JP2020038812A - 二次電池の再利用方法、管理装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態に係る二次電池の再利用方法は、互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する。
「放電の情報」は、放電レート(例えばCレート)、放電時の環境温度等を含んでもよい。「放電の情報」は、少なくともその一部が、一定値に設定されてもよい。
放電は、評価用の負荷に対して行ってもよいし、車両に搭載されている負荷に対して行ってもよい。実質的に一定の条件で放電を行えることから、評価用の負荷に蓄電装置を接続してそれに対して放電を行うことが好ましい。
従来、セルのSOHを評価する場合、セルを電池パックや電池モジュールから取り外して(蓄電装置を解体して)、個別のセルについて評価を行うことが一般的である。この従来の評価方法は、労力及びコストの負担が大きい。
本発明者らは、低コストでの再利用可能性の評価という目的に照らして、蓄電装置を解体する前に各セルのSOHを放電の情報と電圧の推移とを用いて検出できる上述の方法を考案した。上述の方法により、再利用に適さないセル及び/又は蓄電装置を、コストが高くかかる解体及び工場への輸送の前に、簡便に検出できる。
車両に搭載される蓄電装置(リチウムイオン二次電池)を例に、再利用方法を説明する。
図1は、車両1(本実施形態では、自動車等の四輪車両)及び管理装置13の構成を示すブロック図である。
車両1は、リチウムイオン二次電池セル2と、CMU(Cell Monitoring Unit)5と、BMU(Battery Management Unit)6と、統括ECU(Electronic Control Unit)7と、通信部8と、負荷9と、電流センサ10と、温度センサ11とを備える。電池パック4は、複数のリチウムイオン二次電池セル2が直列及び/又は並列に接続された電池モジュール3を、複数含む。本実施形態では、複数のリチウムイオン二次電池セル2が直列に接続された電池モジュール3が、複数直列に接続されている。
入力部16は、電流センサ10、温度センサ11の検出結果、後述するSOC−OCVデータ63及び使用履歴64の入力を受け付ける。インタフェース部17は、例えば、LANインタフェース等により構成され、有線又は無線により、例えばLAN等のネットワーク12及び通信部8を介し、統合ECU7との通信を行う。ネットワーク12はインターネットでもよい。インタフェース部17は、LANインタフェースに限定はされない。
代替的に、管理装置13は、通信部8及び統合ECU7を介さずに、BMU6と通信してもよい。
BMU6は、電池ECUであってもよい。
CMU5は、セル2間に電圧ばらつきがある場合に、電圧の高いセル2と、他のセル2とが同等の電圧になるように、電圧の高いセル2を放電させるバランシングを実施する。即ち、放電させるセル2のバランサのスイッチをオンして、該セルの電圧を下げ、他のセルの電圧に一致させる。
電池モジュール3は、複数のセル2を保持する保持部材31(例えば、直方体状のモジュールケース、セル2を圧迫した状態で拘束する拘束部材)と、複数のセル2と、CMU5とを備える。
電極体24は、長尺帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層し扁平状に巻回して得られる巻回タイプであってもよいし、長方形板状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層したスタックタイプであってもよい。
セル2は、角形セル(prismatic cell)に限らず、円筒形セルやパウチセルであってもよい。再利用の観点からは、堅牢な金属製のケース本外を有して長期寿命を期待できる、角形セルや円筒形セルが好ましい。特に、エネルギー密度を下げることなく(セル間にデッドスペースを生じることなく)個々のセルの容量を大きくできる角形セルが好ましい。角形セルのケース本体の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を採用できる。再利用の観点からは、電池膨れを生じにくい、ステンレス製のケース本体21及び蓋板22を有する角形セルが好ましい。
正極活物質としては、例えば、LiMPO4 、LiMSiO4 、LiMBO3 (MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種以上の遷移金属元素)等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、LiMO2 (MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種以上の遷移金属元素)等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
電池モジュール3の両端のセル2の、互いに極性が異なる端子23,23には、隣接する電池モジュール3に電気的に接続するためのリード(外部接続部材)33,33が設けられている。
図4は、電池モジュール3又はセル2の再利用の過程を示すフローチャートである。
管理装置13により、統合ECU7から取得した車両の走行距離、BMU6から取得した各電池モジュール3の使用履歴64等に基づいて、一次選別を行う(S1)。管理装置13は例えば電池モジュール3の使用履歴64に基づいて、セル2のSOHを推定し、SOHが閾値以上である電池モジュール3を再利用可能性の評価を行う電池モジュール3として選別する。
又は、リユース可能であると評価された電池モジュール3を、リビルト電池パックに用いることが可能であるか否かが判定される。電池モジュール3に対し回復操作が実施され、所定の試験が行われる。
使用済みの電池パック4全体を材料のリサイクルのために回収し、又は廃棄するのは、経済的に合理的でなく、資源保護の観点からも改善の余地がある。電池モジュール3がリユース可能であるか否かを評価することで、電池パック4全体をリユースしたり、リユースできる電池モジュール3を用いて電池パック4をリビルドできる。電池モジュール3をリユースできない場合、リユース可能と評価されたセル2を用いて電池モジュール3をリビルドできる。リビルト品は新品と比較して低価格にすることができる。
制御部14は、各CMU5によりバランシング制御を行いながら各電池モジュール3の各セル2の充電を行う(S11)。CMU5(バランサ)を用いながら評価のための充電を行うことで、充電終了時の各セル2の電圧が実質的に揃えられる。
制御部14は、各電池モジュール3を放電して、各セル2の放電電圧の推移をCMU5(電圧センサ)を用いて取得するとともに、放電の条件を取得する(S12)。放電の条件は、入力部16により入力されてもよい。放電の条件としては、放電レート(Cレート)、及び温度センサ11から取得した温度等が挙げられる。放電時の負荷9は、上述したように、評価用の負荷であることが好ましい。
制御部14は、電流積算法によりセル2のSOCを算出する。制御部14は、BMU6の記憶部62からSOC−OCVデータ63を読み出し、SOCに対応するOCVを取得する。制御部14は、電流センサ10により検出した電流I、及び電圧センサにより検出したセルの電圧Vに基づき、下記の式(1)により内部抵抗Rを算出する。
R=(V−OCV)/I…(1)
内部抵抗の算出方法は、これに限定はされず、他の公知の手法を採用してもよい。
制御部14は、他のセルの満充電容量を算出する(S15)。
ここでは、電池モジュール3が(a)、(b) 、(c)の3つのセル2を含む場合を説明する。
電池モジュール3で、実際に測定できるのは、個々のセル2の放電電圧の推移と、電池モジュール3全体の放電電気量(Ah)である。3つのセル2を有する電池モジュール3について、セル(a)が放電下限電圧に達するまでに電池モジュール3が87Ahの電気量を放電した場合、一つのセル2は29Ah放電したことになる。
セル(c)のカット電圧(最小容量セル(a)が放電下限電圧に達した時点の電圧)は3.52Vである。最小容量セル(a)において、電圧が3.52VのときのSOCは、91%であったとする。セル(c)の放電曲線はセル(a)の放電曲線と相似な形状を持つと仮定すると、セル(C)においては、29AhがSOC91%に相当するので、SOC100%のときの満充電容量は、29(Ah)/91(%)=31.9(Ah)と算出される。セル(c)の満充電容量を求めるとは、図6のグラフにおいて、セル(c)の放電曲線を放電下限電圧(2.8V)にまで仮想的に延長することを意味する。セル(b)の満充電容量も同様にして求められる。
複数セルの満充電容量の算出方法は、これに限定されない。カット電圧に基づいて、より簡易的に算出してもよい。
制御部14は、高容量セルが存在しないと判定した場合(S16:NO)、セル2の材料をリサイクルすると判定し(S17)、処理を終了する。S17において、制御部14は、セル2を廃棄すると判定してもよい。
制御部14は該高容量セルの内部抵抗がc1 以下であると判定した場合(S18:YES)、高容量セルはリユース可と評価し(S19)、処理を終了する。
満充電容量が高いと判定された場合(S16:YES)、内部抵抗はチェックせずにセルのリユース可能と判定してもよい。但し、高容量セルの内部抵抗がc1 以下であるか否かを判定することにより、セル2の評価の精度が向上する。
変形例においては、電池モジュール3及びセル2の再利用可能性の評価を行う。
図7は、管理装置13の制御部14による電池モジュール3及びセル2の再利用可能性の評価処理の手順を示すフローチャートである。
制御部14は、各CMU5によりバランシング制御を行いながら各電池モジュール3のセル2の充電を行う(S21)。
制御部14は、電池モジュール3を放電して、セル2の放電電圧の推移、及び放電条件を取得する(S22)。
制御部14は、内部抵抗を算出する(S23)。
制御部14は、最小容量セルの満充電容量を取得する(S24)。
制御部14は、他のセルの満充電容量を算出する(S25)。
制御部14は、最小容量セルの満充電容量がa1 以上であると判定した場合(S27:YES)、電池モジュール3のセル2の容量のばらつきがb1 以下であるか否かを判定する(S28)。制御部14は、電池モジュール3のセルの容量のばらつきがb1 以下でないと判定した場合(S28:NO)、処理をS33へ進める。
制御部14は、内部抵抗>c1 のセルがないと判定した場合(S29:NO)、電池モジュール3のリユースが可能と評価し(S30)、処理を終了する。
制御部14は高容量セルの内部抵抗がc1 以下でないと判定した場合(S33:NO)、処理をS32へ進める。
制御部14は該高容量セルの内部抵抗がc1 以下であると判定した場合(S33:YES)、高容量セルはリユース可と評価し(S34)、処理を終了する。
図8に示すように、電池モジュール3内で、8つのセル2の容量にばらつきがあり、電池パック4内においても、電池モジュール3間で容量のばらつきがあることが分かる。
図9に示すように、電池モジュール3内で、8つのセル2の内部抵抗にばらつきがあり、電池パック4内においても、電池モジュール3間で内部抵抗のばらつきがあることが分かる。
管理装置も、車載用に限定はされない。管理装置は、ユーザ対応窓口(エンドユーザが蓄電装置を持ち込むサイト)に設置されるか持ち込まれて、そこで二次電池の再利用可能性の評価を行うことが好ましい。管理装置は、ユーザ対応窓口に設置された情報端末であってもよい。
管理装置は、可搬型の情報端末であってもよい。管理装置は、車両に接続するためのプローブ又はケーブルを有してもよい。管理装置は、可搬型の情報端末であって、車両と無線通信(例えば近距離無線通信)を行い、二次電池の再利用可能性を評価することが好ましい。
二次電池はリチウムイオン二次電池に限定はされず、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(コンデンサ)型の蓄電素子等の他の二次電池であってもよい。
2 セル
3 電池モジュール(蓄電装置)
4 電池パック(蓄電装置)
5 CMU
6 BMU
14 制御部(取得部、評価部)
61 制御部
15、62 記憶部
151 評価プログラム
63 SOC−OCVデータ
64 使用履歴
16、66 入力部
17、67 インタフェース部
7 統合ECU
8 通信部
10 電流センサ
11 温度センサ
13 管理装置
Claims (6)
- 互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、
前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する、二次電池の再利用方法。 - 前記放電の情報と、満充電容量が最も小さいセルの電圧の推移とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定し、
それらセルの満充電容量に基づいて、再利用可能性を評価する、請求項1に記載の二次電池の再利用方法。 - 前記電圧の推移に基づいて、個々のセルの直流内部抵抗を取得し、
取得した直流内部抵抗に基づいて、再利用可能性を評価する、請求項1又は2に記載の二次電池の再利用方法。 - 前記蓄電装置が有するバランサを動作させながら前記蓄電装置を充電した後、前記蓄電装置を放電して個々のセルの電圧の推移を取得する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の二次電池の再利用方法。
- 互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得する取得部と、
前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する評価部と
を備える管理装置。 - 互いに電気的に接続された複数の二次電池セルの再利用可能性を評価するコンピュータに、
前記セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、
前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114002601A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-02-01 | 河南利威新能源科技有限公司 | 一种退役锂离子电池电芯容量的计算方法及装置 |
WO2022024885A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテク | 電池パックの診断方法、セルの診断方法、電池パックの診断装置及びセルの診断装置 |
JP7484870B2 (ja) | 2021-11-01 | 2024-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 組電池の劣化診断装置、及び組電池の劣化診断方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003282156A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Toyota Motor Corp | 組電池の異常検出装置および異常検出方法 |
WO2011162014A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | トヨタ自動車株式会社 | 電池管理システムおよび電池管理装置および電池の再利用方法および情報通信端末機器 |
WO2012049852A1 (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置の診断装置、診断方法、および蓄電装置 |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003282156A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-03 | Toyota Motor Corp | 組電池の異常検出装置および異常検出方法 |
WO2011162014A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | トヨタ自動車株式会社 | 電池管理システムおよび電池管理装置および電池の再利用方法および情報通信端末機器 |
WO2012049852A1 (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置の診断装置、診断方法、および蓄電装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022024885A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 株式会社日立ハイテク | 電池パックの診断方法、セルの診断方法、電池パックの診断装置及びセルの診断装置 |
CN114002601A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-02-01 | 河南利威新能源科技有限公司 | 一种退役锂离子电池电芯容量的计算方法及装置 |
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