JP2021044145A - 電池監視装置および電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の電池セルを備える電池システムにおいて、電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供する。【解決手段】中央処理装置および記憶装置を備えた電池監視装置。中央処理装置は、電流センサ213および電圧センサとしての電池管理装置214の検知結果に基づいて算出された各々の電池群212の劣化度に基づいて、電池群212の交換の要否を判定する。また、中央処理装置は、電池群212の交換が必要と判定した場合に、電池群212の劣化度に基づいて交換対象の電池群212を特定する。さらに、中央処理装置は、その交換対象の電池群212と交換される新たな電池群212のパラメータまたは交換数を新たな電池群212の許容電流値に基づいて算出する。【選択図】図3
Description
本開示は、複数の電池セルを備える電池システムおよび電池監視装置に関する。
従来から電動車両に搭載される車両用電源システムに関する発明が知られている。たとえば、下記特許文献1は、電力回生が可能な走行用の電気モータを備えた車両の電源システムを開示している。特許文献1に記載された電源システムは、第1二次電池と、第2二次電池と、演算装置と、判定装置と、報知装置と、を含む(同文献、請求項3、第0012段落等を参照)。
この従来の電源システムにおいて、第2二次電池は、第1二次電池に対して並列に接続され、第1二次電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きい。演算装置は、第1二次電池の初期の電気容量に対する現在の電気容量の割合である第1容量維持率と、第2二次電池の初期の電気容量に対する現在の電気容量の割合である第2容量維持率との平均値であって各二次電池の初期の電気容量の比率に応じた平均値をトータル容量維持率として求める。判定装置は、トータル容量維持率が予め定められた第1基準値以下のときに、電池交換時期と判定する。報知装置は、判定装置により電池交換時期であると判定されたことを報知する(同文献、請求項3、第0012段落等を参照)。
この従来の車両用電源システムによれば、特性の異なる2種類の電池を備えた電動車両において、両電池の交換時期を適正に先延ばしすることができる。そのため、電池をより有効的に活用することが可能となる(同文献、第0022段落等を参照)。
前記従来の車両電源システムの第1二次電池や第2二次電池などの二次電池は、たとえば、直列および並列に接続された複数の電池セルを備えているが、これら複数の電池セルの劣化の進行度は一様ではなく個体差がある。そのため、二次電池が許容範囲を超えて劣化したときに、二次電池を構成するすべての電池セルを交換すると、継続して使用可能な劣化度の電池セルも同時に交換されるという課題がある。
本開示は、複数の電池セルを備える電池システムにおいて、電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供する。
本開示の一態様は、並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する複数の電池セルと、各々の前記電池群を流れる電流を測定する電流センサと、各々の前記電池セルの電圧を測定する電圧センサと、を備えた電池システムに用いられる電池監視装置であって、中央処理装置および記憶装置を備え、前記中央処理装置は、前記電流センサおよび前記電圧センサの検知結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池監視装置である。
本開示の一態様によれば、電池システムを構成する電池群ごとの劣化度を監視して、劣化度がより高い電池群を特定し、特定した電池群を交換して、他の電池群を継続して使用することができる。したがって、劣化した電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本開示に係る電池監視装置および電池システムの実施形態を説明する。
[実施形態1]
図1は、本開示に係る電池監視装置および電池システムの実施形態1を示す概略的な機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態の電池監視装置100は、たとえば、無停電電源装置200の外部に設けられ、無停電電源装置200を監視対象としている。なお、電池監視装置100は、たとえば、無停電電源装置200とともに電池システム300を構成している。
図1は、本開示に係る電池監視装置および電池システムの実施形態1を示す概略的な機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態の電池監視装置100は、たとえば、無停電電源装置200の外部に設けられ、無停電電源装置200を監視対象としている。なお、電池監視装置100は、たとえば、無停電電源装置200とともに電池システム300を構成している。
電池監視装置100は、たとえば、少なくとも中央処理装置101と記憶装置102と入出力端子とを備えたマイクロコントローラ、ファームウェア、または電子回路基板である。電池監視装置100は、たとえば信号線を介して、無停電電源装置200に接続されている。無停電電源装置200は、たとえば電力線を介して、電源としての電力系統400と、その電力系統400の停電時に電力を供給する対象となる負荷装置500とに接続されている。
図2は、図1に示す電池監視装置100の監視対象である無停電電源装置200の概略的な機能ブロック図である。無停電電源装置200は、たとえば、電力入力端子201と、開閉スイッチ202と、整流器203と、二次電池210と、インバータ205と、切替スイッチ206と、電力出力端子207と、信号出力端子208と、を備えている。
電力入力端子201は、たとえば電力線を介して、図1に示す電力系統400に接続される。開閉スイッチ202は、たとえば、電力入力端子201と整流器203との間に配置され、必要に応じて開閉されて通電状態と通電遮断状態とを切り替える。整流器203は、電力系統400から電力入力端子201および開閉スイッチ202を介して供給された交流電力を直流電力に変換する。二次電池210は、整流器203から出力された直流電力によって充電され、放電時にインバータ205へ直流電力を出力する。
インバータ205は、二次電池210から出力された直流電力を交流電力に変換する。切替スイッチ206は、開閉スイッチ202と電力出力端子207とを接続するバイパス経路と、整流器203、二次電池210およびインバータ205とが設けられた充放電経路とを切り替える。電力出力端子207は、たとえば電力線を介して、図1に示す負荷装置500に接続される。信号出力端子208は、たとえば、無停電電源装置200の内部の信号線を介して二次電池210に接続されるとともに、無停電電源装置200の外部の信号線を介して、図1に示す電池監視装置100に接続される。
図3は、図2に示す無停電電源装置200を構成する二次電池210の概略的な機能ブロック図である。二次電池210は、電力系統400からの電力で所定の充電状態まで充電され、電力系統400に停電が発生した場合に、負荷装置500に電力を供給する。二次電池210は、たとえば、複数の電池セル211と、複数の電池群212と、複数の電流センサ213と、複数の電池管理装置214と、複数の温度センサ215と、外部端子216と、状態検知装置217と、信号端子218とを有する、電池システムである。
電池セル211は、たとえば、角形リチウムイオン二次電池などの単電池である。電池群212は、たとえば、直列に接続された複数の電池セル211によって構成されている。複数の電池群212は、たとえば、並列に接続されて外部端子216に接続されている。各電池群212が備える電池セル211の数や、二次電池210が備える電池群212の数は、二次電池210の蓄電容量、定格出力、電圧などの仕様に応じて決定される。
電流センサ213は、各々の電池群212に直列に接続され、各々の電池群212を流れる電流を測定する。電流センサ213は、たとえば信号線を介して状態検知装置217に接続され、電流の測定結果を状態検知装置217へ出力する。電流センサ213は、各々の電池群212の情報を測定する測定手段を構成する。
電池管理装置214は、たとえば、種々の電子部品が実装された電子回路基板によって構成され、電圧センサとしての電圧検出回路を含む。電池管理装置214は、各々の電池群212に対して設けられ、電圧センサとしての電圧検出回路により、各々の電池セル211の電圧を測定する。電圧センサとしての電圧検出回路は、各々の電池群212の情報を測定する測定手段を構成する。また、電池管理装置214は、たとえば、電池群212を構成する複数の電池セル211に電圧ばらつきが生じた場合に、それらの電池セル211の電圧を均一化させる制御を実行する。電池管理装置214は、たとえば信号線を介して状態検知装置217に接続され、電圧の測定結果を状態検知装置217へ出力する。
温度センサ215は、たとえば、各々の電池群212に対して設けられ、各々の電池群を構成する複数の電池セル211の少なくとも一つの外表面の温度を測定する。温度センサ215は、たとえば、各々の電池群212を構成する複数の電池セル211において、最高温度になる箇所、最低温度になる箇所、平均的な温度になる箇所などの温度を測定する。温度センサ215は、たとえば信号線を介して状態検知装置217に接続され、温度の測定結果を状態検知装置217へ出力する。
外部端子216は、正極端子216Pと負極端子216Nとを含む。正極端子216Pは、複数の電池群212の正極端子に接続され、負極端子216Nは、複数の電池群212の負極端子に接続されている。なお、電池群212の正極端子は、直列に接続された複数の電池セル211のうち、高電位側の電池セル211の正極の外部端子に接続されている。また、電池群212の負極端子は、直列に接続された複数の電池セル211のうち、低電位側の電池セル211の負極の外部端子に接続されている。
状態検知装置217は、たとえば、中央処理装置や記憶装置を含む電子部品が実装された電子回路基板によって構成されている。状態検知装置217は、たとえば、電流センサ213、電池管理装置214、および温度センサ215から入力された電流、電圧、および温度の測定結果を含む情報に基づいて、電池群212の状態を判定し、検知し、または算出する。状態検知装置217が判定し、検知し、または算出する電池群212の状態としては、たとえば、充電状態(State of Charge:SOC)、劣化状態(State of Health:SOH)、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値などである。
また、状態検知装置217は、たとえば、各々の電池群212に充電される電力、および各々の電池群212から出力される電力を算出することができる。具体的には、状態検知装置217は、電流センサ213の検出結果である電池群212の電流値と、電池管理装置214の検出結果である電池セル211の電圧に基づいて、中央処理装置によって、電池群212の充電および放電時の電力を算出することができる。
状態検知装置217は、たとえば、二次電池210の内部の信号線を介して、二次電池210の信号端子218に接続されている。二次電池210の信号端子218は、たとえば、二次電池210の外部の信号線を介して、図2に示す無停電電源装置200の信号出力端子208に接続されている。状態検知装置217によって電池群212のSOCを導出するための代表的な方法としては、たとえば、電池群212の電圧に基づく方法と、電池群212を流れる電流の積算値に基づく方法の二つがある。
電池群212の電圧に基づくSOCの導出方法では、たとえば、予め電池群212の電圧とSOCの関係を求めておき、その関係を電圧‐SOCマップとして状態検知装置217の記憶装置に記憶させておく。そして、記憶装置に記憶された電圧‐SOCマップと、電池管理装置214から出力される電池セル211の電圧の測定結果とに基づいて、状態検知装置217の中央処理装置により、電池群212のSOCをリアルタイムに導出する。この方法では、電池群212を構成する電池セル211の特性に応じて電池群212の電圧とSOCの関係が変化するため、SOCの導出精度についても電池群212を構成する電池セル211の特性に応じて差が生じる。
一方、電池群212を流れる電流の積算値に基づくSOCの導出方法では、たとえば電流センサ213によって電池群212に流入した電流および電池群212から流出した電流値を測定し、そして、状態検知装置217の中央処理装置によって電流値の測定結果を積分することで、電池群212のSOCを算出する。この方法では、電流センサ213による電流の測定結果に含まれる測定誤差も積分されるため、時間の経過とともにSOCの誤差が拡大する。
以上のように、電池群212のSOCを導出するためのいくつかの方法は、それぞれ長所と短所が異なる。そのため、状態検知装置217は、たとえば、電池セル211の特性、ならびに、電流センサ213、電池管理装置214、および温度センサ215などのセンサ性能およびセンサ特性、ならびに、電池群212の周囲の環境など、種々の条件に応じてSOCの導出方法を選定し、SOCの導出精度を確保することが好ましい。
以下、図4を参照して、状態検知装置217による電池セル211の電圧に基づくSOCの導出方法の一例を詳細に説明する。図4は、電池群212を構成する電池セル211の等価回路図である。電池セル211は、たとえば、起電力211eと、内部抵抗211rと、分極抵抗211pと、キャパシタンス211cとによって表すことができる。図4に示す電池セル211の等価回路に電流Iを流すと、電池セル211の正負の外部端子間の電圧である閉回路電圧(Closed Circuit Voltage:CCV)は、以下の式(1)で表される。
CCV=OCV+I・R+Vp (1)
ここで、OCVは、起電力211eと表現した電圧源の両端の電圧である開回路電圧(open circuit voltage)を意味し、I・Rは、内部抵抗211rの両端の電圧降下、Vpは、並列に接続した分極抵抗211pとキャパシタンス211cの両端の分極電圧である。OCVは、SOCの演算に使用されるが、電池セル211の充電中または放電中は直接的に測定することができない。そのため、OCVは、以下の式(2)のように、CCVから電圧降下I・Rと分極電圧Vpを差し引くことで、算出することができる。
OCV=CCV−I・R−Vp (2)
式(2)において、Iは、たとえば、電流センサ213の測定結果に基づく電流値である。また、Rは、たとえば、予め状態検知装置217の記憶装置に記憶された電池セル211の特性パラメータに含まれる内部抵抗211rの抵抗値である。また、Vpは、たとえば、電流センサ213の検出結果に基づく電流値と、予め状態検知装置217の記憶装置に記憶された電池セル211の特性パラメータ、分極抵抗211pと、キャパシタンス211cとに基づいて求めることができる。
なお、電池セル211の特性パラメータは、たとえば電池セル211のSOCや温度など、電池セル211の状態に応じて抽出し、状態検知装置217の記憶装置に予め記憶させておくことができる。これにより、状態検知装置217の中央処理装置によって、OCVを高精度に算出することが可能になる。
次に、状態検知装置217は、算出した電池セル211のOCVに基づいて、電池セル211のSOCを算出する。図5は、電池セル211のOCVとSOCとの関係を示すグラフの一例である。電池セル211において、OCVとSOCとは、たとえば図5に示すような一定の関係を有している。そのため、たとえば電池セル211のOCVとSOCとの関係を予め求め、その関係をOCV‐SOCマップとして、状態検知装置217の記憶装置に記憶しておくことができる。これにより、状態検知装置217の中央処理装置は、算出した電池セル211のOCVと、図5に示すようなOCV‐SOCマップとに基づいて、電池セル211のSOCを算出することができる。
以下、状態検知装置217による電池セル211のSOHの導出方法の一例を詳細に説明する。電池セル211が劣化すると、内部抵抗211rの抵抗値が増加し、満充電時の容量が減少する。図6Aおよび図6Bは、電池セル211の内部抵抗211rの抵抗値の検出方法の一例を説明するグラフである。図6Aのグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電池セル211を流れる電流Iの値である。図6Bのグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電池セル211の電圧すなわちCCVである。
図6Aに示すように、電池セル211は、電流がゼロの休止状態から電流がIの放電状態に移行すると、図6Bに示すように、電流Iと内部抵抗値Rの積の分だけ、電圧降下I・Rが生じる。たとえば、複数の電流Iとその時のCCVの関係を直線近似して得られる直線の傾きが、内部抵抗値Rとなる。また、以下の式(3)を用いて内部抵抗値Rを算出することも可能である。
R=(CCV(t)−CCV(t−Δt))/(I(t)−I(t−Δt)) (3)
式(3)において、CCV(t)は、時間tに応じた電池セル211の電圧であり、I(t)は、時間tに応じた電流であり、Δtは、電池セル211の電圧および電流の測定間隔である。なお、電池セル211の内部抵抗値Rの算出方法は、前述の方法に限定されず、別の方法を採用してもよい。また、状態検知装置217は、電池群212を構成する各々の電池セル211の内部抵抗値Rに基づいて、各々の電池群212の内部抵抗値Rを求めてもよい。また、以下の式(4)により、電池セル211の劣化による内部抵抗値の上昇率SOHRを求めることができる。
SOHR=100×(Rc/Ro) (4)
式(4)において、Rcは、電池セル211の現在の内部抵抗値であり、Roは、電池セル211の使用開始当初の内部抵抗値である。なお、状態検知装置217は、電池群212を構成する各々の電池セル211の内部抵抗値の上昇率SOHRに基づいて、各々の電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRを求めてもよい。
次に、状態検知装置217によって、電池セル211の劣化による満充電時の容量減少を検知する方法の一例を説明する。図7Aおよび図7Bは、それぞれ、電池セル211の劣化による満充電時の容量減少を検知する方法の一例を説明するグラフである。
図7Aは、図6Bと同様に、横軸を時間、縦軸を電池セル211の電圧すなわちCCVとするグラフである。図7Aに示す例において、状態検知装置217は、たとえば、電池セル211の放電前の電圧の測定結果と、図5に示すようなOCVとSOCの関係に基づいて、電池セル211の放電前のSOCであるSOC1を求める。また、状態検知装置217は、電池セル211の放電終了から十分に時間が経過した時点で、たとえば電池セル211の電圧の測定結果と、図5に示すようなOCVとSOCの関係に基づいて、電池セル211の放電後のSOCであるSOC2を求める。そして、状態検知装置217は、たとえば以下の式(5)により、電池セル211の現在の満充電容量Qcを求める。
Qc=100×∫Idt/(SOC2−SOC1) (5)
さらに、状態検知装置217は、電池セル211の劣化による満充電時の容量の減少率、すなわち容量維持率SOHQを、たとえば以下の式(6)により算出する。なお、以下の式(6)において、Qcは電池セル211の現在の満充電容量であり、Qoは電池セル211の使用開始当初の満充電容量である。
SOHQ=100×(Qc/Qo) (6)
また、図7Bは、横軸を電池セル211の内部抵抗値の上昇率SOHRとし、縦軸を電池セル211の容量維持率SOHQとして、SOHRとSOHQとの関係を示すグラフである。この例では、予め図7Bに示すような電池セル211の内部抵抗値の上昇率SOHRと容量維持率SOHQとの関係を求め、その関係をSOHR‐SOHQマップとして、たとえば、状態検知装置217の記憶装置に記憶させておく。
これにより、状態検知装置217の中央処理装置は、前述のように電池セル211の内部抵抗値の上昇率SOHRを求め、そのSOHRと、SOHR‐SOHQマップに基づいて、電池セル211の容量維持率SOHQを算出することができる。なお、電池セル211の容量維持率SOHQの算出方法は、前述の方法に限定されず、別の方法を採用してもよい。また、状態検知装置217は、電池群212を構成する各々の電池セル211の容量維持率SOHQに基づいて、各々の電池群212の容量維持率SOHQを求めてもよい。
以下、電池群212が最大限に充電および放電することが可能な電流、すなわち許容電流値を、状態検知装置217によって算出する方法の一例を、詳細に説明する。状態検知装置217の中央処理装置は、たとえば、算出した電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRと、以下の式(7)および(8)とを用いて、充電時の許容電流値Ichgと、放電時の許容電流値Idisとを算出する。
Ichg=(Vmax−OCV)/(Ro×SOHR/100) (7)
Idis=(OCV−Vmin)/(Ro×SOHR/100) (8)
Idis=(OCV−Vmin)/(Ro×SOHR/100) (8)
式(7)および(8)において、OCVは、現在の電池群212の開回路電圧であり、Vmaxは、電池群212が動作可能な上限電圧であり、Vminは、電池群212が動作可能な下限電圧であり、Roは、電池群212の使用開始当初の内部抵抗値である。これらVmax、Vmin、Roは、たとえば、状態検知装置217の記憶装置に予め記憶させておくことができる。
式(7)および(8)によって求めた充電時の許容電流値Ichgと、放電時の許容電流値Idisを超えないように、電池群212の充放電を制御することで、電池群212の電圧を上限電圧Vmaxと下限電圧Vminの範囲内で充放電させることができる。また、電池群212の電流値を、以下の式(9)および(10)によって求めた充電時の許容電流値Ichg’と放電時の許容電流値Idis’に制限してもよい。
Ichg’=MIN(Ichg,Ilim) (9)
Idis’=MIN(Idis,Ilim) (10)
Idis’=MIN(Idis,Ilim) (10)
式(9)および(10)において、Ilimは、前述の上限電圧Vmaxと下限電圧Vminの逸脱防止とは別の目的で定める電流制限値である。Ilimは、電池セル211を充放電させて生じる電池セル211の発熱の許容値から定めてもよく、電池セル211の寿命性能を参照して電池セル211を所定期間にわたって使用するために定める許容電流値を採用してもよい。
以上のように、状態検知装置217は、電流、電圧、および温度の測定結果を含む情報に基づいて、電池群212の状態として、SOC、SOH(たとえばSOHRおよびSOHQ)、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値Ichg,Idisなどを判定し、検知し、または算出する。なお、状態検知装置217による前述の演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば状態検知装置217の記憶装置に記憶され、状態検知装置217による前述の演算は、たとえば状態検知装置217の中央処理装置によって実行される。状態検知装置217は、判定し、検知し、または算出した電池群212の状態を信号線を介して信号端子218へ出力する。
信号端子218は、たとえば、二次電池210の外部の信号線を介して、図2に示す信号出力端子208に接続される。これにより、状態検知装置217から出力された各々の電池群212の状態は、信号端子218から図2に示す信号出力端子208へ出力され、さらに、信号出力端子208から信号線を介して図1に示す電池監視装置100に入力される。
電池監視装置100は、無停電電源装置200を構成する二次電池210の状態監視機能や、二次電池210のメンテナンス通知機能を有する。より具体的には、電池監視装置100は、二次電池210の信号出力端子208から出力されて入力端子に入力された各々の電池群212の状態に基づいて、二次電池210を構成する各々の電池群212の交換の要否を判定することができる。
前述のように、電池監視装置100は、中央処理装置101と記憶装置102と入出力端子とを備えている。電池監視装置100による判定、処理、および演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば記憶装置102に記憶され、電池監視装置100による判定、処理、および演算は、たとえば中央処理装置101によって実行される。
次に、図8を参照して、二次電池210を構成する複数の電池群212の交換の要否を判定するための電池監視装置100の処理フローについて説明する。図8は、電池監視装置100の処理の流れを説明するフロー図である。
電池監視装置100による無停電電源装置200すなわち電池システムの監視が開始されると、電池監視装置100の中央処理装置101は、二次電池210の状態検知装置217から出力されて電池監視装置100に入力された電池群212の状態を取得する。ここで、電池群212の状態は、たとえば、SOC、SOH(たとえばSOHRおよびSOHQ)、内部抵抗値R、満充電容量Q、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値Ichg,Idisなどを含む。
より詳細には、処理P11において、中央処理装置101は、二次電池210において並列に接続されている各々の電池群212の内部抵抗値Rを取得する。次に、処理P12において、中央処理装置101は、各々の電池群212の満充電容量Qを取得する。そして、処理P13において、中央処理装置101は、二次電池210の性能を把握するために、以下の式(11)および(12)に基づいて、並列に接続された複数の電池群212の合成内部抵抗値Rtと合成満充電容量Qtとを算出する。
Rt=1/(1/R1+1/R2+・・・+1/Rn) (11)
Qt=(Q1+Q2+・・・+Qn) (12)
Qt=(Q1+Q2+・・・+Qn) (12)
式(11)および(12)において、nは、並列に接続された電池群212の数であり、Rnは、各々の電池群212の内部抵抗値であり、Qnは、各々の電池群212の満充電容量である。
次に、判定P14において、中央処理装置101は、処理P13で算出された合成内部抵抗値Rtと合成満充電容量Qtを二次電池210の性能と位置付け、たとえば記憶装置102に記憶された必要性能と比較し、二次電池210の性能が必要性能を満たすか否かを判定する。判定P14において、二次電池210の性能が必要性能を満たす場合(YES)、中央処理装置101は、処理を終了する。一方、判定P14において、二次電池210の性能が必要性能を満たさない場合(NO)、中央処理装置101は、処理P15を実行する。
処理P15において、中央処理装置101は、複数の電池群212の中で最も劣化が進行した電池群212を特定する。具体的には、中央処理装置101は、たとえば各々の電池群212の内部抵抗値R、その上昇率SOHR、満充電容量Q、容量維持率SOHQの少なくとも一つに基づいて、最も劣化が進行した電池群212、すなわち劣化度が最も高い電池群212を、交換対象の電池群212として特定する。
この劣化度が最も高い電池群212を特定する方法としては、たとえば、内部抵抗値Rもしくはその上昇率SOHRが最大の電池群212、または、満充電容量Qもしくは容量維持率SOHQが最小の電池群212を探索する方法が一般的である。さらに、処理P15において、中央処理装置101は、前述のように特定した最高の劣化度の電池群212を交換対象として指定し、電池群212を交換するための処理を実行する。
なお、電池監視装置100による処理は、図8に示す処理に限定されない。より具体的には、前述のように、並列に接続された複数の電池群212の合成内部抵抗値Rtと合成満充電容量Qtとを用いた二次電池210の性能診断に代えて、電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRおよび容量維持率SOHQを用いた性能診断を行ってもよい。以下、図8を援用してこの変形例を説明する。
まず、処理P11において、中央処理装置101は、二次電池210において並列に接続されている各々の電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRを取得する。次に、処理P12において、中央処理装置101は、各々の電池群212の容量維持率SOHQを取得する。そして、処理P13において、中央処理装置101は、二次電池210の性能を把握するために、以下の式(13)および(14)に基づいて、並列に接続された複数の電池群212の合成内部抵抗値の上昇率SOHRtと合成容量維持率SOHQtとを算出する。
SOHRt=n/(1/SOHR1+1/SOHR2+・・・+1/SOHRn) (13)
SOHQt=(SOHQ1+SOHQ2+・・・+SOHQn)/n (14)
SOHQt=(SOHQ1+SOHQ2+・・・+SOHQn)/n (14)
式(13)および(14)において、nは、並列に接続された電池群212の数であり、SOHRnは、各々の電池群212の内部抵抗値の上昇率であり、SOHQnは、各々の電池群212の容量維持率である。
次に、判定P14において、中央処理装置101は、処理P13で算出された合成内部抵抗値の上昇率SOHRtと合成容量維持率SOHQtを二次電池210の性能と位置付け、たとえば記憶装置102に記憶された必要性能と比較し、二次電池210の性能が必要性能を満たすか否かを判定する。判定P14において、二次電池210の性能が必要性能を満たす場合(YES)、中央処理装置101は、処理を終了する。一方、判定P14において、二次電池210の性能が必要性能を満たさない場合(NO)、中央処理装置101は、処理P15を実行する。
処理P15において、中央処理装置101は、前述のように、複数の電池群212の中で最も劣化が進行した劣化度が最も高い電池群212を特定する。さらに、処理P15において、中央処理装置101は、特定した劣化度が最も高い電池群212を交換対象として指定し、電池群212を交換するための処理を実行する。このように、二次電池210の性能診断には、電池群212の合成内部抵抗値Rtと合成満充電容量Qtとを用いてもよく、電池群212の内部抵抗値の合成上昇率SOHRtと合成容量維持率SOHQtとを用いてもよい。
電池監視装置100は、交換対象である劣化度が最も高い電池群212を交換するための処理として、たとえば、交換後の新たな電池群212に、許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理を実行する。すなわち、劣化度が最も高い電池群212を使用前の新しい電池群212に交換すると、その新しい電池群212は並列に接続された他の電池群212よりも、内部抵抗値Rおよびその上昇率SOHRが小さい状態になる。
この状態では、新しい電池群212に、他の電池群212よりも大きい電流が流れることになる。このとき、新しい電池群212に流れる電流の値が、許容電流値Ichg’,Idis’を超えると、電池群212の寿命を短縮させたり、電池群212に異常を発生させたりする要因になり得る。そこで、電池監視装置100は、交換後の新たな電池群212に、許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理を実行する。
以下、図9Aおよび図9Bを参照して、電池監視装置100によって実行する、交換後の新たな電池群212に許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理を説明する。図9Aおよび図9Bは、電池監視装置100の処理の流れを説明するフロー図である。
図9Aに示す例において、電池監視装置100は、交換後の電池群212に許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理を開始すると、まず、処理P21を実行する。処理P21において、中央処理装置101は、交換対象として特定された電池群212に換えて新たに導入される交換用の電池群212が使用前の新しい電池群212であると仮定する。すなわち、中央処理装置101は、新たに導入される交換用の電池群212のパラメータとして、新品の電池群212のパラメータを設定して、記憶装置102に記憶させる。ここで、電池群212のパラメータは、たとえば、内部抵抗値Rを含む。
次に、処理P22において、中央処理装置101は、最も劣化度が高い電池群212を新品の電池群212と交換することを想定した場合の、並列に接続された複数の電池群212の合成内部抵抗値Rtを、前述の式(11)に基づいて算出する。次に、処理P23において、中央処理装置101は、以下の式(15)に基づいて、各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inを算出する。
(I1,I2,…,In)=(It×Rt/R1,It×Rt/R2,…,It×Rt/Rn) (15)
式(15)において、nは、並列に接続された電池群212の数であり、Itは、並列に接続された複数の電池群212に流れる電流値の合計、すなわち二次電池210に流れる総電流値である。また、R1,R2,・・・,Rnは、各々の電池群212の内部抵抗値であり、Rtは、最も劣化度が高い電池群212を新品の電池群212で交換することを想定した場合の、並列に接続された複数の電池群212の合成内部抵抗値である。
次に、判定P24において、中央処理装置101は、処理P23で算出した各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下であるか否かを判定する。判定P24において、中央処理装置101は、処理P23で算出した各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下である(YES)と判定すると、交換後の電池群212への電流の集中を回避する処理を終了する。この場合、中央処理装置101は、たとえば、表示装置に、交換対象の電池群212を、新品の電池群212に交換可能であることを表示してもよい。一方、判定P24において、中央処理装置101は、処理P23で算出した各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’を超える(NO)と判定すると、処理P25を実行する。
処理P25において、中央処理装置101は、新たに導入される交換用の電池群212のパラメータを見直す処理を実行する。具体的には、中央処理装置101は、たとえば、新品の電池群212の内部抵抗値Rに、予め設定された定数を加算または乗算して、新たに導入される交換用の電池群212の内部抵抗値Rを増加させ、再度、処理P22から判定P24までを実行する。そして、判定P24において、処理P23で算出した各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下である(YES)と判定すると、中央処理装置101は、交換後の電池群212への電流の集中を回避する処理を終了する。
この交換後の新たな電池群212に許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理の終了後、中央処理装置101は、たとえば、次の処理を実行する。中央処理装置101は、判定P24において各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下になったときの新たに導入する交換用の電池群212の内部抵抗値Rを、適正な内部抵抗値Rとして記憶装置102に記憶させる。
さらに、中央処理装置101は、記憶装置102に記憶させた適正な内部抵抗値Rを、新たに導入する交換用の電池群212の適正な内部抵抗値Rとして出力する。このように、電池監視装置100の中央処理装置101によって出力された、新たに導入する交換用の電池群212の適正な内部抵抗値Rは、たとえば、電池監視装置100が備える表示装置または電池監視装置100の外部の表示装置に表示させることができる。
図9Bに示す例において、電池監視装置100は、交換後の電池群212に許容電流値Ichg’,Idis’を超える電流が集中するのを回避するための処理を開始すると、図9Aに示す例と同様に、処理P21から判定P24を実行する。ただし、図9Bに示す例では、判定P24において、中央処理装置101は、電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’を超える(NO)と判定すると、処理P26を実行する。この点が、図9Aに示す例と図9Bに示す例とで異なっている。
処理P26において、中央処理装置101は、すでに交換対象として指定されている電池群212に加えて、その次に劣化が進行した電池群212を、処理P15と同様に、交換対象の電池群212として指定して、処理P21に戻る。これにより、処理P21では、前回交換対象として指定された電池群212に加えて、その次に劣化が進行した電池群212も、新品の電池群212で交換することを仮定できる。そして、続く処理P22では、交換対象として指定された複数の電池群212を新品の電池群212に交換して並列に接続した場合の複数の電池群212の合成内部抵抗値Rtが算出され、処理P23において、各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが算出される。
次に、判定P24において、中央処理装置101は、図9Aに示す例と同様に、処理P23で算出した各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下であるか否かを判定する。中央処理装置101は、たとえば、判定P24において各々の電池群212に流れる電流の値I1,I2,・・・,Inが許容電流値Ichg’,Idis’以下になったときの新たに導入する交換用の電池群212の数を、適正な交換数として記憶装置102に記憶させる。
さらに、中央処理装置101は、記憶装置102に記憶させた適正な電池群212の交換数を出力する。このように、電池監視装置100の中央処理装置101によって出力された、新たに導入する交換用の電池群212の適正な交換数は、たとえば、電池監視装置100が備える表示装置または電池監視装置100の外部の表示装置に表示させることができる。
図10Aおよび図10Bは、図9Aに示す例のように、並列に接続された複数の電池群212の一つと交換されて新たに導入される電池群212による影響を説明するグラフである。図10Aおよび図10Bに示す例では、二次電池210が、並列に接続された三つの電池群212を備える場合を想定している。図10Aおよび図10Bに示すケースAは、劣化が進行した三つの電池群212の交換前の状態を表している。
具体的には、ケースAでは、簡単のため、図10Aに示すように、三つの電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRが、すべて200[%]になったと仮定している。なお、実際には、三つの電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRが一致することはまれである。ケースAでは、三つの電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRが等しいため、図10Bに示すように、三つの電池群212を流れる電流値の比率である電流比率が等しくなっている。図10Bに示す電流比率は、三つの電池群212に流れる総電流値を並列数で除算して得られる平均電流値、言い換えると、各電池群212に均等に電流が流れたときの電流値を1とする比率である(=SOHRt/SOHRn)。すなわち、電流比率が1よりも大きいほど電池群212に流れる電流は均等よりも集中傾向にあり、1よりも小さいほど電池群212に流れる電流は均等よりも小さい傾向にあることを示す。ケースAにおいては、各々の電池群212のSOHRがすべて200[%]のため、電池群212間に個体差がないことから、各電池群212に均等に電流が流れるために各電池群212の電流比率が1となっている。
図10Aおよび図10Bに示すケースBは、ケースAの内部抵抗値の上昇率SOHRが200[%]で等しい三つの電池群212のうちの一つの電池群212を、新品の電池群212に交換した状態を示している。図10AのケースBにおける左端の棒グラフに示すように、交換した新品の電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRが100[%]に低下している。
これにより、図10Aに破線で示すように、並列に接続された三つの電池群212は、ケースAで200[%]であった合成内部抵抗値の上昇率SOHRtが、ケースBで150[%]に低下し、全体として劣化度が低下して改善される。しかし、図10BのケースBに示すように、左端の交換した新品の電池群212に電流が集中して流れるようになり、均等に電流が流れる時よりも1.5倍の電流が新品の電池群212に流れる。
また、図10AのケースCおよびケースDのように、交換する電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRを上昇させると、図10Aに示す合成内部抵抗値の上昇率SOHRtの改善度は小さくなるが、交換した電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRと、他の電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRとの差が減少する。これにより、図10BのケースCおよびケースDのように、交換した電池群212に流れる電流値を減少させることができる。
図10Cおよび図10Dは、図9Bに示す例のように、並列に接続された複数の電池群212と交換されて新たに導入される一以上の電池群212による影響を説明するグラフである。図10Cおよび図10Dに示す例では、図10Aおよび図10Bに示す例と同様に、二次電池210が、並列に接続された三つの電池群212を備える場合を想定している。図10Cおよび図10Dに示すケースAは、図10Aおよび図10Bに示すケースAと同様に、劣化が進行した三つの電池群212の交換前の状態を示している。
図10Cおよび図10Dに示すケースBは、図10Aおよび図10Bに示すケースBと同様に、劣化が進行した三つの電池群212のうちの一つの電池群212を、新品の電池群212に交換した状態を示している。ここまでは、図10Cおよび図10Dに示す例は、図10Aおよび図10Bに示す例と同様である。
しかし、図10Cに示す例では、ケースCにおいて、内部抵抗値の上昇率SOHRが200[%]の劣化が進行した電池群212のもう一つが、新たに、内部抵抗値の上昇率SOHRが100[%]の新品の電池群212と交換されている。これにより、図10Dに示す例では、ケースCにおいて、ケースBと比較して、電池群212に対する電流の集中が改善されている。
図10Cおよび図10Dに示す例では、ケースDにおいて、ケースCよりも電池群212の新品への交換数が増加することで、特定の電池群212への電力集中がより回避されている。このように、図10Cおよび図10Dに示す例では、新品の電池群212の交換数を増加させることで、二次電池210の全体として合成内部抵抗値の上昇率SOHRtをより低下させ、特定の電池群212への電流の集中をより確実に回避することができる。
以下、本実施形態の電池監視装置100の作用を説明する。
本実施形態の電池監視装置100は、図1に示すように、電池システム300に用いられる。電池システム300は、無停電電源装置200を備え、無停電電源装置200は、図2に示すように、二次電池210を備えている。二次電池210は、図3に示すように、並列に接続された複数の電池群212と、直列に接続されて電池群212を構成する複数の電池セル211と、各々の電池群212を流れる電流を測定する電流センサ213と、各々の電池セル211の電圧を測定する電圧センサとしての電池管理装置214と、を備えている。また、電池監視装置100は、図1に示すように、中央処理装置101および記憶装置102を備えている。そして、中央処理装置101は、前述のように、電流センサ213および電圧センサとしての電池管理装置214の検知結果に基づいて算出された各々の電池群212の劣化度、たとえば、合成内部抵抗値Rtおよび合成満充電容量Qtまたは合成内部抵抗上昇率SOHRtおよび合成容量維持率SOHQtに基づいて、電池群212の交換の要否を判定する。また、中央処理装置101は、電池群212の交換が必要と判定した場合に、電池群212の劣化度に基づいて交換対象の電池群212を特定する。そして、中央処理装置101は、交換対象の電池群212と交換される新たな電池群212のパラメータである内部抵抗値の上昇率SOHRまたは交換数を、新たな電池群212の許容電流値に基づいて算出する。
この構成により、本実施形態の電池監視装置100は、電池群212を構成する電池セル211が劣化して、二次電池210の性能が必要性能を満たさなくなった場合に、交換対象の電池群212を特定して交換することができる。これにより、たとえば、図10Aおよび図10CのケースBからケースDに示すように、二次電池210全体としての合成内部抵抗値の上昇率SOHRtを、ケースAの電池群212の交換前よりも低下させ、二次電池210の劣化度を改善することができる。さらに、交換対象ではない電池群212を継続して使用することができるので、従来よりも電池セル211を有効に活用して、電池セル211の交換数を可及的に削減することができる。
また、中央処理装置101が、交換対象の電池群212と交換される新たな電池群212のパラメータである内部抵抗値の上昇率SOHRまたは交換数を、新たな電池群212の許容電流値に基づいて算出する。これにより、図10Bおよび図10DのケースCおよびケースDに示すように、ケースBと比較して交換した新たな電池群212に対する電流の集中を回避して、交換した新たな電池群212に流れる電流が、電池群212の許容電流値を超えるのを防止することができる。
すなわち、二次電池210の一部の電池群212を交換することで、交換した電池群212に電流が集中するが、その電流の集中を許容範囲に緩和可能な電池群212の内部抵抗値などのパラメータまたは交換数を、中央処理装置101によって試算することができる。そして、中央処理装置101によって試算したパラメータまたは交換数を表示装置などに表示することで、適切な電池群212の交換を行って、効率のよい電池システム300のメンテナンスを実現することができる。
また、本実施形態の電池監視装置100において、中央処理装置101は、電池群212の劣化度として電池群212の内部抵抗値の上昇率SOHRを算出する。また、中央処理装置101は、複数の電池群212の中で内部抵抗値の上昇率SOHRがより高い電池群212を交換対象の電池群212として特定する。これにより、より劣化が進行した電池群212を特定して交換することが可能になる。
また、本実施形態の電池監視装置100において、中央処理装置101は、電池群212の劣化度として電池群212の容量維持率SOHQを算出する。また、中央処理装置101は、複数の電池群212の中で容量維持率SOHQがより低い電池群212を交換対象の電池群212として特定する。これにより、より劣化が進行した電池群212を特定して交換することが可能になる。
また、本実施形態の電池監視装置100において、中央処理装置101は、複数の電池群212の合成内部抵抗値Rt、合成内部抵抗値の上昇率SOHRt、合成満充電容量Qt、または合成容量維持率SOHQtの少なくとも一つに基づいて電池群212の交換の要否を判定する。この構成により、二次電池210の全体としての性能の劣化に基づいて適切に電池群212を交換することが可能になる。
また、本実施形態の電池監視装置100において、中央処理装置101は、電池群212の許容電流値として、電池セル211の上限電流および下限電流を逸脱しない電流値Ichg,Idisと、電池セル211の充放電時の許容発熱量を満足する電流値Ilim、または電池セル211を所定期間使用するための電流値Ilimの少なくとも一つに基づいて許容電流値Ichg’,Idis’を決定する。この構成により、電池セル211を安全に使用することができ、電池セル211の寿命を延命することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の電池セル211を備える電池システム300において電池セル211を従来よりも有効に活用して、電池セル211の交換数を可及的に削減可能な電池監視装置100を提供することができる。
[実施形態2]
以下、図2から図8を援用し、図11および図12を参照して、本開示に係る電池システムの実施形態を説明する。図11は、本開示に係る電池システム300’の実施形態を示す概略的な機能ブロック図である。
以下、図2から図8を援用し、図11および図12を参照して、本開示に係る電池システムの実施形態を説明する。図11は、本開示に係る電池システム300’の実施形態を示す概略的な機能ブロック図である。
本実施形態の電池システム300’は、実施形態1の図1に示す電池監視装置100および無停電電源装置200に加えて、図11に示すように、電池管理装置600を備えている。本実施形態の電池システム300’のその他の構成は、前述の実施形態1の電池システム300と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
電池管理装置600は、たとえば、中央処理装置601と記憶装置602とを備えたコンピュータによって構築されたデータベースであり、たとえば、信号線を介して電池監視装置100に接続されている。電池管理装置600は、複数の使用済み電池群212の情報を管理し、電池監視装置100からの指令に基づいて、交換用電池群212として適した使用済み電池群212を選定する機能を有している。なお、電池管理装置600による演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば記憶装置602に記憶され、電池管理装置600による前述の演算は、たとえば中央処理装置601によって実行される。
電池監視装置100は、前述のように、中央処理装置101によって、交換対象の電池群212と交換される新たな電池群212のパラメータとして、たとえば内部抵抗値Rとその上昇率SOHRを、新たな電池群212の許容電流値に基づいて算出する。電池管理装置600の中央処理装置601は、電池監視装置100の中央処理装置101によって算出された新たな電池群212のパラメータに基づいて、使用済みの複数の電池群212の中から一以上の電池群212を選定する。
ここで、電池監視装置100の中央処理装置101は、たとえば、二次電池210の各々の電池群212の運用履歴情報を記憶装置102に記憶させる。さらに、中央処理装置101は、交換用の新たな電池群212のパラメータとともに、二次電池210各々の電池群212の運用履歴情報を電池管理装置600へ出力する。そして、電池管理装置600の中央処理装置601は、たとえば、使用済みの複数の電池群212の運用履歴情報を管理する。そして、中央処理装置601は、電池監視装置100から入力された各々の電池群212の運用履歴情報と、使用済みの複数の電池群212の運用履歴情報との差が最も小さい使用済みの電池群212を選定する。
より具体的には、たとえば、電池監視装置100は、前述のように、電流集中を許容範囲におさえることが可能な、交換対象の電池群212の内部抵抗性能、たとえば内部抵抗値Rとその上昇率SOHRなどを計算する。そして、電池管理装置600は、管理している使用済みの電池群212の中から、その内部抵抗性能と、交換対象の電池群212の内部抵抗性能との差が、所定の範囲内となるものを探索し、交換用の使用済み電池群212の候補としてリストアップする。そして、電池管理装置600は、リストアップされた交換用の使用済み電池群212の候補の履歴情報を、たとえば表示装置に表示する。
図12は、本実施形態の電池システム300’の電池管理装置600の表示画面DSの一例である。電池管理装置600は、n個の使用済み電池群212の各々の履歴情報HI‐1,HI‐2,・・・,HI‐nとして、たとえば、滞在SOCの頻度、滞在電池温度の頻度、充放電電流の頻度などを表示する。
電池管理装置600の管理者やオペレータは、表示装置に表示された履歴情報HI‐1,HI‐2,・・・,HI‐nを確認し、交換対象の電池群212と類似した履歴情報を有する使用済み電池群212を交換用の新しい電池群212として指定する。なお、交換用の新しい電池群212としての指定は、交換対象の電池群212の履歴情報のグラフと、交換用の使用済み電池群212の候補の履歴情報HI‐1,HI‐2,・・・,HI‐nのグラフとのパターンマッチングなどによって自動的に行うことも可能である。
以上のように、本実施形態の電池システム300’は、並列に接続された複数の電池群212と、直列に接続されて電池群212を構成する複数の電池セル211と、各々の電池群212を流れる電流を測定する電流センサ213と、各々の電池セル211の電圧を測定する電圧センサとしての電池管理装置214と、電池監視装置100と、を備えている。電池監視装置100は、中央処理装置101および記憶装置102を備えている。中央処理装置101は、電流センサ213および電池管理装置214の検知結果に基づいて算出された各々の電池群212の劣化度に基づいて電池群212の交換の要否を判定する。また、中央処理装置101は、電池群212の交換が必要と判定した場合に劣化度に基づいて交換対象の電池群212を特定し、その交換対象の電池群212と交換される新たな電池群212のパラメータまたは交換数を新たな電池群212の許容電流値に基づいて算出する。
この構成により、本実施形態の電池システム300’によれば、前述の実施形態1と同様の効果を奏することができる。すなわち、複数の電池セル211を備える電池システム300’において、電池セル211を従来よりも有効に活用して、電池セル211の交換数を可及的に削減可能な電池監視装置100および電池システム300’を提供することができる。
また、本実施形態の電池システム300’は、使用済みの複数の電池群212を管理する電池管理装置600をさらに備えている。電池管理装置600は、中央処理装置601を備えている。電池管理装置600の中央処理装置601は、電池監視装置100の中央処理装置101によって算出された新たな電池群212のパラメータに基づいて、使用済みの複数の電池群212の中から一以上の電池群212を選定する。この構成により、使用済みの電池群212を有効に活用することができ、新品の電池セル211の交換数を可及的に削減することができる。
また、本実施形態の電池システム300’において、電池監視装置100の中央処理装置101は、各々の電池群212の運用履歴情報を記憶装置102に記憶させ、新たな電池群212のパラメータとともに各々の電池群212の運用履歴情報を電池管理装置600へ出力する。そして、電池管理装置600の中央処理装置601は、使用済みの複数の電池群212の運用履歴情報を管理し、電池監視装置100から入力された各々の電池群212の運用履歴情報と、使用済みの複数の電池群212の運用履歴情報との差が最も小さい使用済みの電池群212を選定する。
このような構成により、複数の電池群212を備える電池システム300’において、運用履歴が大きく異なる電池群212を混在させずに、電池群212の部分交換を行うことが可能になる。電池セル211は、運用履歴が異なると劣化後の特性にも差が生じることが知られている。しかし、前述のように、運用履歴情報が近似する電池群212を交換用の使用済み電池群212として指定することで、異なる場所で使用した使用済み電池群212を交換用の電池群212として用いるにも関わらず、新たに導入する電池群212と既存の電池群212の劣化時の特性を近似させつつ、電池群212の部分交換を行うことができる。
以上、図面を用いて本開示に係る電池監視装置および電池システム300の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
100 電池監視装置
101 中央処理装置
102 記憶装置
211 電池セル
212 電池群
213 電流センサ
214 電池管理装置(電圧センサ)
300 電池システム
300’ 電池システム
600 電池管理装置
601 中央処理装置
IH‐1 運用履歴情報
IH‐2 運用履歴情報
IH‐n 運用履歴情報
101 中央処理装置
102 記憶装置
211 電池セル
212 電池群
213 電流センサ
214 電池管理装置(電圧センサ)
300 電池システム
300’ 電池システム
600 電池管理装置
601 中央処理装置
IH‐1 運用履歴情報
IH‐2 運用履歴情報
IH‐n 運用履歴情報
Claims (10)
- 並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する一つ以上の電池セルと、各々の前記電池群の情報を測定する測定手段と、を備えた電池システムに用いられる電池監視装置であって、
中央処理装置および記憶装置を備え、
前記中央処理装置は、前記測定手段の測定結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池監視装置。 - 前記中央処理装置は、前記劣化度として前記電池群の内部抵抗値の上昇率を算出し、複数の前記電池群の中で前記内部抵抗値の上昇率がより高い前記電池群を前記交換対象の前記電池群として特定することを特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。
- 前記中央処理装置は、前記劣化度として前記電池群の容量維持率を算出し、複数の前記電池群の中で前記容量維持率がより低い前記電池群を前記交換対象の前記電池群として特定することを特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。
- 前記中央処理装置は、複数の前記電池群の合成内部抵抗値、合成内部抵抗値の上昇率、合成満充電容量、または合成容量維持率の少なくとも一つに基づいて前記電池群の交換の要否を判定することを特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。
- 前記中央処理装置は、前記電池セルの上限電流および下限電流を逸脱しない電流値、前記電池セルの充放電時の許容発熱量を満足する電流値、または前記電池セルを所定期間使用するための電流値の少なくとも一つに基づいて前記許容電流値を決定することを特徴とすることと特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。
- 使用済みの複数の前記電池群を管理する電池管理装置をさらに備え、
前記電池管理装置は、中央処理装置を備え、
前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記電池監視装置の前記中央処理装置によって算出された前記新たな前記電池群の前記パラメータに基づいて、前記使用済みの複数の前記電池群の中から一以上の前記電池群を選定することを特徴とする請求項1に記載の電池監視装置。 - 前記電池監視装置の前記中央処理装置は、各々の前記電池群の運用履歴情報を前記記憶装置に記憶させ、前記新たな前記電池群の前記パラメータとともに各々の前記電池群の前記運用履歴情報を前記電池管理装置へ出力し、
前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報を管理し、前記電池監視装置から入力された各々の前記電池群の前記運用履歴情報と、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報との差が最も小さい前記使用済みの前記電池群を選定することを特徴とする請求項6に記載の電池監視装置。 - 並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する一つ以上の電池セルと、各々の前記電池群の情報を測定する測定手段と、電池監視装置と、を備えた電池システムであって、
前記電池監視装置は、中央処理装置および記憶装置を備え、
前記中央処理装置は、前記測定手段の測定結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池システム。 - 使用済みの複数の前記電池群を管理する電池管理装置をさらに備え、
前記電池管理装置は、中央処理装置を備え、
前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記電池監視装置の前記中央処理装置によって算出された前記新たな前記電池群の前記パラメータに基づいて、前記使用済みの複数の前記電池群の中から一以上の前記電池群を選定することを特徴とする請求項8に記載の電池システム。 - 前記電池監視装置の前記中央処理装置は、各々の前記電池群の運用履歴情報を前記記憶装置に記憶させ、前記新たな前記電池群の前記パラメータとともに各々の前記電池群の前記運用履歴情報を前記電池管理装置へ出力し、
前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報を管理し、前記電池監視装置から入力された各々の前記電池群の前記運用履歴情報と、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報との差が最も小さい前記使用済みの前記電池群を選定することを特徴とする請求項9に記載の電池システム。
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