JP2018078025A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回収された際にリユースされ得る組電池を搭載した電動車両に関する。 The present invention relates to an electric vehicle equipped with an assembled battery that can be reused when collected.
近年、モータを駆動源とする電気自動車、モータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両などの電動車両が多く用いられている。これらの電動車両では、モータに電力を供給すると共に、モータを発電機として動作させた際の発電電力を充電する充放電可能な二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池である。電動車両に搭載される二次電池は、組電池の形で搭載されることが多い。組電池とは、例えば、複数の単電池からなる電池ブロックを複数組み合わせて構成した電池である。 In recent years, electric vehicles such as an electric vehicle using a motor as a drive source and a hybrid vehicle using a motor and an engine as a drive source are often used. These electric vehicles are equipped with a chargeable / dischargeable secondary battery that supplies electric power to the motor and charges the generated electric power when the motor is operated as a generator. The secondary battery is, for example, a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. A secondary battery mounted on an electric vehicle is often mounted in the form of an assembled battery. The assembled battery is, for example, a battery configured by combining a plurality of battery blocks including a plurality of single cells.
組電池（二次電池）は、充放電を繰り返すことにより劣化する。そのため、適当な時期に組電池は電動車両から取り外され、電動車両には新たな組電池が取り付けられる。また、電動車両が廃車等になった際にも組電池は電動車両から取り外される。取り外された組電池のいくつかは、再利用の為に回収される。 An assembled battery (secondary battery) deteriorates by repeated charge and discharge. Therefore, the assembled battery is removed from the electric vehicle at an appropriate time, and a new assembled battery is attached to the electric vehicle. The assembled battery is also removed from the electric vehicle when the electric vehicle becomes a scrapped vehicle or the like. Some of the removed assembled batteries are collected for reuse.
組電池の再利用には、主に、リユース、リビルト、及びリサイクルがある。リユースの場合は、回収された組電池が、出荷検査を経て、そのままリユース製品として出荷される。リビルトの場合は、回収された組電池が、一旦、電池ブロック単位又は単電池単位に分解され、分解された電池ブロック又は単電池のうちそのまま利用可能なものが組み合わされ、新たな組電池が製造される。新たに製造された組電池は、出荷検査を経て、リビルト製品として出荷される。リサイクルの場合は、組電池は分解されて再資源化される。 The reuse of the assembled battery mainly includes reuse, rebuild, and recycle. In the case of reuse, the collected assembled battery is shipped as a reuse product after undergoing a shipping inspection. In the case of rebuilding, the collected assembled battery is once disassembled into battery block units or single cell units, and the disassembled battery blocks or single cells that can be used as they are are combined to produce a new assembled battery. Is done. The newly manufactured assembled battery is shipped as a rebuilt product after shipping inspection. In the case of recycling, the assembled battery is disassembled and recycled.
特許文献１には、回収された組電池の単電池毎の電圧、内部抵抗、単電池間の電圧ばらつき、単電池間の内部抵抗ばらつき等に基づいて、回収された組電池のリユース、リビルト、及びリサイクルの選別を行うことが開示されている。 In Patent Document 1, based on voltage, internal resistance, voltage variation between single cells, internal resistance variation among single cells, etc., the collected battery is reused, rebuilt, And recycle sorting is disclosed.
ところで、回収された組電池がリユース可能であるかを判断する為には、例えば、組電池の電池ブロック毎の電池特性を調べた上で、全ての電池ブロックの電池特性が予め定められた基準を満たすか否かの確認が必要があり、多くの工数やコストが掛かっている。 By the way, in order to determine whether the collected assembled battery can be reused, for example, after checking the battery characteristics of each battery block of the assembled battery, the battery characteristics of all the battery blocks are determined in advance. It is necessary to confirm whether or not the condition is satisfied, and it takes a lot of man-hours and costs.
そこで、本発明は、回収された組電池がリユース可能であるかの判断結果を簡易に得られるようにすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to easily obtain a determination result as to whether or not a collected assembled battery can be reused.
本発明の電動車両は、複数の電池ブロックからなる組電池が搭載された電動車両であって、前記組電池が回収された際に、当該組電池がリユース可能であるかを判断するための情報を記憶部に記憶する制御部、を備え、前記制御部は、前記電池ブロック毎の電池電圧と、電池電流と、電池温度と、電池内圧とに基づいて、前記電池ブロック毎の電池特性を算出し、当該電池特性を前記情報として前記記憶部に記憶するか、又は、算出された全ての前記電池ブロックの前記電池特性が予め定められた基準を満たすかを判定した判定結果を前記情報として前記記憶部に記憶し、所定時間の間隔で前記算出を行うことで、前記記憶部の前記情報を更新する、ことを特徴とする。 The electric vehicle of the present invention is an electric vehicle equipped with an assembled battery composed of a plurality of battery blocks, and information for determining whether the assembled battery can be reused when the assembled battery is collected. A control unit that stores a battery characteristic in each storage block based on a battery voltage, a battery current, a battery temperature, and a battery internal pressure for each battery block. The battery characteristic is stored in the storage unit as the information, or a determination result that determines whether the battery characteristics of all the calculated battery blocks satisfy a predetermined criterion is used as the information. The information stored in the storage unit is updated by performing the calculation at intervals of a predetermined time.
本発明によれば、電動車両の使用時に、組電池がリユース可能であるかを判断するための情報が記憶部に記憶される為、組電池が回収された際に、記憶部にあるその情報を読み出すことで、組電池がリユース可能であるかの判断結果を簡易に得ることができる。 According to the present invention, when the electric vehicle is used, information for determining whether the assembled battery can be reused is stored in the storage unit. Therefore, when the assembled battery is collected, the information in the storage unit is stored. Can be easily obtained as a result of determining whether the assembled battery can be reused.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１には、本実施形態の電動車両１０に搭載された電池システム１２の構成の一例が示されている。本実施形態の電動車両１０は、ハイブリッド車両や電気自動車等である。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述するモータジェネレータに加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述するモータジェネレータだけを備えている。 FIG. 1 shows an example of the configuration of the battery system 12 mounted on the electric vehicle 10 of the present embodiment. The electric vehicle 10 of this embodiment is a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like. The hybrid vehicle includes an engine or a fuel cell as a power source for running the vehicle, in addition to a motor generator described later. The electric vehicle includes only a motor generator described later as a power source for running the vehicle.
図１に示すように、本実施形態の電池システム１２は、組電池１６と、監視ユニット２４と、電流センサ２６と、温度センサ２８と、圧力センサ３０と、記憶部２０を内部に有する制御部１８とを備えている。また、本実施形態では、図２を用いて後述するように、電池パックが、組電池１６と制御部１８と記憶部２０とを含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the battery system 12 of the present embodiment includes a battery pack 16, a monitoring unit 24, a current sensor 26, a temperature sensor 28, a pressure sensor 30, and a control unit having a storage unit 20 therein. 18. In the present embodiment, as will be described later with reference to FIG. 2, the battery pack includes the assembled battery 16, the control unit 18, and the storage unit 20.
組電池１６は、複数の電池ブロック１４が電気的に直列に接続された状態で構成されており、各電池ブロック１４は複数の単電池（不図示）から構成されている。単電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が用いられる。図１に示すように、組電池１６は、正極ライン３２と負極ライン３４とを介してインバータ３６に接続されている。インバータ３６は、組電池１６の直流電力を交流電力に変換して車両駆動用のモータジェネレータ３８を駆動する。また、モータジェネレータ３８が発電した交流電力はインバータ３６によって直流電力に変換されて組電池１６に充電される。 The assembled battery 16 is configured with a plurality of battery blocks 14 electrically connected in series, and each battery block 14 includes a plurality of single cells (not shown). As the single battery, for example, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery is used. As shown in FIG. 1, the assembled battery 16 is connected to an inverter 36 via a positive electrode line 32 and a negative electrode line 34. The inverter 36 converts the DC power of the assembled battery 16 into AC power and drives a motor generator 38 for driving the vehicle. Further, AC power generated by the motor generator 38 is converted into DC power by the inverter 36 and charged to the assembled battery 16.
監視ユニット２４は、組電池１６の各電池ブロック１４の端子間電圧（電池電圧）を検出し、検出された各電池ブロック１４の電池電圧を制御部１８に出力する。 The monitoring unit 24 detects the inter-terminal voltage (battery voltage) of each battery block 14 of the assembled battery 16 and outputs the detected battery voltage of each battery block 14 to the control unit 18.
電流センサ２６は、組電池１６に流れる電流を検出して、検出結果を制御部１８に出力する。本実施形態では、電池ブロック１４が直列に接続されている為、各電池ブロック１４に流れる電流（電池電流）は同じであり、電流センサ２６で検出される電流である。 The current sensor 26 detects the current flowing through the assembled battery 16 and outputs the detection result to the control unit 18. In the present embodiment, since the battery blocks 14 are connected in series, the current (battery current) flowing through each battery block 14 is the same and is a current detected by the current sensor 26.
温度センサ２８は、組電池１６の各電池ブロック１４の電池温度を検出して、検出結果を制御部１８に出力する。温度センサ２８は、電池ブロック１４毎に設けられることが好ましいが、近接する複数の電池ブロック１４で１つの温度センサ２８が設けられていても良い。また、単電池毎に温度センサ２８が設けられていても良く、その場合には、電池ブロック１４の電池温度として、各単電池の検出値を平均して用いるか、または、最も高い検出値を用いても良い。 The temperature sensor 28 detects the battery temperature of each battery block 14 of the assembled battery 16 and outputs the detection result to the control unit 18. The temperature sensor 28 is preferably provided for each battery block 14, but one temperature sensor 28 may be provided by a plurality of adjacent battery blocks 14. In addition, a temperature sensor 28 may be provided for each unit cell. In that case, the detected value of each unit cell is used as the battery temperature of the battery block 14 on average, or the highest detected value is used. It may be used.
圧力センサ３０は、組電池１６の各単電池の内部圧力を検出して、検出結果を制御部１８に出力する。圧力センサ３０は、例えば、すべての単電池に設けられる。そして、制御部１８において、電池ブロック１４毎に各単電池の検出値を平均したもの、または、最も高い検出値を取得し、それを電池ブロック１４の内部圧力（電池内圧）として用いる。 The pressure sensor 30 detects the internal pressure of each unit cell of the assembled battery 16 and outputs the detection result to the control unit 18. The pressure sensor 30 is provided in, for example, all single cells. Then, in the control unit 18, the average of the detection values of the individual cells for each battery block 14 or the highest detection value is acquired and used as the internal pressure (battery internal pressure) of the battery block 14.
制御部１８は、マイクロプロセッサを含み、プログラムを実行することによって、各センサによって取得された電池ブロック１４毎の電池電圧、電池電流、電池温度、及び電池内圧に基づいて、電池ブロック１４毎の電池特性を算出する。本実施形態では、後述するように、電池パックが回収された際に、組電池１６がリユース可能であるかを判断するための情報としての電池特性を、制御部１８が算出する。なお、本実施形態の電池特性は、内部抵抗値、負極リザーブ量、正極ダメージ積算量、及び高内圧頻度であり、これらの詳細については後述する。 The control unit 18 includes a microprocessor, and by executing a program, the battery for each battery block 14 is based on the battery voltage, battery current, battery temperature, and battery internal pressure for each battery block 14 acquired by each sensor. Calculate the characteristics. In the present embodiment, as described later, when the battery pack is collected, the control unit 18 calculates battery characteristics as information for determining whether the assembled battery 16 can be reused. The battery characteristics of the present embodiment are an internal resistance value, a negative electrode reserve amount, a positive electrode damage integrated amount, and a high internal pressure frequency, and details thereof will be described later.
制御部１８は算出された電池特性を制御部１８内にある記憶部２０に記憶し、所定周期ＴＣで電池特性の算出を行うことで、記憶部２０にある電池特性を更新する。なお、記憶部２０は、例えば、不揮発性メモリである。 The control unit 18 stores the calculated battery characteristic in the storage unit 20 in the control unit 18, and updates the battery characteristic in the storage unit 20 by calculating the battery characteristic at a predetermined cycle TC. The storage unit 20 is, for example, a nonvolatile memory.
図２は、電池パック２２の構成の一例と、回収された電池パック２２の組電池がリユース可能かを判断する際の構成の一例とを示す図である。図２では、図１に示した部材と同一の部材には、同一の符号を付してある。図２に示すように、電池パック２２は、組電池１６と、制御部１８と、制御部１８内にある記憶部２０とを含んで構成されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the battery pack 22 and an example of a configuration for determining whether the assembled battery of the collected battery pack 22 can be reused. In FIG. 2, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the battery pack 22 includes an assembled battery 16, a control unit 18, and a storage unit 20 in the control unit 18.
組電池１６は充放電を繰り返すことにより劣化するため、電池パック２２が適当な時期に電動車両１０から取り外され、新たな電池パック２２が電動車両１０に取り付けられる。また、電動車両１０が廃車等になった際にも電池パック２２が電動車両１０から取り外される。そして、取り外された電池パック２２は回収され、例えば、図２に示すように、診断機４０が電池パック２２に接続され、診断機４０によって電池パック２２内の組電池１６がリユース可能かが判断される。なお、リユースとは、組電池１６がそのまま再利用されることである。 Since the assembled battery 16 deteriorates due to repeated charging and discharging, the battery pack 22 is removed from the electric vehicle 10 at an appropriate time, and a new battery pack 22 is attached to the electric vehicle 10. The battery pack 22 is also removed from the electric vehicle 10 when the electric vehicle 10 becomes a scrapped vehicle or the like. Then, the removed battery pack 22 is collected. For example, as shown in FIG. 2, the diagnostic device 40 is connected to the battery pack 22, and the diagnostic device 40 determines whether the assembled battery 16 in the battery pack 22 can be reused. Is done. The reuse means that the assembled battery 16 is reused as it is.
上記したように、本実施形態では、組電池１６がリユース可能であるかを判断するための情報（電池ブロック１４毎の電池特性）が記憶部２０に記憶される。これは、電動車両１０の使用時において行われる。よって、図２に示すように、電池パック２２が回収された際に、診断機４０は、記憶部２０にあるその情報を読み出すことで、簡易に組電池１６がリユース可能かを判断することができる。具体的には、診断機４０は、電池パック２２の記憶部２０に記憶されている電池ブロック１４毎の電池特性を読み出し、全ての電池ブロック１４の電池特性が予め定められた基準を満たすかを判定し、それが満たされている場合にはリユース可能であると判断することができる。 As described above, in the present embodiment, information for determining whether or not the assembled battery 16 can be reused (battery characteristics for each battery block 14) is stored in the storage unit 20. This is performed when the electric vehicle 10 is used. Therefore, as shown in FIG. 2, when the battery pack 22 is collected, the diagnostic device 40 can easily determine whether the assembled battery 16 can be reused by reading out the information stored in the storage unit 20. it can. Specifically, the diagnostic device 40 reads the battery characteristics for each battery block 14 stored in the storage unit 20 of the battery pack 22 and determines whether the battery characteristics of all the battery blocks 14 satisfy a predetermined standard. It can be determined that it can be reused if it is satisfied.
また、後述するように、電動車両１０の使用時において、制御部１８が、全ての電池ブロック１４の電池特性が予め定められた基準を満たすかを判定し、その判定結果を記憶部２０に記憶する場合には、電池パック２２が回収された際に、診断機４０は記憶部２０からその判定結果を読み出すだけで、リユース可能かを判断することできる。 Further, as will be described later, when the electric vehicle 10 is used, the control unit 18 determines whether the battery characteristics of all the battery blocks 14 satisfy a predetermined standard, and stores the determination result in the storage unit 20. In this case, when the battery pack 22 is collected, the diagnostic device 40 can determine whether or not the battery pack 22 can be reused simply by reading the determination result from the storage unit 20.
次に、電動車両１０の使用時に、制御部１８が行う電池ブロック１４毎の電池特性の算出について説明する。図３は、本実施形態の制御部１８が行う電池特性の算出及び記憶の処理の流れの一例を示すフローチャートである。制御部１８は、所定周期（所定時間の間隔）ＴＣで図３のフローを実行する。 Next, calculation of battery characteristics for each battery block 14 performed by the control unit 18 when the electric vehicle 10 is used will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of battery characteristic calculation and storage processing performed by the control unit 18 of the present embodiment. The control unit 18 executes the flow of FIG. 3 at a predetermined cycle (interval of predetermined time) TC.
図３に示すように、まず、Ｓ１００で、制御部１８は、各センサによって得られた電池ブロック１４毎の電池電圧、電池電流、電池温度、及び電池内圧を取得する。具体的には、Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）個の電池ブロック１４の各々の電池電圧Ｖｂｉ、電池電流Ｉｂｉ、電池温度Ｔｂｉ、及び電池内圧Ｐｂｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）を取得する。ここで、ｉは電池ブロック１４の識別番号を表しており、以降説明する内部抵抗値Ｒｉ、負極リザーブ量ＭＲｉ、正極板ダメージ積算量ＰＤｉ、高内圧頻度ＰＦｉのｉも同じである。 As shown in FIG. 3, first, in S100, the control unit 18 obtains the battery voltage, battery current, battery temperature, and battery internal pressure for each battery block 14 obtained by each sensor. Specifically, the battery voltage Vbi, the battery current Ibi, the battery temperature Tbi, and the battery internal pressure Pbi (i = 0 to N−1) of each of the N (where N is an integer of 2 or more) battery blocks 14 are calculated. get. Here, i represents the identification number of the battery block 14, and the same applies to the internal resistance value Ri, the negative electrode reserve amount MRi, the positive electrode plate damage integrated amount PDi, and the high internal pressure frequency PFi described later.
制御部１８は、例えば、各センサから検出結果を取得したタイミングで、その検出結果を、一旦、記憶部２０に記憶しておき、Ｓ１００のタイミングでそれらを記憶部２０から読み出すことで、電池電圧Ｖｂｉ、電池電流Ｉｂｉ、電池温度Ｔｂｉ、及び電池内圧Ｐｂｉを取得する。 For example, the control unit 18 temporarily stores the detection result in the storage unit 20 at the timing when the detection result is acquired from each sensor, and reads out the detection result from the storage unit 20 at the timing of S100. Vbi, battery current Ibi, battery temperature Tbi, and battery internal pressure Pbi are acquired.
次に、Ｓ１０２で、制御部１８は、電池ブロック１４毎に内部抵抗値Ｒｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）を算出する。内部抵抗値Ｒｉは、例えば、１つの電池ブロック１４に対して複数の電池電圧Ｖｂｉ及び電池電流Ｉｂｉを取得し、それらを電圧・電流座標上にプロットし、プロットされた各点に沿って一次近似式を求め、この近似式で表される直線の傾きを内部抵抗値Ｒｉとして算出する。なお、内部抵抗値Ｒｉは電池が劣化すると高い値となる。 Next, in S <b> 102, the control unit 18 calculates an internal resistance value Ri (i = 0 to N−1) for each battery block 14. The internal resistance value Ri is obtained by, for example, obtaining a plurality of battery voltages Vbi and battery currents Ibi for one battery block 14, plotting them on the voltage / current coordinates, and performing a linear approximation along each plotted point. The equation is obtained, and the slope of the straight line represented by this approximate equation is calculated as the internal resistance value Ri. The internal resistance value Ri becomes a high value when the battery deteriorates.
次に、Ｓ１０４で、制御部１８は、電池ブロック１４毎に負極リザーブ量ＭＲｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）を算出する。ニッケル水素電池等からなる単電池では、負極の容量を正極の容量よりも大きくして、単電池の放電容量を正極の容量に制限させ、過充電時及び過放電時において単電池の内圧が上昇することを抑制している。負極を正極と対比して、充電可能な過剰な未充電部分を充電リザーブ量と言い、放電可能な過剰な充電部分を放電リザーブ量と言い、これら充電リザーブ量と放電リザーブ量とを合わせて負極リザーブ量と言う。負極リザーブ量は、単電池の放電容量と相関関係があり、単電池の劣化によって放電容量が低下すると、負極リザーブ量が低下する。よって、負極リザーブ量は、電池の劣化度合いを示す指標となる。本実施形態では、電池ブロック１４毎に、この負極リザーブ量ＭＲｉを算出する。負極リザーブ量ＭＲｉは、電池温度と負極リザーブ量の増減量との対応関係を予め記憶部２０に記憶しておき、電池温度Ｔｂｉを用いて、対応する負極リザーブ量の増減量を取得し、初期の負極リザーブ量に対して、取得された負極リザーブ量の増減量を積算していくことで算出できる。具体的な負極リザーブ量の算出方法については、特開２０１４−８７２１８号公報に開示されている。 Next, in S <b> 104, the control unit 18 calculates a negative electrode reserve amount MRi (i = 0 to N−1) for each battery block 14. For single cells such as nickel metal hydride batteries, the negative electrode capacity is made larger than the positive electrode capacity, and the discharge capacity of the single battery is limited to the positive electrode capacity, and the internal pressure of the single cell increases during overcharge and overdischarge. To suppress. Compared with the positive electrode, the excessive uncharged portion that can be charged is called the charge reserve amount, the excessive charged portion that can be discharged is called the discharge reserve amount, and the charge reserve amount and the discharge reserve amount are combined to form the negative electrode. It is called reserve amount. The negative electrode reserve amount has a correlation with the discharge capacity of the unit cell, and when the discharge capacity decreases due to deterioration of the unit cell, the negative electrode reserve amount decreases. Therefore, the negative electrode reserve amount is an index indicating the degree of deterioration of the battery. In the present embodiment, the negative electrode reserve amount MRi is calculated for each battery block 14. For the negative electrode reserve amount MRi, the correspondence relationship between the battery temperature and the increase / decrease amount of the negative electrode reserve amount is stored in the storage unit 20 in advance, and the increase / decrease amount of the corresponding negative electrode reserve amount is acquired by using the battery temperature Tbi. It can be calculated by integrating the obtained increase / decrease amount of the negative electrode reserve amount with respect to the negative electrode reserve amount. A specific method for calculating the negative electrode reserve amount is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-87218.
次に、Ｓ１０６で、制御部１８は、電池ブロック１４毎に正極板ダメージ積算量ＰＤｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）を算出する。ニッケル水素電池等からなる単電池は、正極板が、正極活物質や導電材（例えば、コバルト）を含んでいる正極活物質層を有している。単電池は、使用により、正極活物質層の導電材が電解液中に溶出し、導電材の量が減少し、正極板の導電性が低下する。正極板の導電性が低下すると、電池の出力性能が低下してしまう。すなわち、導電材の電解液への溶出量、換言すれば、正極板のダメージ積算量（正極板ダメージ積算量）が、電池の劣化度合いを示す。本実施形態では、電池ブロック１４毎に、この正極板ダメージ積算量ＰＤｉを算出する。正極板ダメージ積算量ＰＤｉは、電池電圧Ｖｂｉと、電池電流Ｉｂｉと、電池温度Ｔｂｉとを用いて正極板ダメージ量を算出し、算出された正極板ダメージ量を積算していくことで算出できる。具体的な正極板ダメージ積算量の算出方法については、特開２０１６−９１９７８号公報に開示されている。 Next, in S <b> 106, the control unit 18 calculates the positive electrode plate damage integrated amount PDi (i = 0 to N−1) for each battery block 14. In a single cell made of a nickel metal hydride battery or the like, the positive electrode plate has a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material or a conductive material (for example, cobalt). When the unit cell is used, the conductive material of the positive electrode active material layer elutes into the electrolytic solution, the amount of the conductive material decreases, and the conductivity of the positive electrode plate decreases. When the conductivity of the positive electrode plate is lowered, the output performance of the battery is lowered. That is, the amount of elution of the conductive material into the electrolyte solution, in other words, the damage integrated amount of the positive electrode plate (positive electrode damage integrated amount) indicates the degree of deterioration of the battery. In the present embodiment, the positive electrode plate damage integrated amount PDi is calculated for each battery block 14. The positive electrode plate damage accumulation amount PDi can be calculated by calculating the positive electrode plate damage amount using the battery voltage Vbi, the battery current Ibi, and the battery temperature Tbi, and integrating the calculated positive electrode plate damage amount. A specific method for calculating the positive electrode plate damage integrated amount is disclosed in JP-A-2006-91978.
次に、Ｓ１０８で、制御部１８は、電池ブロック１４毎に高内圧頻度ＰＦｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）を算出する。具体的には、制御部１８は、電池ブロック１４毎に、過去一定期間内に所定周期Δｔで検出された電池内圧Ｐｂｉを記憶部２０に記憶しておき、Ｓ１０８のタイミングで、電池ブロック１４毎に、その過去一定期間内の電池内圧Ｐｂｉの各々と閾値Ｐｔｈとを比較し、閾値Ｐｔｈ以上であった電池内圧Ｐｂｉの数をカウントする。そして、制御部１８は、そのカウントした値を高内圧頻度ＰＦｉとする。後述するように、組電池１６の劣化が進んでいない初期段階では、組電池１６の端側に位置する電池ブロック１４の高内圧頻度ＰＦｉが最も高くなり、劣化が進んだ段階では、組電池１６の中央付近に位置する電池ブロック１４の高内圧頻度ＰＦｉが最も高くなる。 Next, in S108, the control unit 18 calculates the high internal pressure frequency PFi (i = 0 to N−1) for each battery block 14. Specifically, for each battery block 14, the control unit 18 stores the battery internal pressure Pbi detected at a predetermined period Δt in the past fixed period in the storage unit 20, and at each timing of S108, Further, each of the battery internal pressures Pbi in the past fixed period is compared with the threshold value Pth, and the number of battery internal pressures Pbi that are equal to or higher than the threshold value Pth is counted. And the control part 18 makes the counted value the high internal pressure frequency PFi. As will be described later, the high internal pressure frequency PFi of the battery block 14 located on the end side of the assembled battery 16 becomes the highest at the initial stage where the deterioration of the assembled battery 16 has not progressed, and at the stage where the deterioration has progressed, the assembled battery 16 The high internal pressure frequency PFi of the battery block 14 located in the vicinity of the center is the highest.
次に、Ｓ１１０で、制御部１８は、算出された電池ブロック１４毎の電池特性（内部抵抗値Ｒｉ、負極リザーブ量ＭＲｉ、正極板ダメージ積算量ＰＤｉ、及び高内圧頻度ＰＦｉ）を、記憶部２０に記憶する。 Next, in S110, the control unit 18 stores the calculated battery characteristics (internal resistance value Ri, negative electrode reserve amount MRi, positive electrode plate damage integrated amount PDi, and high internal pressure frequency PFi) for each battery block 14. To remember.
以上説明した処理を、制御部１８が所定周期ＴＣで実行することにより、記憶部２０には、電池ブロック１４毎の劣化度合いが反映された電池特性が記憶される。 When the control unit 18 executes the process described above at a predetermined cycle TC, the storage unit 20 stores battery characteristics reflecting the degree of deterioration for each battery block 14.
次に、電池パック２２が電動車両１０から取り外され、回収された際に行われる組電池１６がリユース可能であるかを判断するための処理について説明する。図２を用いて前述したように、この処理は、例えば、診断機４０が電池パック２２と接続され、診断機４０が記憶部２０に記憶された電池ブロック１４毎の電池特性を読み出し、それらの電池特性を用いて診断機４０が行う。図４は、本実施形態における診断機４０が行う組電池１６がリユース可能であるかを判断するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Next, a process for determining whether or not the assembled battery 16 can be reused when the battery pack 22 is removed from the electric vehicle 10 and collected will be described. As described above with reference to FIG. 2, for example, the diagnosis device 40 is connected to the battery pack 22, and the diagnosis device 40 reads the battery characteristics for each battery block 14 stored in the storage unit 20. The diagnostic machine 40 uses the battery characteristics. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a flow of processing for determining whether or not the assembled battery 16 performed by the diagnostic machine 40 according to the present embodiment can be reused.
図４に示すように、まず、Ｓ２００で、診断機４０は、電池ブロック１４毎の内部抵抗値Ｒｉの全てが第１所定値以下かを確認する。すなわち、全ての電池ブロック１４の内部抵抗値Ｒｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）が予め定めた基準を満たしているかを確認する（Ｓ２００）。そして、Ｓ２００がＮｏの場合は、組電池１６はリユース不可能と判断し、Ｓ２１０で、リビルト又はリサイクルすべきと判断し、処理を終了する。なお、リビルトとは、回収された組電池１６が、一旦、電池ブロック１４単位又は単電池単位に分解され、分解された電池ブロック１４又は単電池のうちそのまま利用可能なものが組み合わされ、新たな組電池が製造されることである。また、リサイクルとは、組電池１６が分解されて再資源化されることである。 As shown in FIG. 4, first, in S200, the diagnostic device 40 confirms whether all of the internal resistance values Ri for each battery block 14 are equal to or less than the first predetermined value. That is, it is confirmed whether the internal resistance values Ri (i = 0 to N−1) of all the battery blocks 14 satisfy a predetermined standard (S200). If S200 is No, it is determined that the assembled battery 16 cannot be reused. In S210, it is determined that the battery should be rebuilt or recycled, and the process ends. The rebuilding means that the collected assembled battery 16 is once disassembled into battery block 14 units or single cell units, and the disassembled battery blocks 14 or single cells that are usable as they are are combined. An assembled battery is to be manufactured. Recycling means that the assembled battery 16 is disassembled and recycled.
一方、Ｓ２００がＹｅｓの場合は、Ｓ２０２に進む。Ｓ２０２で、診断機４０は、電池ブロック毎の負極リザーブ量ＭＲｉの全てが第２所定値以上かを確認する。すなわち、全ての電池ブロック１４の負極リザーブ量ＭＲｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）が予め定めた基準を満たしているかを確認する（Ｓ２０２）。そして、Ｓ２０２がＮｏの場合は、組電池１６はリユース不可能と判断し、Ｓ２１０で、リビルト又はリサイクルすべきと判断し、処理を終了する。一方、Ｓ２０２がＹｅｓの場合は、Ｓ２０４に進む。 On the other hand, when S200 is Yes, it progresses to S202. In S202, the diagnostic device 40 confirms whether all of the negative electrode reserve amount MRi for each battery block is equal to or greater than the second predetermined value. That is, it is confirmed whether the negative electrode reserve amount MRi (i = 0 to N−1) of all the battery blocks 14 satisfies a predetermined standard (S202). If S202 is No, it is determined that the assembled battery 16 cannot be reused. In S210, it is determined that the battery should be rebuilt or recycled, and the process ends. On the other hand, when S202 is Yes, it progresses to S204.
Ｓ２０４で、診断機４０は、電池ブロック１４毎の正極板ダメージ積算量ＰＤｉの全てが第３所定値以下かを確認する。すなわち、全ての電池ブロック１４の正極板ダメージ積算量ＰＤｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）が予め定めた基準を満たしているかを確認する（Ｓ２０４）。そして、Ｓ２０４がＮｏの場合は、組電池１６はリユース不可能と判断し、Ｓ２１０で、リビルト又はリサイクルすべきと判断し、処理を終了する。一方、Ｓ２０４がＹｅｓの場合は、Ｓ２０６に進む。 In S204, the diagnostic machine 40 checks whether all of the positive electrode plate damage integrated amounts PDi for each battery block 14 are equal to or less than the third predetermined value. That is, it is confirmed whether the positive electrode plate damage integrated amount PDi (i = 0 to N−1) of all the battery blocks 14 satisfies a predetermined standard (S204). If S204 is No, it is determined that the assembled battery 16 cannot be reused. In S210, it is determined that it should be rebuilt or recycled, and the process ends. On the other hand, if S204 is Yes, the process proceeds to S206.
Ｓ２０６で、診断機４０は、端側の電池ブロック１４の高内圧頻度ＰＦｉが、中央付近の電池ブロック１４の高内圧頻度ＰＦｉよりも高いかを確認する。 In S206, the diagnostic machine 40 checks whether the high internal pressure frequency PFi of the battery block 14 on the end side is higher than the high internal pressure frequency PFi of the battery block 14 near the center.
ここで、電池ブロック１４の高内圧頻度と組電池１６の劣化との関係について説明する。図５（Ａ）は、組電池１６の劣化が進んでいない初期段階での各電池ブロック１４の高内圧頻度の一例を示した図であり、図５（Ｂ）は、組電池１６の劣化が進んだ段階での各電池ブロック１４の高内圧頻度の一例を示した図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）において、Ｂ（ｉ）（ｉ＝０〜Ｎ−１）は各電池ブロック１４を表している。また、図５（Ａ）及び（Ｂ）には、Ｂ（０）からＢ（Ｎ−１）まで連続的に電池ブロック１４が配置されることで、Ｂ（０）とＢ（Ｎ−１）が最も端に配置され、Ｂ（Ｎ／２）が中央に配置された組電池１６における高内圧頻度ＰＦｉが示されている。 Here, the relationship between the high internal pressure frequency of the battery block 14 and the deterioration of the assembled battery 16 will be described. FIG. 5A is a diagram showing an example of the high internal pressure frequency of each battery block 14 in the initial stage where the deterioration of the assembled battery 16 is not progressing, and FIG. It is the figure which showed an example of the high internal pressure frequency of each battery block 14 in the advanced stage. 5 (A) and 5 (B), B (i) (i = 0 to N−1) represents each battery block 14. 5A and 5B, the battery blocks 14 are continuously arranged from B (0) to B (N-1), so that B (0) and B (N-1). Is shown at the extreme end, and the high internal pressure frequency PFi in the assembled battery 16 in which B (N / 2) is arranged in the center is shown.
組電池１６の劣化が進んでいない初期段階では、端側に位置する電池ブロック１４が、冷えやすく、中央付近に位置する電池ブロック１４よりも電池温度が低くなり、内部抵抗値が高くなる。よって、図５（Ａ）に示すように、端側に位置する電池ブロック１４（Ｂ（０）及びＢ（Ｎ−１））の内圧が上がり易く、高内圧頻度が最も高くなる。組電池１６の使用を続けると、中央付近に位置する高温となる電池ブロック１４の劣化が進み、内圧が上がり易くなる。よって、図５（Ｂ）に示すように、中央付近に位置する電池ブロック１４（例えば、Ｂ（Ｎ／２））の高内圧頻度が最も高くなる。このように、組電池１６の劣化が進むと、高内圧頻度が最も高くなる電池ブロック１４は、端側に位置する電池ブロック１４から中央付近に位置する電池ブロック１４に変化する。そこで、本実施形態では、端側の電池ブロック１４（Ｂ（０）又はＢ（Ｎ−１））の高内圧頻度と、中央付近の電池ブロック１４（例えば、Ｂ（Ｎ／２））の高内圧頻度とを比較することで、組電池１６の劣化を確認する。 In the initial stage where the deterioration of the assembled battery 16 is not progressing, the battery block 14 located on the end side is easily cooled, the battery temperature is lower than the battery block 14 located near the center, and the internal resistance value is increased. Therefore, as shown in FIG. 5A, the internal pressure of the battery block 14 (B (0) and B (N-1)) located on the end side is likely to increase, and the high internal pressure frequency becomes the highest. If the use of the assembled battery 16 is continued, deterioration of the battery block 14 at a high temperature located near the center proceeds, and the internal pressure easily rises. Therefore, as shown in FIG. 5B, the high internal pressure frequency of the battery block 14 (for example, B (N / 2)) located near the center is the highest. As described above, when the deterioration of the assembled battery 16 progresses, the battery block 14 having the highest high internal pressure frequency changes from the battery block 14 located on the end side to the battery block 14 located near the center. Therefore, in the present embodiment, the high internal pressure frequency of the battery block 14 (B (0) or B (N-1)) on the end side and the high battery block 14 (eg, B (N / 2)) near the center are high. The deterioration of the assembled battery 16 is confirmed by comparing the internal pressure frequency.
なお、図４のＳ２０６のように、端側の電池ブロック１４の高内圧頻度が、中央付近の電池ブロック１４の高内圧頻度よりも高いかを確認するのではなく、例えば、中央付近の電池ブロック１４の高内圧頻度が所定値以下かを確認するようにしても良い。また、端側の電池ブロック１４の高内圧頻度から、中央付近の電池ブロック１４の高内圧頻度を差し引いた値が、所定値以上かを確認しても良い。また、複数の電池ブロック１４の高内圧頻度を、電池ブロック１４の位置に応じて重み付けして加重平均を求め、その加重平均の値を用いて上記した確認を行っても良い。 It should be noted that, instead of checking whether the high internal pressure frequency of the battery block 14 on the end side is higher than the high internal pressure frequency of the battery block 14 near the center as in S206 of FIG. 4, for example, the battery block near the center You may make it confirm whether the high internal pressure frequency of 14 is below a predetermined value. Moreover, you may confirm whether the value which deducted the high internal pressure frequency of the battery block 14 of the center from the high internal pressure frequency of the battery block 14 of an end side is more than predetermined value. Alternatively, the high internal pressure frequency of the plurality of battery blocks 14 may be weighted according to the position of the battery block 14 to obtain a weighted average, and the above-described confirmation may be performed using the weighted average value.
図４に戻って説明を続ける。Ｓ２０６がＮｏの場合は、組電池１６はリユース不可能と判断し、Ｓ２１０で、リビルト又はリサイクルすべきと判断し、処理を終了する。一方、Ｓ２０６がＹｅｓの場合は、Ｓ２０８に進み、リユース可能と判断し、処理を終了する。 Returning to FIG. 4, the description will be continued. If S206 is No, it is determined that the assembled battery 16 cannot be reused. In S210, it is determined that it should be rebuilt or recycled, and the process ends. On the other hand, when S206 is Yes, it progresses to S208, determines that reuse is possible, and complete | finishes a process.
以上が図４のフローの説明である。以上では、図４のフローを診断機４０が実行するとしたが、図４のフローを制御部１８が実行するとしても良い。すなわち、電動車両１０の使用時において、制御部１８が、電池ブロック１４毎の電池特性を算出した後（図３のＳ１０８の後）、続けて図４のフローを実行し、得られた判定結果（リユース可能か否かの判定結果）を、記憶部２０に記憶するとしても良い。この場合には、図４のフローは、図３のフローと同じく所定周期ＴＣで実行されることになり、記憶部２０には、組電池１６がリユース可能であるかを判断するための情報として、電池ブロック１４毎の電池特性ではなく、判定結果が記憶されることになる。このようにすると、電池パック２２が回収された際、診断機４０は記憶部２０からその判定結果を読み出すだけで、組電池１６がリユース可能か否かを判断することができる。 The above is the description of the flow of FIG. In the above, the diagnosis device 40 executes the flow of FIG. 4, but the control unit 18 may execute the flow of FIG. 4. That is, when the electric vehicle 10 is used, the control unit 18 calculates the battery characteristics for each battery block 14 (after S108 in FIG. 3), and subsequently executes the flow in FIG. (The determination result as to whether reuse is possible) may be stored in the storage unit 20. In this case, the flow of FIG. 4 is executed at a predetermined cycle TC as in the flow of FIG. 3, and the storage unit 20 has information for determining whether the assembled battery 16 can be reused. The determination result is stored instead of the battery characteristics for each battery block 14. In this way, when the battery pack 22 is collected, the diagnostic machine 40 can determine whether or not the assembled battery 16 can be reused simply by reading the determination result from the storage unit 20.
以上説明した本実施形態の電動車両１０は、電動車両１０に搭載された電池パック２２が回収された際に電池パック２２の組電池１６がリユース可能であるかを判断するための情報を、電動車両１０の使用時において、記憶部２０に記憶する。よって、電池パック２２が回収された際に、診断機４０が記憶部２０にあるその情報を読み出すことで、組電池１６がリユース可能であるかの判断結果を簡易に得ることができる。したがって、従来、この判断のために必要であった工数やコストを大幅に低減又は無くすことができる。また、電動車両１０に搭載された各センサから得られる電池電圧や電池電流等、また、それらから算出された電池特性をこの判断の為に活用することができ、高い精度の判断が可能となる。 The electric vehicle 10 of the present embodiment described above uses information for determining whether the assembled battery 16 of the battery pack 22 can be reused when the battery pack 22 mounted on the electric vehicle 10 is collected. When the vehicle 10 is used, it is stored in the storage unit 20. Therefore, when the battery pack 22 is collected, the diagnostic device 40 reads out the information stored in the storage unit 20, thereby easily obtaining a determination result as to whether the assembled battery 16 can be reused. Therefore, the number of steps and costs conventionally required for this determination can be greatly reduced or eliminated. In addition, the battery voltage and battery current obtained from each sensor mounted on the electric vehicle 10 and the battery characteristics calculated from them can be used for this determination, and a highly accurate determination can be made. .
以上説明した実施形態では、電池特性として、内部抵抗値、負極リザーブ量、正極ダメージ積算量、及び高内圧頻度の４つを用いた。しかし、電池特性として、これらの内のいずれか１つ、２つ又は３つを用いる実施形態であっても良い。また、これら以外の電池特性を用いる実施形態であっても良い。 In the embodiment described above, four battery characteristics are used: internal resistance value, negative electrode reserve amount, positive electrode damage integrated amount, and high internal pressure frequency. However, the embodiment using any one, two or three of these as battery characteristics may be used. Moreover, the embodiment using battery characteristics other than these may be used.
１０ 電動車両、１２ 電池システム、１４ 電池ブロック、１６ 組電池、１８ 制御部、２０ 記憶部、２２ 電池パック、２４ 監視ユニット、２６ 電流センサ、２８ 温度センサ、３０ 圧力センサ、３２ 正極ライン、３４ 負極ライン、３６ インバータ、３８ モータジェネレータ、４０ 診断機。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric vehicle, 12 Battery system, 14 Battery block, 16 Battery assembly, 18 Control part, 20 Storage part, 22 Battery pack, 24 Monitoring unit, 26 Current sensor, 28 Temperature sensor, 30 Pressure sensor, 32 Positive line, 34 Negative electrode Line, 36 Inverter, 38 Motor generator, 40 Diagnostic machine.
Claims (1)
前記組電池が回収された際に、当該組電池がリユース可能であるかを判断するための情報を記憶部に記憶する制御部、を備え、
前記制御部は、
前記電池ブロック毎の電池電圧と、電池電流と、電池温度と、電池内圧とに基づいて、前記電池ブロック毎の電池特性を算出し、当該電池特性を前記情報として前記記憶部に記憶するか、又は、算出された全ての前記電池ブロックの前記電池特性が予め定められた基準を満たすかを判定した判定結果を前記情報として前記記憶部に記憶し、
所定時間の間隔で前記算出を行うことで、前記記憶部の前記情報を更新する、
ことを特徴とする電動車両。 An electric vehicle equipped with an assembled battery composed of a plurality of battery blocks,
A controller that stores information for determining whether or not the assembled battery is reusable when the assembled battery is collected;
The controller is
Based on the battery voltage for each battery block, the battery current, the battery temperature, and the battery internal pressure, calculate the battery characteristics for each battery block, and store the battery characteristics as the information in the storage unit, Alternatively, the determination result of determining whether the battery characteristics of all the calculated battery blocks satisfy a predetermined standard is stored in the storage unit as the information,
Updating the information in the storage unit by performing the calculation at predetermined time intervals;
The electric vehicle characterized by the above-mentioned.
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