JP2011076746A - 二次電池異常予見システム - Google Patents

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Abstract

【課題】異常な状態となる前に、異常な状態に陥る可能性のある二次電池を予見することのできる二次電池異常予見システムを提供する。
【解決手段】複数の二次電池それぞれに対応したパラメータ値を検出し、前記パラメータ値の全てが正常であることを判定するパラメータ値検出部と、前記パラメータ値検出部で正常と判定された前記パラメータ値の全てを用いて算出される基準値と前記パラメータ値のそれぞれとの差が閾値より大きい場合に、前記差が前記閾値より大きいパラメータ値に対応した前記二次電池を前記複数の二次電池中の他の二次電池とは異なる異状態であると判定する異状態電池判定部とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、二次電池の異常を予見する二次電池異常予見システムに関する。
二次電池の異常を判定する技術として、二次電池個々について、電圧や温度等の二次電池の状態を表すパラメータ値を計測し、このパラメータ値が閾値を超えた場合に異常と判定する技術が利用されている。また組電池を構成する複数の二次電池の性能のばらつきによる組電池の性能低下を回避するために、平均電圧を算出してセル電圧のバラツキを調整する技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−136070号公報
上述のような2つの技術は二次電池や当該二次電池を複数用いた組電池の性能や信頼性を向上させるものである。ここで、このような技術においては、二次電池に異常が発生した場合、ユーザ(電池が駆動対象とする機器・システム及びその使用者)へその二次電池の異常を通知することが考えられるが、従来は、二次電池が異常な状態であることを検出した後にユーザへ通知することとなるため、電池の異常発生により機器・システムの不慮の停止等が起こった場合、ユーザメリットを大きく損なう可能性がある(例えば、電池システムを現時点において動作させる必要性があるにもかかわらず動作できない等)。そこで、異常な状態となる前に、より早い状態で異常な状態となり得る二次電池を予見することで、いち早く対応して上記事象を極力回避する技術が求められている。
そこでこの発明は、二次電池が異常な状態となる前に、異常な状態に陥る可能性のある二次電池を予見することのできる二次電池異常予見システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、複数の二次電池それぞれに対応したパラメータ値を検出し、前記パラメータ値の全てが正常であることを判定するパラメータ値検出部と、前記パラメータ値検出部で正常と判定された前記パラメータ値の全てを用いて算出される基準値と前記パラメータ値のそれぞれとの差が閾値より大きい場合に、前記差が前記閾値より大きいパラメータ値に対応した前記二次電池を前記複数の二次電池中の他の二次電池とは異なる異状態であると判定する異状態電池判定部とを有することを特徴とする二次電池異常予見システムである。
パラメータ値は、組電池を構成する各二次電池の電池缶の温度または電圧、出力される電圧または電流であってもよい。各二次電池の正極と電池缶とがそれぞれ高抵抗を介して電気的に接続された構成において、パラメータ値を電池缶の電圧(以下、缶電位という)とすると、微小な液漏れなども検知できてよい。
パラメータ値を1つのみとして異状態を判定してもよい。複数のパラメータ値を用いて判定する場合には、より精度のよい予見判定が可能となる。
本発明の二次電池異常予見システムは、インバータ等の電力変換器を内蔵または電気モータが車輪に接続された電気自動車、フォークリフトなどの産業車両、ハイブリッド自動車、電車、またはインバータ等の電力変換器を内蔵または電気モータがプロペラやスクリューに接続された飛行機、船などの移動体であってよい。また、インバータ等の電力変換器を内蔵または電気モータで電化製品を駆動する電力貯蔵システムなどの非移動体であってもよい。これらインバータ等の電力変換器や電気モータは、電力負荷として上記二次電池から電力供給を受けて駆動する。
本発明によれば、二次電池の異常の指標を判断するために用いられるパラメータ値が、他の複数の二次電池のパラメータ値と乖離する二次電池を、当該パラメータ値が正常な範囲にあるうちに特定する。これにより、将来異常となる可能性のある二次電池を事前に予見することができる。
二次電池異常予見システムの構成を示すブロック図である。 二次電池とADCとCMUの信号線の接続例を示す図である。 CMUおよびBMUの機能ブロックを示す図である。 二次電池異常予見システムの処理フローを示す第1の図である。 二次電池の状態を示すパラメータ値の遷移を示す第1の図である。 二次電池の状態を示すパラメータ値の遷移を示す第2の図である。 二次電池異常予見システムの処理フローを示す第2の図である。
以下、本発明の一実施形態による二次電池異常予見システムを図面を参照して説明する。
図1は同実施形態による二次電池異常予見システムの構成を示すブロック図である。
この図において、符号1は二次電池2を監視・制御するBMS(Battery Management System)である。BMSは後述のBMU13,CMU12a、12b、ADC11a、11bから構成される。また符号2a〜2fは組電池20を構成する各二次電池である(以下、総称して二次電池2とする)。また符号3は複数の二次電池2により構成された組電池20から電力の供給を受ける電力負荷である。ここで、二次電池2は複数直列に接続されて組電池20を構成している。また、BMS1と複数の二次電池2により構成された組電池20とは、信号線によって接続されることにより二次電池異常予見システム100を構成している。
本実施形態においては、二次電池異常予見システム100は、電気システムの一例である電気自動車であるとして説明する。電力負荷3は例えば車輪(図示なし)に接続された電気モータやインバータ等の電力変換器であり、制御装置4によりインバータ等の電力変換器の動作や電気モータの回転数が制御される。電力負荷は、ワイパーなどを駆動する電気モータであってもよい。
なお二次電池異常予見システム100は、電気自動車以外にも、例えば、フォークリフトなどの産業車両や電車、電力負荷である電気モータにプロペラまたはスクリューを接続した飛行機または船などの移動体であってもよい。さらに、例えば家庭用の電力貯蔵システムや,風車や太陽光のような自然エネルギー発電と組み合わせた系統連系円滑化蓄電システムなどの定置用のシステムであってもよい。すなわち、二次電池による電力の充放電を利用するシステムである。
そして本実施形態においては、組電池20は、電気自動車の電力負荷3に電力を供給し、また電池システムとしての二次電池異常予見システム100は、電気自動車の制御装置4へ、将来異常となる可能性があると予見した二次電池2の情報を出力する。そして、電気自動車の制御装置4は、将来異常となる可能性があると予見された二次電池2の情報を、例えばドライバの前面にある液晶パネル等の表示部5に出力する。以下、二次電池異常予見システム100の各構成の詳細について説明する。
図1に示すように、二次電池異常予見システム100は、ADC(Analog Digital Converter)11a,11b(以下、総称してADC11とする)、CMU(Cell Monitor Unit)12a,12b(以下、総称してCMU12とする)、BMU(Battery Management Unit)13を含んで構成している。
ADC11は、二次電池2から当該二次電池2の状態を示すパラメータ値の信号をアナログ信号として受け、このアナログ信号をデジタル信号に変換してCMU12へ出力する処理を行うものである。本実施形態においては、この二次電池2の状態を示すパラメータ値は電圧値であるものとする。なお、パラメータ値としては、その他、二次電池2の温度や、導電素材で形成された二次電池2の筐体と当該二次電池2の負極との間の電位差(以下、缶電位と呼ぶ)などであってもよく、二次電池2の状態に応じて変化するものであれば様々なものが適用可能である。
また、CMU12は、ADC11から受付けたパラメータ値を、BMU13へ出力する処理を行うものである。また、CMU12は複数の二次電池2を管理する処理を行う。本実施形態においては、図1に示すように、CMU12aが3つの二次電池2a,2b,2cとADC11aを介して接続されている。またCMU12bが3つの二次電池2d,2e,2fとADC11bを介して接続されている。
また、BMU13は、CMU12から受付けたパラメータ値に基づいて異常を予見して、警告予備対象とする二次電池2を特定する処理を行い、その特定した二次電池2を示す警告予備対象情報を制御装置4へ出力する処理を行うものである。またBMU13は、信号線により複数のCMU12a,12bと接続されており、これら複数のCMU12から得られた情報に基づいて、組電池20を構成する複数の二次電池2a〜2fを集中管理する処理を行う。
図2は二次電池とADCとCMUの信号線の接続例を示す図である。
ADC11は、二次電池2の電圧値、二次電池2の缶電位、二次電池2の温度などのパラメータ値のアナログ信号をデジタル信号に変換してCMU12へ出力するものである。
またCMU12は、ADC11からパラメータ値の信号を受付けて、各パラメータ値を検出するパラメータ値検出部121を備えている。
そして、CMU12のパラメータ値検出部121は、ADC11を介して、二次電池2の正極端子230と負極端子220との間に設けられた電圧計240と接続されており、当該電圧計から二次電池2の電圧値を取得する。
また、パラメータ値が温度である場合、二次電池2の筐体200には、温度計測回路210が取り付けられる。温度計測回路210は、二次電池2の温度を計測するセンサを含むものである。CMU12のパラメータ値検出部121は、ADC11を介して、各二次電池2の温度計測回路210と信号線により接続されており、温度計測回路210によって計測された二次電池2の温度値を示すデータを取得する。
また、パラメータ値が缶電位である場合、CMU12のパラメータ値検出部121は、ADC11を介して、二次電池2の筐体200と二次電池2の正極端子230との間の電位を検出する電圧計250から缶電位を取得する。
図3はCMUおよびBMUの機能ブロックを示す図である。
図4は二次電池異常予見システムの処理フローを示す第1の図である。
次に、図3および図4を用いて二次電池異常予見システム100の処理フローについて順を追って説明する。
BMU13は、図3で示すように、パラメータ値取得部131、遷移情報抽出部132、異状態電池判定部133、警告予備対象出力部134の各機能を備えている。これら機能はBMU13内のCPUにおいて対応するプログラムが実行されることにより機能する。ここで、「異状態」とは、「異常」ではないものの、他の二次電池とは異なる状態であることを意味する。
まず、CMU12aのパラメータ値検出部121が、ADC11aより、二次電池2a〜2cに対応する信号線それぞれを介して二次電池2a〜2cの各電圧値を取得する。また同様に、CMU12bのパラメータ値検出部121が、ADC11bより、二次電池2d〜2fに対応する信号線それぞれを介して二次電池2d〜2fの各電圧値を取得する。このとき、各CMU12a,12bは、別々の信号線により各二次電池の電圧計240と接続されるため、当該CMU12a、12bは電圧値を受けた信号線によって、当該電圧値となる二次電池2を特定し、その二次電池2のIDと電圧値とをBMU13へ出力する。
次に、パラメータ値取得部131は、二次電池2のIDと電圧値の情報をCMU12から受付けると(ステップS100)、それら二次電池2のIDと電圧値との対応関係を、BMU13内のメモリに格納された電圧値記憶テーブルに登録する。今、各二次電池2a〜2fのIDをID2a〜ID2fとし、それら二次電池2a〜2fで取得した各電圧値をVa〜Vfとすると、ID2aとVa,ID2bとVb,ID2cとVc・・・ID2fとVfがそれぞれ対応付けられて電圧値記憶テーブルに登録される。そして、パラメータ値取得部131は、予めメモリ内の正常値範囲記憶テーブルに記録された電圧値の正常値範囲内を示す上限値と下限値とを読み取る。そして、パラメータ値取得部131は、全ての二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfが、下限値以上かつ上限値以下であるかを判定する。そしてパラメータ値取得部131は、全ての二次電池2の電圧値Va〜Vfが、電圧値の正常範囲内を示す下限値以上かつ上限値以下であると判定した場合、組電池20を構成する全ての二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfが正常範囲内であると判定する(ステップS101)。
全ての二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfが正常範囲内であるとパラメータ値取得部131が判定すると、次に、遷移情報抽出部132が全ての二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfを電圧値記憶テーブルから読み取って、それら電圧値Va〜Vfの平均値Vxを算出する(ステップS102)。そして遷移情報抽出部132は、電圧値の平均値Vxを異状態電池判定部133へ出力する。すると、異状態電池判定部133は、次に、二次電池2aを示すID2aと、そのIDに対応付けられて登録されている電圧値Vaとを、電圧値記憶テーブルから読み取り、その電圧値Vaと、平均値Vxとの差を算出する(ステップS103)。また、異状態電池判定部133は、メモリに格納されている電圧値の異状態判定閾値を読み取る。そして異状態電池判定部133は、ステップS103の算出結果が、異状態判定閾値以上であるかを判定する。また異状態電池判定部133は、同様に二次電池2b〜2fのそれぞれの電圧値Vb〜Vfについても、平均値Vxとの差を算出し、その差が異状態判定閾値以上であるかを判定する。そして、異状態電池判定部133は、平均値Vxとの差の絶対値が異状態判定閾値以上または異状態判定閾値より大きい電圧値が計測された二次電池2を特定し(ステップS104)、その二次電池2のIDを、警告予備対象出力部134へ出力する。すると、警告予備対象出力部134は、入力した二次電池2のIDを、デジタル信号により制御装置4へ出力する(ステップS105)。なお、ステップS101で正常範囲内でない電圧値が存在する場合、その電圧値が計測された二次電池2は異常と判定される。この情報は、BMU13が警告情報として制御装置4へ出力し、当該制御装置4が表示部5へ警告情報を出力する。
図5は二次電池の状態を示すパラメータ値の遷移を示す第1の図である。
この図では、組電池20を構成する二次電池2a〜2fの各電圧値Va〜Vfの遷移を示しており、二次電池2aの電圧値Vaが、他の二次電池2のパラメータ値の状態と異なる際の例を示している。このように、他の複数の二次電池2b〜2fと状態の異なる二次電池2aは、将来、パラメータ値の正常な範囲を超えて異常と検出される可能性が高くなる。
なお、図5の例においては、ある一時点における電圧値の平均値Vxとの差が異状態判定閾値以上である場合の二次電池2を、他の二次電池2の状態とは異状態の二次電池2と判定しているが、電圧値の平均値Vxとの差が、一定時間以上、異状態判定閾値以上となる場合に、その電圧値が計測された二次電池2を、他の二次電池2の状態とは異状態な二次電池2と判定するようにしてもよい。
この場合、異状態電池判定部133は、ステップS103の平均値Vxとの差の算出を一定時間以上に渡って複数回繰り返し、それら複数回における平均値Vxとの差の算出の全てにおいて、異状態判定閾値以上となった電圧値が計測された二次電池2を、ステップS104で特定する。
ステップS105において、二次電池2のIDをデジタル信号により受信した制御装置4は、ドライバの前面にある液晶パネル等の表示部5に、異状態信号から読み取った二次電池2のIDを表示する。
なお、この異状態な二次電池2の電圧値は、二次電池2の状態のパラメータ値の正常範囲の上限値と下限値の間の値である。従って、今後異常となる可能性を示唆するものであり、直ちに、制御装置4に対して電気自動車のシステムを停止させるなどの指示を行う警告の信号とは異なる。制御装置4は、BMU13から受付けた二次電池2のIDを、次回の点検のためのフラグとして記憶部等に記録するようにしてもよい。
なお、二次電池2の電圧の状態が、他の二次電池2の電圧の状態と異なる場合、当該二次電池2は、電流線や電圧線の絶縁低下による二次電池2の外部回路のインピーダンス低下、電解液減少による電池容器と負極のインピーダンス低下、または、セパレータ絶縁低下、積層体・容器間絶縁インピーダンス低下、異物の析出(リチウムの析出等)や異物混入による二次電池2の内部回路のインピーダンス低下、または、内部インピーダンスが高いことによるジュール発熱、または、二次電池2の筐体内部におけるガス発生による筐体に設けられた安全弁機能低下などのうちのいずれかが発生していることが把握でき、その二次電池2が将来異常となる可能性があると予見できる。
また、二次電池2の温度の状態が、他の二次電池2の温度の状態と異なる場合、当該二次電池2は内部のインピーダンスが高いことによりジュール熱が発生していることが把握でき、その二次電池2が将来異常となる可能性があると予見できる。
また、二次電池2の缶電位の状態が、他の二次電池2の電圧の状態と異なる場合、当該二次電池2は、内部短絡や液漏れ等の発生の可能性が把握でき、その二次電池2が将来異常となる可能性があると予見できる。
ここで、二次電池2は、例えばリチウム二次電池の軽量化を図るため及び成型容易性の観点から、当該電池の容器としてアルミ系材料を用いる(金属の電池容器を電池缶という)場合がある。しかしながら、アルミ系材料は、リチウムイオンと反応した場合、電池内部にある電極積層体の充放電に伴う電界分布状況如何によっては電池缶を介した電気化学的反応が生ずることがある。この場合,Liイオンが電池缶内面に析出すると当該部位はLiAlへと合金化するため,容器強度の低下や腐食反応の進行に伴う缶の破損を生ずるおそれがある。このようなアルミ系材料の電池缶の合金化の反応を回避するために、電池缶内面等を絶縁物で被覆する方法が考えられる。しかしながら、電池缶内面を絶縁物で被覆したとしても、その被覆の一部に欠損(コーティングむらやコーティングのピンホール等)が生じ、リチウムイオンを含む非水電解液が電池缶の内面に付着する可能性もあり、その場合の、アルミ系材料の電池缶の合金化の反応を回避するために、電池の正極端子と、電池缶とを、抵抗素子等の電流制限手段(抵抗など)を介して接続して電池缶のLiイオンによる電気化学的反応を防止する技術を用いる(例えば、特開2008−186591号公報に記載されている)。
この技術によれば、正極端子と電池缶とを電流制限手段を介して接続するので、電池缶の電位は、通常状態(正常な状態)では正極端子と同電位となり、電解液と接する可能性のある電池缶内面のLi析出を防止することが可能となる。電解液中に含まれるリチウムイオンと、アルミ系材料の電池缶による当該電池缶のLiAlへの合金化は、電池缶が負極と同電位レベルとなるような還元雰囲気下で電気化学的に進行するものであるため、電池缶の電位をリチウムイオンとのLiAlへの合金化を阻止できる電位域に保つことにより電池容器の合金化を防止することができる。ここで、このような電位域に電池缶の電位が保たれているかどうかを判断するために、電池缶の電位を電圧計測手段によって計測することが考えられるが、正極端子と電池間とが電流制限手段を介して接続されているにもかかわらず、電池缶の電位が所定の電位域に保たれていない場合には、例えば電池缶内面と電極との間のインピーダンス低下や電解液減少などが発生している可能性があり、電池缶の電位を測定して二次電池2の状態を監視することは、有意なことである。
図6は二次電池の状態を示すパラメータ値の遷移を示す第2の図である(パラメータ値の分布は略正規分布である)。
図7は二次電池異常予見システムの処理フローを示す第2の図である。
図6は、組電池を構成する二次電池2a〜2fの各電圧値Va〜Vfの遷移を示しており、二次電池2aの電圧値Vaの、二次電池2a〜2fの電圧値の平均値Vxからの偏差が、標準偏差から閾値以上離れている場合の例を示している。
上述の図5で示した例においては、電圧値の平均値Vxとの差が異状態判定閾値以上である場合に、その電圧値となった二次電池2が、他の二次電池2の状態と異なると判定した。しかしながら、図6で示すように、二次電池2の電圧値の、組電池20における全ての二次電池2の電圧値の平均値からの偏差が、組電池20における全ての二次電池2の電圧値の標準偏差から閾値以上離れている場合に、その電圧値となった二次電池2が、他の二次電池2の状態と異なると判定するようにしてもよい。
この場合の処理は、図4の処理と同様に、BMU13のパラメータ値取得部131が、組電池20を構成する全ての二次電池2のIDと電圧値の情報を、CMU12から受付け(ステップS200)、二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfが正常範囲内であると判定すると(ステップS201)、次に、遷移情報抽出部132が全ての二次電池2a〜2fの電圧値Va〜Vfを電圧値記憶テーブルから読み取って、それら電圧値Va〜Vfの平均値Vxを算出する(ステップS202)。また遷移情報抽出部132は、電圧値Va〜Vfの標準偏差±σを算出する(ステップS203)。すると、異状態電池判定部133は、メモリに格納されている電圧値の異状態判定閾値を読み取る。そして異状態電池判定部133は、二次電池2aの電圧値Vaを電圧値記憶テーブルから読み取って、その電圧値Vaの平均値Vxからの偏差が、標準偏差±σから異状態判定閾値以上離れているかを判定する(ステップS204)。また、異状態電池判定部133は、組電池20を構成する全ての二次電池2b〜2fの電圧値Vb〜Vfについても、それら電圧値の平均値Vxからの偏差が、標準偏差±σから異状態判定閾値以上離れているかを判定する。そして、異状態電池判定部133は、電圧値の平均値Vxからの偏差が異状態判定閾値以上である電圧値が計測された二次電池2を特定し(ステップS205)、その二次電池2のIDを、警告予備対象出力部134へ出力する。すると、警告予備対象出力部134は、入力した二次電池2のIDを、デジタル信号により制御装置4へ出力する(ステップS206)。
なお、図7で示すフローにおいては、ある一時点において二次電池2の電圧値の平均値Vxからの偏差が、標準偏差の±σから異状態判定閾値以上離れている場合に、電圧値が計測された二次電池2を、他の二次電池2とは異状態な二次電池2と判定しているが、一定時間以上、標準偏差の±σから異状態判定閾値以上離れている場合に、その電圧値が計測された二次電池2を異状態な二次電池2と判定するようにしてもよい。
この場合、異状態電池判定部133は、ステップS203の、電圧値の平均値Vxからの偏差が、標準偏差±σから異状態判定閾値以上離れているかの判定を、一定時間以上に渡って複数回繰り返す。そして、それら複数回における判定の全てにおいて、電圧値の平均値Vxからの偏差が、標準偏差±σから異状態判定閾値以上離れている当該電圧値が計測された二次電池2をステップS204で特定する。
また、標準偏差±σの代わりに、そのn倍である±nσを用いてもよい。
また、標準偏差±σ自体が所定値以内にならない場合に、その原因となった二次電池を異状態な二次電池と判定しても良い。
上述の二次電池異常予見システム100の処理フローでは、1つのみのパラメータ値で、複数の二次電池2の状態を把握し、異状態の二次電池2を特定しているが、複数のパラメータ値を用いて、複数の二次電池2の状態を把握し、異状態の二次電池2を特定するようにしてもよい。例えば、3つのパラメータ値(例えば、二次電池2それぞれの電圧値、缶電位、温度値)のそれぞれについて、複数の二次電池2の状態を把握し、同時に2つ以上のパラメータ値について複数の二次電池2の状態と異状態であることが検出された場合に、その二次電池2を異状態と判定するようにしてもよい。
以上の処理により、本実施形態の二次電池異常予見システム100によれば、他の複数の二次電池2と状態の異なる二次電池2を、異常の指標を判断する二次電池2の状態を示すパラメータ値が正常な範囲にあるうちに特定する。これにより、将来異常となる可能性のある二次電池2を事前に特定することができる。そして、将来異常となる可能性のある二次電池2を事前に特定することにより、例えば、異常な状態になる前に、二次電池2の交換やメンテナンスを行う等をすれば、電池システムである電気自動車等の安全性を高めることができる。
なお、上述の二次電池異常予見システム100におけるCMU12やBMU13は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
また、図1には、CMU12がBMS1において複数存在する場合の例を示したが、当該CMU12がBMS1に1つのみ存在し、そのCMU12が、組電池20を構成する全ての二次電池2a〜2fを管理するようにしてもよい。またCMU12がBMU13の処理機能の一部を備えるようにしてもよいし、BMU13がCMU12の処理機能の一部を備えるようにしてもよい。
1・・・BMS
2a〜2f・・・二次電池
3・・・電力負荷
4・・・制御装置
5・・・表示部
11a,11b・・・ADC
12a,12b・・・CMU
13・・・BMU
100・・・二次電池異常予見システム
121・・・パラメータ値検出部
131・・・パラメータ値取得部
132・・・遷移情報抽出部
133・・・異状態電池判定部
134・・・警告予備対象出力部

Claims (5)

  1. 複数の二次電池それぞれに対応したパラメータ値を検出し、前記パラメータ値の全てが正常であることを判定するパラメータ値検出部と、
    前記パラメータ値検出部で正常と判定された前記パラメータ値の全てを用いて算出される基準値と前記パラメータ値のそれぞれとの差が閾値より大きい場合に、前記差が前記閾値より大きいパラメータ値に対応した前記二次電池を前記複数の二次電池中の他の二次電池とは異なる異状態であると判定する異状態電池判定部と
    を有することを特徴とする二次電池異常予見システム。
  2. 前記基準値は前記正常と判定された全てのパラメータの平均値である
    ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池異常予見システム。
  3. 前記基準値は前記正常と判定された全てのパラメータの標準偏差である
    ことを特徴とする請求項1に記載の二次電池異常予見システム。
  4. 前記複数の二次電池は、各々の正極と各々の電池缶とがそれぞれ電気的に接続されており、
    前記パラメータ値は缶電位であることを特徴とする請求項1乃至3に記載の二次電池異常予見システム。
  5. 前記異状態電池判定部による判定を受けて前記判定の結果を表示する表示部と、
    前記二次電池で駆動する電力負荷とをさらに有し、
    産業車両、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車、船、飛行機のいずれか1つであることを特徴とする請求項1乃至4に記載の二次電池異常予見システム。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012098212A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池異常予見システム
JP2013195129A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Toshiba Corp 二次電池装置および二次電池装置の異常検出方法
JP2014059174A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Mitsubishi Electric Corp インピーダンス検出システム及び監視システム及びその監視システムを備えた監視機能付リチウム二次電池
JP2016090416A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 日立化成株式会社 蓄電池状態監視システム、蓄電池状態監視方法、および蓄電池状態監視プログラム
KR20170051059A (ko) * 2015-11-02 2017-05-11 삼성전자주식회사 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치
WO2018167888A1 (ja) * 2017-03-15 2018-09-20 株式会社東芝 蓄電池の劣化予測装置、蓄電池システム、方法及びプログラム
WO2019058613A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 古河電気工業株式会社 充電可能電池短絡予測装置および充電可能電池短絡予測方法
JP2020169984A (ja) * 2019-04-03 2020-10-15 トランスポーテーション アイピー ホールディングス,エルエルシー エネルギー貯蔵システムのための偏差検出システム
CN114127570A (zh) * 2020-01-22 2022-03-01 株式会社Lg新能源 电池诊断系统、电力系统以及电池诊断方法
JP7439340B2 (ja) 2021-01-19 2024-02-27 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーシステム診断装置及び方法
US11965936B2 (en) 2019-09-11 2024-04-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery diagnosis apparatus and method

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9252402B2 (en) * 2011-02-02 2016-02-02 Gs Yuasa International Ltd. Battery system
DE102013205334B4 (de) * 2013-03-26 2014-10-16 Continental Automotive Gmbh Batterieprüfverfahren und Batteriesteuerung
US9190853B2 (en) * 2013-07-25 2015-11-17 GM Global Technology Operations LLC Methods and systems for adjusting battery voltage limits
JP6305358B2 (ja) * 2015-02-03 2018-04-04 株式会社東芝 セル監視装置、方法及びプログラム
US20220363404A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-17 Beta Air, Llc Systems and methods for monitoring health of an electric vertical take-off and landing vehicle

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4053824A (en) * 1975-07-30 1977-10-11 Compagnie Europeenne D'accumulateurs S.A. Method and device for checking a storage battery
JPH0675027A (ja) * 1992-05-14 1994-03-18 Sanyo Denki Co Ltd 蓄電池電源の寿命判定方法及び装置
JP2001196102A (ja) * 1999-10-25 2001-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池制御装置
JP2001313087A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Sanyo Electric Co Ltd パック電池の劣化検出方法
JP2005062028A (ja) * 2003-08-14 2005-03-10 Panasonic Ev Energy Co Ltd 二次電池の電圧補正方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP2005195604A (ja) * 2005-02-02 2005-07-21 Toyota Motor Corp 組電池の異常判定装置および異常判定方法
JP2007309839A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Fuji Electric Systems Co Ltd 組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラム
WO2008096771A1 (ja) * 2007-02-08 2008-08-14 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. 蓄電装置の異常検出装置及び方法
JP2008186591A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd リチウム二次電池及び組電池
JP2009059504A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Sony Corp 電池パックおよび制御方法
JP2009152183A (ja) * 2007-11-26 2009-07-09 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池、及びこの密閉型電池を用いた電池パックと、この電池パックを搭載した電子機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2315776A1 (fr) * 1975-06-24 1977-01-21 Europ Accumulateurs Procede et dispositif de controle d'une batterie d'accumulateurs
JP3750318B2 (ja) * 1997-11-14 2006-03-01 日産自動車株式会社 モジュール充放電器
US6118250A (en) * 1998-02-20 2000-09-12 Qualcomm Incorporated Power supply assembly for hand-held communications device
EP1120846A4 (en) * 1999-07-23 2005-03-30 Mitsubishi Electric Corp CELL AND INSPECTION METHOD
CN100370646C (zh) * 2002-08-29 2008-02-20 松下电器产业株式会社 检验二次电池前驱体的方法和装置以及采用该检验方法制造二次电池的方法
JP2005151679A (ja) 2003-11-14 2005-06-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池の電圧調整方法
JP4389758B2 (ja) 2004-11-04 2009-12-24 日産自動車株式会社 セル電圧バラツキ異常検出装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4053824A (en) * 1975-07-30 1977-10-11 Compagnie Europeenne D'accumulateurs S.A. Method and device for checking a storage battery
JPH0675027A (ja) * 1992-05-14 1994-03-18 Sanyo Denki Co Ltd 蓄電池電源の寿命判定方法及び装置
JP2001196102A (ja) * 1999-10-25 2001-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池制御装置
JP2001313087A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Sanyo Electric Co Ltd パック電池の劣化検出方法
JP2005062028A (ja) * 2003-08-14 2005-03-10 Panasonic Ev Energy Co Ltd 二次電池の電圧補正方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
JP2005195604A (ja) * 2005-02-02 2005-07-21 Toyota Motor Corp 組電池の異常判定装置および異常判定方法
JP2007309839A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Fuji Electric Systems Co Ltd 組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラム
JP2008186591A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd リチウム二次電池及び組電池
WO2008096771A1 (ja) * 2007-02-08 2008-08-14 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. 蓄電装置の異常検出装置及び方法
JP2009059504A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Sony Corp 電池パックおよび制御方法
JP2009152183A (ja) * 2007-11-26 2009-07-09 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池、及びこの密閉型電池を用いた電池パックと、この電池パックを搭載した電子機器

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012098212A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池異常予見システム
JP2013195129A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Toshiba Corp 二次電池装置および二次電池装置の異常検出方法
JP2014059174A (ja) * 2012-09-14 2014-04-03 Mitsubishi Electric Corp インピーダンス検出システム及び監視システム及びその監視システムを備えた監視機能付リチウム二次電池
JP2016090416A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 日立化成株式会社 蓄電池状態監視システム、蓄電池状態監視方法、および蓄電池状態監視プログラム
US10215813B2 (en) 2014-11-06 2019-02-26 Hitachi Chemical Company, Ltd. Storage battery state monitoring system, storage battery state monitoring method, and storage battery state monitoring program
JP7046481B2 (ja) 2015-11-02 2022-04-04 三星電子株式会社 バッテリ管理方法及びバッテリ管理装置
KR20170051059A (ko) * 2015-11-02 2017-05-11 삼성전자주식회사 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치
JP2017092028A (ja) * 2015-11-02 2017-05-25 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. バッテリ管理方法及びバッテリ管理装置
KR102559199B1 (ko) * 2015-11-02 2023-07-25 삼성전자주식회사 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치
WO2018167888A1 (ja) * 2017-03-15 2018-09-20 株式会社東芝 蓄電池の劣化予測装置、蓄電池システム、方法及びプログラム
JPWO2018167888A1 (ja) * 2017-03-15 2019-06-27 株式会社東芝 蓄電池の劣化予測装置、蓄電池システム、方法及びプログラム
JPWO2019058613A1 (ja) * 2017-09-21 2021-01-14 古河電気工業株式会社 充電可能電池短絡予測装置および充電可能電池短絡予測方法
CN111108403A (zh) * 2017-09-21 2020-05-05 古河电气工业株式会社 可充电电池短路预测装置和可充电电池短路预测方法
US12061241B2 (en) 2017-09-21 2024-08-13 Furukawa Electric Co., Ltd. Rechargeable battery short circuit early detection device and rechargeable battery short circuit early detection method
US11624787B2 (en) 2017-09-21 2023-04-11 Furukawa Electric Co., Ltd. Rechargeable battery short circuit early detection device and rechargeable battery short circuit early detection method
WO2019058613A1 (ja) * 2017-09-21 2019-03-28 古河電気工業株式会社 充電可能電池短絡予測装置および充電可能電池短絡予測方法
JP2020169984A (ja) * 2019-04-03 2020-10-15 トランスポーテーション アイピー ホールディングス,エルエルシー エネルギー貯蔵システムのための偏差検出システム
JP7270573B2 (ja) 2019-04-03 2023-05-10 トランスポーテーション アイピー ホールディングス,エルエルシー エネルギー貯蔵システムのための偏差検出システム
US11965936B2 (en) 2019-09-11 2024-04-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery diagnosis apparatus and method
CN114127570A (zh) * 2020-01-22 2022-03-01 株式会社Lg新能源 电池诊断系统、电力系统以及电池诊断方法
CN114127570B (zh) * 2020-01-22 2023-10-20 株式会社Lg新能源 电池诊断系统、电力系统以及电池诊断方法
JP7364160B2 (ja) 2020-01-22 2023-10-18 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー診断システム、電力システム及びバッテリー診断方法
JP2022540403A (ja) * 2020-01-22 2022-09-15 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリー診断システム、電力システム及びバッテリー診断方法
JP7439340B2 (ja) 2021-01-19 2024-02-27 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーシステム診断装置及び方法

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