市場から回収された３個の組電池Ａ，Ｂ，Ｃから新たな組電池Ｄをリビルトする場合を示す。

市場から回収した組電池Ａには、再利用可能な電池モジュールとそうでない電池モジュールが存在し、再利用可能な電池モジュールをランク１あるいはランク２のいずれかにランク分けする。図において、ランク１の電池モジュールを電池モジュールａ１、ランク２の電池モジュールを電池モジュールａ２と示す。同様にして、市場から回収した組電池Ｂ，Ｃのうち、再利用可能な電池モジュールのランク１とランク２のいずれかにランク分けする、ランク１の電池モジュールを電池モジュールｂ１、ｃ１とし、ランク２の電池モジュールをｂ２、ｃ２とする。

そして、新たな組電池Ｄをリビルトする際に、ランク１にランク分けされた電池モジュール群の中から１つ抽出し、さらにランク２にランク分けされた電池モジュール群のなかから１つ抽出して組電池Ｄの電池ブロックを構成する。例えば、ある電池ブロックをランク１の電池モジュールａ１とランク２の電池モジュールｂ２から構成し、他の電池ブロックをランク１の電池モジュールｃ１とランク２の電池モジュールｂ２から構成し、さらに他の電池モジュールをランク１の電池モジュールｂ１とランク２の電池モジュールｃ２から構成する。全ての電池ブロックにおいて、ランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールから構成されているので、電池特性が平準化される。この場合、ランク１の電池モジュールの元の組電池がＡ，Ｂ，Ｃのいずれであるか、及びランク２の電池モジュールの元の組電池がＡ，Ｂ，Ｃのいずれであるかは問わない。

図７に、組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロックが３個の電池モジュールから構成される場合において、市場から回収された組電池から新たな組電池Ｄをリビルトする場合の組電池Ｄの構成を示す。組電池Ｄを構成する電池モジュールが３個であることに鑑み、組電池を解体して得られる電池モジュールをその電池特性を用いて３つのランクのいずれかにランク分けする。３つのランクをランク１、ランク２、ランク３とする。そして、組電池Ｄをリビルトする際に、電池ブロックを構成する３個の電池モジュールの１個をランク１の電池モジュールとし、他の１個をランク２の電池モジュールとし、残りの１個をランク３の電池モジュールとする。組電池Ｄを構成する全ての電池ブロックを、ランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールとランク３の電池モジュールから構成する。このように構成することで、組電池Ｄの電池特性を検出する単位である電池ブロックにおいて、全ての電池ブロックがランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールとランク３の電池モジュールの組み合わせから構成されているため、その電池特性が平準化される。また、ランク１の電池モジュールとランク２の電池モジュールとランク３の電池モジュールの組み合わせを用いているため、ランク１、ランク２及びランク３の電池モジュールを全て効率的に再利用することができる。

このように、電池特性の検出単位である電池ブロックを構成する電池モジュールの数とランク分けするランク数を同一とし、電池ブロックをそれぞれ異なるランクの電池モジュールから構成する、つまり全ての電池ブロックにおいてランクの異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整することで、電池特性を平準化しつつ、電池モジュールの無駄を排除できる。本実施形態では、ランクの異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整するため、例えば図７の例において、ある電池ブロックをランク１の電池モジュール２個とランク３の電池モジュール１個で構成するような態様、あるいは別の電池ブロックをランク１の電池モジュール３個で構成するような態様は排除される。

本実施形態においても、電池ブロックを構成する電池モジュールの元の組電池は基本的に互いに異なっている。例えば、図６において、ある電池ブロックを構成する電池モジュールは電池モジュールａ１と電池モジュールｂ２であるが、電池モジュールａ１の元の組電池は組電池Ａであり、電池モジュールｂ２の元の組電池は組電池Ｂであって互いに異なる組電池である。また、別の電池ブロックを構成する電池モジュールは電池モジュールｃ１と電池モジュールｂ２であるが、電池モジュールｃ１の元の組電池は組電池Ｃであり、電池モジュールｂ２の元の組電池は組電池Ｂであって互いに異なる組電池である。

一方、電池モジュールを例えばランク１とランク２にランク分けする場合、組電池Ａのうち再利用可能な組電池は全てランク１にランク分けされ、組電池Ｂのうち再利用可能な組電池は全てランク２にランク分け、組電池Ｃのうち再利用可能な組電池のほとんどがランク１にランク分けされ、少数の電池モジュールがランク２にランク分けされる場合もあり得る。この場合、ランク１の電池モジュールとして全て組電池Ａの電池モジュールから抽出してもよく、あるいは組電池Ａと組電池Ｃの電池モジュールから任意に抽出してもよい。そして、ランク２の電池モジュールとして組電池Ｂの電池モジュールから抽出してもよく、組電池Ｃの電池モジュールから抽出してもよい。結果として、ランク１の電池モジュールとして組電池Ｃの電池モジュールを抽出し、ランク２の電池モジュールも同じ組電池Ｃの電池モジュールを抽出する場合もあり得る。すなわち、電池ブロックを構成する電池モジュールのいずれか２つ以上が、元の組電池が同一であってもよい。

また、本実施形態では、電池特性の検出単位である電池ブロックを構成する電池モジュール数と、ランク分けするランク数を同一としているが、異なる数としても、全ての電池ブロックにおいてランクの異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整すればよく、この態様も本発明に含まれる。例えば、電池モジュール数が３個の場合、ランク１，２の２つにランク分けし、各電池ブロックをランク１の電池モジュールを２個とランク２の電池モジュール１個で構成する、又は、ランク１の電池モジュールを１個とランク２の電池モジュール２個で構成するようにしてもよい。これにより、電池ブロック毎の電池特性を平準化することができる。また、電池ブロックを構成する電池モジュール数が２個で、ランク数がランク１〜５の５つの場合、ランク１〜５の中の２つ（例えばランク２，５）を選択してリビルトされた電池を構成してもよい。つまり、選択した２つのランクを用いて、全ての電池ブロックにおいてランクの異なる電池モジュールの数の比が同一となるように調整する。これにより、電池ブロック間の電池特性を平準化することができる。

１０ 組電池、２０ 電池ＥＣＵ、４０ ＨＶ−ＥＣＵ、５０ インバータ。

Claims (8)

1. 使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池から組電池を再構成する二次電池の再利用方法であって、
   使用済みの複数の組電池を解体して得られる使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池の電池特性を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定された電池特性に基づき再利用可能な電池モジュールを選別する選別ステップと、
   前記選別ステップで選別された電池モジュールを用いて再構成する際に、新たに再構成される組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロック毎に、元の組電池が異なる電池モジュールの数の比が同一となるように再構成する再構成ステップと、
   を備えることを特徴とする二次電池の再利用方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記電池ブロックはｎ個（ｎは２以上の自然数）の電池モジュールから構成され、
   前記使用済みの組電池の数はｍ個（ｍは２以上の自然数）であり、
   前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｍ個の使用済みの組電池を構成する電池モジュールからそれぞれ１個ないし複数個ずつを組み合わせて再構成することを特徴とする二次電池の再利用方法。
3. 請求項２記載の方法において、
   ｍ＝ｎであり、
   前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｎ個の使用済みの組電池を構成する電池モジュールからそれぞれ１個ずつを組み合わせて再構成することを特徴とする二次電池の再利用方法。
4. 請求項３記載の方法において、
   前記電池ブロックは２個の電池モジュールから構成され、
   前記使用済みの組電池は第１組電池及び第２組電池からなり、
   前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記第１組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第２組電池を構成する電池モジュール１個とを組み合わせて再構成することを特徴とする二次電池の再利用方法。
5. 請求項３記載の方法において、
   前記電池ブロックは３個の電池モジュールから構成され、
   前記使用済みの組電池は第１組電池、第２組電池及び第３組電池からなり、
   前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記第１組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第２組電池を構成する電池モジュール１個と、前記第３組電池を構成する電池モジュール１個とを組み合わせて再構成することを特徴とする二次電池の再利用方法。
6. 使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池から組電池を再構成する二次電池の再利用方法であって、
   使用済みの複数の組電池を解体して得られる使用済みの複数の電池モジュールまたは単電池の電池特性を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定された電池特性に基づき再利用可能な電池モジュールを選別する選別ステップと、
   前記選別ステップで選別された電池モジュールを、前記測定ステップで測定された前記電池特性に応じてランク分けするランク分けステップと、
   前記ランク分けステップでランク分けされた電池モジュールを用いて再構成する際に、新たに再構成される組電池の電池特性を検出する単位である電池ブロック毎に、ランクが異なる電池モジュールの数の比が同一となるように再構成する再構成ステップと、
   を備えることを特徴とする二次電池の再利用方法。
7. 請求項６記載の方法において、
   前記電池ブロックはｎ個（ｎは２以上の自然数）の電池モジュールから構成され、
   前記ランク分けステップでは、前記電池モジュールをｎ個のランクにランク分けし、
   前記再構成ステップでは、新たに再構成される組電池の電池ブロックを、前記ｎ個のランクのそれぞれのランクに属する電池モジュール１個ずつを組み合わせて再構成することを特徴とする二次電池の再利用方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   前記電池ブロックを構成するｎ個の電池モジュールは、それぞれ元の組電池が互いに異なることを特徴とする二次電池の再利用方法。

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