JP5983784B2 - 蓄電装置及び劣化判定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電装置及び劣化判定方法に関する。
特許文献１にリチウム二次電池の劣化判定方法が開示されている。当該劣化判定方法では、充電中の電圧変化からリチウムイオン電池の推定容量を算出し、当該推定容量が予め設定された限界容量よりも小さくなったときに、そのリチウム二次電池は劣化したと判定する。
また、特許文献２に電池状態を検出する電池監視装置が開示されている。当該電池監視装置は、セル電圧の測定期間中、バランシングスイッチをオフ状態とする機能を有する。
特許第３３７００４７号公報 特開２０１０−２４９７９３号公報
本発明者は、次の課題を新たに見出した。リチウムイオン二次電池は、長期間使用されない状態（充電及び自己放電を除く放電がされない状態）で放置されると、放置前と比べて特性劣化（電池容量の低下）が進む場合がある。このような事情を考慮した劣化判定方法がなかった。
本発明は、リチウムイオン二次電池の劣化判定を行うための新たな手法を提供することを課題とする。
本発明によれば、
互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、
前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、
前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、
所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う判定手段と、
を有する蓄電装置が提供される。
また、本発明によれば、
互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、を有する蓄電装置が、所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う劣化判定方法が提供される。
本発明によれば、リチウムイオン二次電池の劣化判定を行うための新たな手法が実現される。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例である。 本実施形態の蓄電装置の回路図の一例である。 本実施形態の蓄電装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施例の結果を示すデータである。 実施例の結果を示すデータである。 本実施形態の蓄電装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態の蓄電装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、複数の図面に共通して現れる構成要素については共通の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施形態のシステム、装置は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム（あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、ＣＤ等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む）、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
また、本実施形態の説明において利用する機能ブロック図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。これらの図においては、各システム、装置は１つの機器により実現されるよう記載されているが、その実現手段はこれに限定されない。すなわち、物理的に分かれた構成であっても、論理的に分かれた構成であっても構わない。
＜第１の実施形態＞
図１に本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、本実施形態の蓄電装置１０は、電池部１１と、充放電制御部１２と、セルバランス部１３と、判定部１４とを有する。
電池部１１は、互いに直列及び／又は並列に接続した複数の電池セル（リチウムイオン二次電池セル）を有する。充放電制御部１２は、複数の電池セル各々への充電及び複数の電池セル各々からの放電を制御する。セルバランス部１３は、複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行する。なお、ここでのバランス処理は特段制限されず、抵抗を利用して電圧値が最も小さい電池セルの電圧値まで他の電池セルの電圧値を下げる処理であってもよいし、または、コンデンサを利用し、複数の電池セル間で補充しあう処理であってもよい。
電池部１１、充放電制御部１２及びセルバランス部１３は、従来技術に準じたあらゆる構成を採用することができる。
判定部１４は、所定時間以上充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、セルバランス部１３によるバランス処理を無効にした状態で、複数の電池セル各々の劣化判定を行う。なお、充放電制御部１２の制御に基づいた放電の中に、自己放電は含まれない。
リチウムイオン二次電池は、長期間使用されない状態（充電及び自己放電を除く放電がされない状態）で放置されると、放置前と比べて特性劣化（電池容量の低下）が進む場合がある。このため、このような状態が所定時間以上継続した場合、複数の電池セル各々の劣化判定を行うのが好ましい。このようにすれば、劣化状態を早期に検知することができる。
そこで、判定部１４は、上記長期間使用されない状態の継続時間、すなわち、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われない状態が継続した時間に基づいて、劣化判定を行うことを決定する。具体的には、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が所定時間以上行われなかった場合、劣化判定を行う。所定時間は、電池セルの設計等に基づいて決定することができる設計的事項であるが、例えば、７２時間以上とすることができる。本実施形態においては、判定部１４による劣化判定の詳細は特段制限されない。
なお、判定部１４は、セルバランス部１３によるバランス処理を無効にした状態で、劣化判定を行う。すなわち、判定部１４が劣化判定を行っている間、バランス処理は実行されない。
以上説明した、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われなかった時間に基づいて劣化判定を行うことを決定する本実施形態の蓄電装置によれば、適切なタイミングで劣化判定を行うことで、特性劣化が進んでいることを早期に検知することが可能となる。
また、本実施形態の蓄電装置は、バランス処理を無効にした状態で劣化判定を行う。放電直後など電極が不安定な状態（ＬＩ分布状態）ではセル電圧は一度上昇してから定常状態になり、セルバランスでは電圧が収束しない事が実験的にも確認できている。長期保管後でも電極状態が不安定状態であるので、同様な事が起こると推測される。バランス処理を無効にした状態で劣化判定を行う本実施形態の蓄電装置によれば、バランス処理により複数の電池セル各々の判定結果の精度が悪くなる不都合を回避することができる。
＜第２の実施形態＞
図２に本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、本実施形態の蓄電装置１０は、電池部１１と、充放電制御部１２と、セルバランス部１３と、判定部１４と、監視部１５とを有する。
監視部１５は、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が所定時間（設計的事項）以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報を判定部１４に入力する。
本実施形態の判定部１４は、監視部１５から判定開始情報の入力を受付けると、その後、バランス処理を無効にし、劣化判定を開始する。例えば、判定部１４は、判定開始情報の入力を受付けると、それをトリガにバランス処理を無効にし、劣化判定を開始してもよい。または、判定部１４は、判定開始情報の入力を受付けると、その後に所定のタイミングになったことをトリガに、バランス処理を無効にし、劣化判定を開始してもよい。その後の所定のタイミングは、例えば、蓄電装置１０の所定の動作を開始したタイミングや、ユーザによる所定の操作が行われたタイミングや、所定の時間（例：０時）に到達したタイミングなどが考えられるが、これらに限定されない。判定部１４のその他の構成は第１の実施形態で説明した通りである。
また、電池部１１、充放電制御部１２及びセルバランス部１３の構成は、第１の実施形態で説明した通りである。
以上説明した本実施形態の蓄電装置によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
また、本実施形態の蓄電装置によれば、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われなかった時間に基づいて自動的に劣化判定を開始することができるので、ユーザ負担を軽減することができる。
＜第３の実施形態＞
図３に本実施形態の蓄電装置の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、本実施形態の蓄電装置１０は、電池部１１と、充放電制御部１２と、セルバランス部１３と、判定部１４と、出力部１６と、入力受付部１７とを有する。
出力部１６は、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が所定時間（設計的事項）以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報をユーザに向けて出力する。出力手段は特段制限されず、ディスプレイ、スピーカ、警告ライト等のあらゆる出力装置を介して実現することができる。
入力受付部１７は、ユーザから劣化判定を開始する指示入力を受付ける。すなわち、出力部１６が出力している判定開始情報を確認したユーザは、入力受付部１７を介して、劣化判定を開始する指示入力を行うことができる。なお、入力を受付ける手段は特段制限されず、操作ボタン、タッチパネルディプレイ、キーボード、マウス、マイク等のあらゆる入力装置を介して実現することができる。
本実施形態の判定部１４は、入力受付部１７が指示入力を受付けると、その後、バランス処理を無効にし、劣化判定を開始する。判定部１４のその他の構成は第１の実施形態で説明した通りである。
また、電池部１１、充放電制御部１２及びセルバランス部１３の構成は、第１の実施形態で説明した通りである。
以上説明した本実施形態の蓄電装置によれば、第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
また、ユーザの指示入力に従って劣化判定を行うことができるので、ユーザが意図しないタイミングで望んでいない劣化判定が行われる不都合を回避することができる。なお、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われない状態が所定時間以上継続した場合、すなわち、劣化判定が必要な場合には、その旨を示す情報をユーザに向けて出力することができるので、必要な劣化判定が実行されないという不都合を回避することができる。
＜第４の実施形態＞
本実施形態の蓄電装置１０の機能ブロック図の一例は、図１乃至図３のいずれかとすることができる。以下、本実施形態の判定部１４の構成について説明する。なお、その他の部の構成は第１乃至第３の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
本実施形態の判定部１４は、複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値（設計的事項。例：ＳＯＣが１００％）まで充電後、放電し（設計的事項。例：ＳＯＣが５０％以下となるまで放電）、当該放電開始から所定時間（設計的事項。例：１〜２分程度）内の充電電圧値（以下、「放電開始後充電電圧値」）を測定する測定処理を複数回繰り返し行い、その後、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様を考慮して、複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第１の判定手段を有する。放電は、所定の負荷に接続して行うことができる。放電開始後充電電圧値を測定する手段は特段制限されない。
なお、第１の判定手段による劣化状態判定のための上記充放電は、劣化状態判定のためだけに特化したものである必要はなく、ユーザによる日常の蓄電装置の利用における充電及び放電を利用することができる。すなわち、ユーザによる日常の蓄電装置の利用のバックグラウンドで、劣化状態判定処理を行うことができる。
ここで、リチウムイオン二次電池は、長期間使用されない状態（充電及び自己放電を除く放電がされない状態）で放置されると、放置前と比べて一時的に特性劣化（電池容量の低下）が進んだ状態になる場合があること、及び、この一時的な特性劣化が進んだ状態は、充放電の繰り返しにより徐々に回復（特性劣化の程度が回復）することを本発明者は見出した。この一時的な特性劣化は、電池内部のリチウム分布が放置前後で大きく異なるためであると考えられる。電池面積が大きい大型電池の場合、この分布が定常状態になるには、小型電池の場合に比べて多くの時間を要することとなる。
なお、長期間の放置により、何らかの要因に起因してリチウムイオン二次電池の特性劣化が実際に進行する場合もある。すなわち、一時的な特性劣化でなく、回復が困難な特性劣化が進行する場合もある。このため、劣化判定においては、これらを区別し、特性劣化が実際に進行しているものを検出する必要がある。
本実施形態では、複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の放電開始後充電電圧値を測定する測定処理を複数回繰り返し行う。そして、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様を考慮して、劣化判定対象の劣化状態を判定する。
以下の実施例で示すが、本発明者は、長期間使用されない状態（充電及び自己放電を除く放電がされない状態）で放置され、放置前と比べて一時的に特性劣化（電池容量の低下）が進んだ状態になっている電池セルは、放電開始後充電電圧値が、実際に特性劣化が進んだ場合と同様に放置前の値と比べて低下することを確認した。また、一時的に特性劣化（電池容量の低下）が進んだ状態になっている電池セルは、充放電を繰り返すことにより、放電開始後充電電圧値が放置前の値に向けて徐々に回復していくことを確認した。さらに、実際に特性劣化が進んでしまった電池セルは、充放電を繰り返しても放電開始後充電電圧値が放置前の値に向けて回復しないか、または、回復の程度が十分でないことを確認した。
放置後の１回の放電開始後充電電圧値の測定結果のみを用いて電池セルの劣化状態の判定を行った場合、実際に特性劣化が進んでいる電池セルと一時的に特性劣化が進んだ状態になっている電池セルとを明確に区別できず、これら両方を特性劣化が所定のレベルまで進んだ不合格状態と判定してしまう恐れがある。すなわち、一時的に特性劣化が進んでいるだけであり、本来は合格状態である電池セルを不合格状態と誤判定してしまう恐れがある。
本実施形態は、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様、すなわち回復の程度を考慮して、電池セルの劣化状態を判定する。このため、実際に特性劣化が進んでいる電池セルと一時的に特性劣化が進んでいる電池セルとを明確に区別することができる。結果、一時的に特性劣化が進んでいるだけであり、本来は合格状態である電池セルを不合格状態と誤判定する不都合を抑制できる。
ここで、本実施形態の劣化判定方法について説明する。本実施形態の劣化判定方法は、劣化判定工程を有する。図８は劣化判定工程の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、劣化判定工程では、電池セルまたは複数の電池セルを互いに接続した電池モジュールである劣化判定対象に対し、所定の電圧値（設計的事項。例：ＳＯＣが１００％）まで充電後（Ｓ２０１）、放電し（設計的事項。例：ＳＯＣが５０％以下となるまで放電）、当該放電開始から所定時間（設計的事項。例：１〜２分程度）内の充電電圧値（以下、「放電開始後充電電圧値」）を測定する測定処理（Ｓ２０２）を複数回繰り返し行い（Ｓ２０３）、その後、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様を考慮して、劣化判定対象の劣化状態を判定する（Ｓ２０４）。放電は、所定の負荷に接続した状態で行うことができる。放電開始後充電電圧値を測定する手段は特段制限されない。
以上説明した本実施形態の蓄電装置によれば、第１乃至第３の実施形態と同様の作用効果が実現される。また、精度良くリチウムイオン二次電池の劣化判定を行うことが可能となる。また、判定部１４は、バランス処理を無効にした状態で複数の電池セル各々放電開始後充電電圧値を測定するので、測定値の中からバランス処理の影響を排除することができる。このため、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様を精度よく、かつ、簡潔に特定することができる。
＜第５の実施形態＞
本実施形態の蓄電装置１０の機能ブロック図の一例は、図１乃至図３のいずれかとすることができる。以下、本実施形態の判定部１４の構成について説明する。なお、その他の部の構成は第１乃至第３の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
本実施形態の判定部１４の第１の判定手段は、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様に基づいて、充放電を所定回数繰り返した後の放電開始後充電電圧値を予測し、予測値と予め保持している第１の参照値との比較結果に基づいて、複数の電池セル各々の劣化状態を判定する点で、第４の実施形態で説明した判定部１４と異なる。本実施形態の判定部１４のその他の構成は、第４の実施形態の判定部１４と同様である。
第４の実施形態で説明した通り、長期間放置後の電池セルに現れる一時的な特性劣化は、充放電の繰り返しにより徐々に回復していく。本実施形態では、複数回（設計的事項。例：３〜５回）の充放電及び放電開始後充電電圧値の測定により得られた複数の放電開始後充電電圧値を利用して、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様を推定する。そして、推定結果を利用して、さらに、充放電を所定回数（設計的事項。例：１０回）繰り返した後の放電開始後充電電圧値（予測回復値）を推定し、推定結果（予測回復値）と、予め定められた第１の参照値との比較結果に基づいて、劣化状態を判定する。
上記推定は、例えば、放電開始後充電電圧値のデータを１次の単調減少する指数関数で最小二乗フィットすることで実現してもよい。具体的には、Ｖ（Ｎ）＝Ｖ０（収束値）＋Ａ（−Ｎ／Ｂ）（Ｎ：回数（時間）、Ａ：定数、Ｂ：電池の状態に依存したパラメータ）でＶ０を推定し、推定したＶ０と第１の参照値との差分から劣化程度を判断してもよい。なお、判定部１４は、バランス処理を無効にした状態で複数の電池セル各々放電開始後充電電圧値を測定するので、測定値の中からバランス処理の影響を排除することができる。このため、当該推定処理を簡潔にできるとともに、精度良く所望の値を推定することができる。
第１の参照値は、放置前の電池セルにおける放電開始後充電電圧値を模擬した値とすることができ、実際の実測値であってもよいし、シミュレーションにより決定された値であってもよい。設計者が、電池セルの設計に基づいて第１の参照値を予め決定し、蓄電装置１０内に記憶させておいてもよい。例えば、予測回復値（放電開始から所定時間内の予測回復値の中の代表値）が、第１の参照値の所定割合以上（設計的事項。例：８０％以上）である電池セルを合格状態と判定してもよい。
なお、回復の程度、すなわち、何回の充放電の繰り返しによりどの程度回復するかは、電池セルの設計（大きさ等）に応じて変動する値である。このため、充放電を繰り返す回数、予測回復値を算出する基準とする回数、及び、合否を判定するための基準（上記割合等）等は、各蓄電装置１０が備える電池セルの設計に基づいて決定される設計的事項である。
ここで、本実施形態の劣化判定方法について説明する。図９は本実施形態の劣化判定工程の処理の流れの一例を示すフローチャートである。Ｓ２０１からＳ２０３は第４の実施形態と同様である。本実施形態の劣化判定工程は、第４の実施形態におけるＳ２０４の処理がより具体化している点で第４の実施形態と異なる。その他は第４の実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態の劣化判定工程では、充放電及び放電開始後所定時間の充電電圧値の測定を所定回数繰り返した後（Ｓ２０３のＹｅｓ）、充放電の繰り返しに起因した放電開始後充電電圧値の変化の態様に基づいて、充放電を所定回数繰り返した後の放電開始後充電電圧値を予測する（Ｓ２０５）。そして、予測値と予め保持している第１の参照値との比較結果に基づいて、劣化判定対象の劣化状態を判定する（Ｓ２０６）。
以上説明した本実施形態によれば、第１乃至第４の実施形態と同様の作用効果が実現される。
また、充放電及び放電開始後充電電圧値の測定の回数を減らすことができるので、処理効率を向上させることができる。
＜第６の実施形態＞
本実施形態の蓄電装置１０の機能ブロック図の一例は、図１乃至図３のいずれかとすることができる。以下、本実施形態の判定部１４の構成について説明する。なお、その他の部の構成は第１乃至第３の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
本実施形態の判定部１４は、複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値（設計的事項。例：ＳＯＣが１００％）まで充電後、放電し（設計的事項。例：ＳＯＣが５０％以下となるまで放電）、当該放電開始から所定時間（設計的事項。例：１〜２分程度）内の充電電圧値を測定する測定処理を１回行った後、測定値と予め保持している第２の参照値との比較結果に基づいて、複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第２の判定手段を有する。放電は、所定の負荷に接続して行うことができる。放電開始後充電電圧値を測定する手段は特段制限されない。
なお、第２の判定手段による劣化状態判定のための上記充放電は、劣化状態判定のためだけに特化したものである必要はなく、ユーザによる日常の蓄電装置の利用における充電及び放電を利用することができる。すなわち、ユーザによる日常の蓄電装置の利用のバックグラウンドで、劣化状態判定処理を行うことができる。
第２の参照値は、放置前の劣化判定対象における放電開始後充電電圧値を模擬した値とすることができ、実際の実測値であってもよいし、シミュレーションにより決定された値であってもよい。設計者が、電池セルの設計に基づいて第２の参照値を予め決定し、蓄電装置１０内に記憶させておいてもよい。例えば、上記１回の測定で得られた放電開始後充電電圧値（測定値の中の代表値）が、第２の参照値の所定割合以上（設計的事項。例：９７％以上）である電池セルを合格状態と判定してもよい。
本実施形態では、第２の判定手段で劣化状態が不合格状態と判定された電池セルに対してのみ、第１の判定手段による劣化状態の判定を行う。第１の判定手段は第４及び第５の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
ところで、本実施形態の蓄電装置１０が第２の実施形態で説明した図２で示す構成となっている場合、監視部１５は、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が所定時間（設計的事項）以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報を判定部１４に入力することとなる。本実施形態の判定部１４は、監視部１５から判定開始情報の入力を受付けると、その後、第２の判定手段による劣化状態の判定を行う。そして、第２の判定手段で劣化状態が不合格状態と判定された電池セルに対してのみ、第１の判定手段による劣化状態の判定を行う。
一方、本実施形態の蓄電装置１０が第３の実施形態で説明した図３で示す構成となっている場合、出力部１６は、充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が所定時間（設計的事項）以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報をユーザに向けて出力することとなる。その後、入力受付部１７がユーザから劣化判定を開始する指示入力を受付けると、本実施形態の判定部１４は、第２の判定手段による劣化状態の判定を行う。そして、第２の判定手段で劣化状態が不合格状態と判定された電池セルに対してのみ、第１の判定手段による劣化状態の判定を行う。
本実施形態によれば、放置に起因した一時的な特性劣化（充放電の繰り返しにより回復する劣化）、及び、実際の特性劣化（充放電の繰り返しで回復しない劣化）のいずれもが所定レベルまで進行していない電池セルを合格状態とみなし、このような電池セルを、充放電を繰り返しながら行う第１の判定手段による劣化判定の対象から除外することができる。結果、処理効率の向上、及び、費用の削減等の優れた効果が実現される。
なお、本実施形態によれば、第１乃至第５の実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
＜第７の実施形態＞
本実施形態では、第４及び第５の実施形態の蓄電装置１０の具体例を説明する。
図４は本実施形態の電池部１１を構成する複数の電池セル各々の劣化判定を行うための回路図の一例を示してある。当該回路図には、複数の電池セルの他、セルバランス回路（セルバランス部１３）、電池制御装置（充放電制御部１２、例えばＢＭＵ（Battery Management Unit）回路）、及び、インバータが記載されている。なお、セルバランス回路と電池制御装置を分けて記載しているが、これらはマイコンなどにより、回路的には統合されていてもよい。電池制御装置が有する記録部は、各電池セルの電圧と電流の計測結果を記録する。記録部は電池部に内蔵してもよいし、外部機器に内蔵されてもよい。
図４においては、４個の電池セルが直列で接続したモジュールを示しているが、接続する個数に制限はなく、複数の並列回路、あるいは複数の並列セルから構成されるモジュールであってもよい。複数の電池セルと負荷間、及び外部機器間はリレーなどで電気的に開閉できるものとする。
図５は本実施形態の蓄電装置１０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、蓄電装置１０は、蓄電池を動作する操作、すなわち、充放電制御部１２を介した充電又は放電を実行する操作を受付けると、その時点までに蓄電装置１０が使用されない状態で放置された時間、すなわち、その時点までに充放電制御部１２の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続した時間（保管時間）が、所定時間（基準時間）を超えるか否か判定する（Ｓ１０１）。当該処理は、監視部１５による監視結果に基づいて行うことができる。なお、監視部１５は、電池制御装置内に備えられてもよいし、蓄電装置１０が外部機器と通信可能になっている場合は、当該外部機器内に備えられてもよい。
基準時間は７２時間以上が好ましいが、セルの容量、面積、構成材料にも依存するので特に制限はされない。なお、基準時間を示す情報は、電池制御装置に予め記憶されていてもよいし、又は、蓄電装置１０が外部機器と通信可能になっている場合、外部機器から取得するようにしてもよい。
Ｓ１０１において基準時間を超えないと判定された場合（Ｓ１０１のｎｏ）、通常の動作モードに移行し、通常の動作を実行する（Ｓ１０２）。
一方、Ｓ１０１において基準時間を超えると判定された場合（Ｓ１０１のｙｅｓ）、劣化判定を行いながらの動作モードに移行する。具体的には、複数の電池セル各々の開放電圧を確認・記録後（Ｓ１０３）、セルバランス回路を切り離すことで、バランス処理を無効にする（Ｓ１０４）。次いで、ユーザによる充電操作を待つ。
ユーザ操作により所定の電圧値（設計的事項。例：ＳＯＣが１００％）まで充電されると（Ｓ１０５、Ｓ１０６）、その後、ユーザによる放電操作を待つ。そして、ユーザ操作により放電が開始されると（Ｓ１０７）、放電開始から所定時間（設計的事項。例：１〜２分）内の各電池セルの充電電圧値（放電開始後充電電圧値）を測定し（Ｓ１０８）、測定結果を記録部に記録する。その後、所定の電圧値（設計的事項。例：ＳＯＣが５０％以下）まで放電されたことを確認後（Ｓ１０９）、再び、ユーザによる充電操作を待つ。
以降、Ｓ１０５〜Ｓ１１０までのサイクルを所定回数（設計的事項。例：３回、４回、５回等）繰り返した後（Ｓ１１０のｙｅｓ）、記録部に記録されたデータを利用してセル電圧の変化の態様を特定するとともに、所定回数充放電を繰り返した後の放電開始後充電電圧値を推定する（Ｓ１１１）。推定方法としては放電開始後１分以内のデータを１次の単調減少する指数関数で最小二乗法フィットする事が望ましい。ここでは、充放電を１０回繰り返した後の放電開始後充電電圧値を推定する。その後、当該推定値と第１の参照値とを比較する（Ｓ１１２）。第１の参照値は、保管時間、保管温度、充電終了時点の充電電圧値などに基づいて決定されてもよい。すなわち、これらの値から第１の参照値を算出する演算式、又は、テーブルを予め用意しておき、これらを利用して、第１の参照値を決定してもよい。
Ｓ１１２における判定の結果、すべての電池セルにおける充放電１０回目での推定値が所定の値（設計的事項。例：第１の参照値の８０％以上の値）に含まれる場合には（Ｓ１１３のｙｅｓ）、合格状態と判定する。そして、バランス処理を回復し（Ｓ１１５）、通常の動作モードに移行して、以降、通常の動作を実行する（Ｓ１１６）。
一方、Ｓ１１２における判定の結果、少なくとも１つの電池セルにおける充放電１０回目での推定値が所定の値（設計的事項。例：第１の参照値の８０％以上の値）に含まれない場合には（Ｓ１１３のｎｏ）、不合格状態と判定し、異常検知アラームを発し、設定下限まで放電して、全ての動作を停止する（Ｓ１１４）。
本実施形態によれば、第１乃至第６の実施形態と同様の作用効果を実現することができる。
＜＜実施例＞＞
＜実施例１＞
３３Ａｈセルを４直列したモジュールとＢＭＵ制御回路を有する蓄電装置を用意した。当該蓄電装置を、所定の状態まで放電した後、７２時間、使用しない状態（充電、及び、自己放電以外の放電を行わない状態）で放置した。なお、電池セルは、ラミネート型でＡ４サイズの正極／セパレーター／負極を３０セット積層したものである。
放置後、複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値（放電開始後充電電圧値）を測定する測定処理を複数回繰り返し行った。測定データを、図６に示す。測定データは、複数の電池セルの中の電圧降下が最も大きかったもののデータである。図中、「１回目」、「２回目」、「３回目」は、各々、各回数の充放電を行った後の放電開始後充電電圧値を示す。図６には、あわせて、７２時間の放置前にその電池セルに対して同様の手段で測定した放電開始後充電電圧値（図中、「保管前」と表示）を示している。
図より、７２時間放置直後（１回目）は、放置前と比較して２０ｍＶ近い電圧低下が起きていることが分かる。そして、充放電を繰り返すことでセル電圧が回復していくことがわかる。
図中の破線（推定値）は、放電開始１分後の電圧を最小二乗フィットする事で求めた充放電を１０回繰り返した直後の放電開始後充電電圧値を示す。１０回充放電を繰り返した場合、保管前の放電開始後充電電圧値に近い値まで回復する事が推測された。
なお、実際に１０回充放電を繰り返した後に測定した放電開始後充電電圧値と推定値とを比較し、十分な精度で推定されていることを確認した。
＜実施例２＞
３３Ａｈセルを４直列したモジュールとＢＭＵ制御回路を有する蓄電装置を用意した。当該蓄電装置を、所定の状態まで放電した後、１週間、使用しない状態（充電、及び、自己放電以外の放電を行わない状態）で放置した。なお、電池セルは、ラミネート型でＡ４サイズの正極／セパレーター／負極を３０セット積層したものである。
放置後、複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値（放電開始後充電電圧値）を測定する測定処理を複数回繰り返し行った。測定データを、図７に示す。測定データは、複数の電池セルの中の電圧降下が最も大きかったもののデータである。図中、「１回目」、「２回目」、「３回目」は、各々、各回数の充放電を行った後の放電開始後充電電圧値を示す。図７には、あわせて、１週間の放置前にその電池セルに対して同様の手段で測定した放電開始後充電電圧値（図中、「保管前」と表示）を示している。
図より、１週間放置直後（１回目）は、放置前と比較して５０ｍＶ近い電圧低下が起きていることが分かる。そして、充放電を繰り返すことでセル電圧が回復していくことがわかる。実施例１との比較により、放置期間が長くなるほど、一時的な特性劣化の程度は大きくなることが分かる。
図中の破線（推定値）は、放電開始１分後の電圧を最小二乗フィットする事で求めた充放電を１０回繰り返した直後の放電開始後充電電圧値を示す。１０回充放電を繰り返した場合、保管前の放電開始後充電電圧値に近い値まで回復する事が推測された。
なお、実際に１０回充放電を繰り返した後に測定した放電開始後充電電圧値と推定値とを比較し、十分な精度で推定されていることを確認した。
＜＜付記＞＞
上記説明によれば、以下の発明の説明がなされている。
＜付記１＞
互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、
前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、
前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、
所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う判定手段と、
を有する蓄電装置。
＜付記２＞
付記１に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が前記所定時間以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報を前記判定手段に入力する監視手段をさらに有し、
前記判定手段は、前記監視手段から前記判定開始情報の入力を受付けると、前記バランス処理を無効にし、前記劣化判定を開始する蓄電装置。
＜付記３＞
付記１に記載の蓄電装置において、
前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が前記所定時間以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報をユーザに向けて出力する出力手段と、
前記ユーザから前記劣化判定を開始する指示入力を受付ける入力受付手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、前記入力受付手段が前記指示入力を受付けると、前記バランス処理を無効にし、前記劣化判定を開始する蓄電装置。
＜付記４＞
付記１から３のいずれかに記載の蓄電装置において、
前記判定手段は、
前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を複数回繰り返し行い、その後、充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様を考慮して、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第１の判定手段を有する蓄電装置。
＜付記５＞
付記４に記載の蓄電装置において、
前記第１の判定手段は、
充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様に基づいて、充放電を所定回数繰り返した後の前記充電電圧値を予測し、予測値と予め保持している第１の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する蓄電装置。
＜付記６＞
付記４又は５に記載の蓄電装置において、
前記判定手段は、
前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を１回行った後、測定値と予め保持している第２の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第２の判定手段を有し、
前記第１の判定手段は、前記第２の判定手段により劣化状態が予め定められた合格レベルでないと判定された前記電池セルに対してのみ、前記劣化状態の判定を行う蓄電装置。
＜付記７＞
付記１から６のいずれかに記載の蓄電装置において、
前記判定手段により、前記複数の電池セルの中の少なくとも１つの劣化状態が不合格レベルであると判定された場合、所定の状態まで放電後、全ての動作を停止する蓄電装置。
＜付記８＞
付記１から７のいずれかに記載の蓄電装置において、
前記電池セルは、リチウムイオン二次電池である蓄電装置。
＜付記９＞
互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、を有する蓄電装置が、所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う劣化判定方法。
＜付記９−２＞
付記９に記載の劣化判定方法において、
前記劣化判定では、前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を複数回繰り返し行い、その後、充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様を考慮して、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第１の工程を行う劣化判定方法。
＜付記９−３＞
付記９−２に記載の劣化判定方法において、
前記第１の工程では、充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様に基づいて、充放電を所定回数繰り返した後の前記充電電圧値を予測し、予測値と予め保持している第１の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する劣化判定方法。
＜付記９−４＞
付記９−２又は９−３に記載の劣化判定方法において、
前記劣化判定では、前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を１回行った後、測定値と予め保持している第２の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第２の工程を行い、前記第２の工程で劣化状態が予め定められた合格レベルでないと判定された前記電池セルに対してのみ、前記第１の工程を行う劣化判定方法。
＜付記９−５＞
付記９から９−４のいずれかに記載の劣化判定方法において、
前記電池セルは、リチウムイオン二次電池である劣化判定方法。
この出願は、２０１３年２月６日に出願された日本出願特願２０１３−０２１５６１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (9)

  1. 互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、
    前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、
    前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、
    所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う判定手段と、
    を有する蓄電装置。
  2. 請求項１に記載の蓄電装置において、
    前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が前記所定時間以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報を前記判定手段に入力する監視手段をさらに有し、
    前記判定手段は、前記監視手段から前記判定開始情報の入力を受付けると、前記バランス処理を無効にし、前記劣化判定を開始する蓄電装置。
  3. 請求項１に記載の蓄電装置において、
    前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われていない状態が継続している時間を監視し、当該状態が前記所定時間以上継続した場合、その旨を示す判定開始情報をユーザに向けて出力する出力手段と、
    前記ユーザから前記劣化判定を開始する指示入力を受付ける入力受付手段と、
    をさらに有し、
    前記判定手段は、前記入力受付手段が前記指示入力を受付けると、前記バランス処理を無効にし、前記劣化判定を開始する蓄電装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
    前記判定手段は、
    前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を複数回繰り返し行い、その後、充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様を考慮して、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第１の判定手段を有する蓄電装置。
  5. 請求項４に記載の蓄電装置において、
    前記第１の判定手段は、
    充放電の繰り返しに起因した前記充電電圧値の変化の態様に基づいて、充放電を所定回数繰り返した後の前記充電電圧値を予測し、予測値と予め保持している第１の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する蓄電装置。
  6. 請求項４又は５に記載の蓄電装置において、
    前記判定手段は、
    前記複数の電池セル各々に対し、所定の電圧値まで充電後、放電し、当該放電開始から所定時間内の充電電圧値を測定する測定処理を１回行った後、測定値と予め保持している第２の参照値との比較結果に基づいて、前記複数の電池セル各々の劣化状態を判定する第２の判定手段を有し、
    前記第１の判定手段は、前記第２の判定手段により劣化状態が予め定められた合格レベルでないと判定された前記電池セルに対してのみ、前記劣化状態の判定を行う蓄電装置。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
    前記判定手段により、前記複数の電池セルの中の少なくとも１つの劣化状態が不合格レベルであると判定された場合、所定の状態まで放電後、全ての動作を停止する蓄電装置。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄電装置において、
    前記電池セルは、リチウムイオン二次電池である蓄電装置。
  9. 互いに接続された複数の電池セルを有する電池手段と、前記複数の電池セルの充放電を制御する充放電制御手段と、前記複数の電池セル間のセル電圧の差を補正するバランス処理を実行するセルバランス手段と、を有する蓄電装置が、所定時間以上前記充放電制御手段の制御に基づいた充放電が行われなかった場合に、前記バランス処理を無効にした状態で、前記複数の電池セル各々の劣化判定を行う劣化判定方法。
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