JP2022080183A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の電池セル３０を含む組電池において、充電深度が他の電池セルよりも大きい第１の電池セルが他の電池セルよりも劣化度が大きいことを検出する電池モジュール１を提供する。
【解決手段】
電池モジュール１は、複数の電池セル３０が直列接続されている組電池３と、複数の電池セル３０の充電深度を均等化処理するＢＭＳ４と、を含む組電池システム２と、均等化処理前の組電池３の第１のインピーダンス特性と、均等化処理後の基準電池セル３２の第２の基準インピーダンス特性と、を測定するための測定回路５と、第１のインピーダンス特性と第２の基準インピーダンス特性と、を用いて充電深度が他の電池セルよりも大きい第１の電池セルが他の電池セルよりも劣化度が大きいことを、検出するプロセッサと、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数の電池セルが直列接続されている組電池を具備する電池モジュールに関する。

携帯機器、電動工具および電気自動車等に、充放電可能な二次電池を含む電池モジュールが用いられている。二次電池として、小型で大容量のリチウムイオン電池等が注目されている。

電池モジュールは、複数の電池セルを直列に接続した組電池とすることで、所望の出力電圧を得ている。さらに、所定の出力電圧が得られる組電池を並列接続することで、所望の電流容量を得ている。また、所望の電流容量が得られるように複数の電池セルを並列接続した電池セットを、直列に接続し所望の出力電圧を得ている組電池もある。

組電池を構成する複数の電池セルは、時間経過および充放電の繰り返しにより劣化するが、それぞれの電池セルの劣化度を示す容量維持率（ＳＯＨ: State Of Health）は、同じではない。組電池の充電時にＳＯＨが小さい（劣化度が大きい）電池セルは、他の電池セルよりも早く、充電深度（ＳＯＣ：Stake Of Charge)が大きくなるために、過充電されるおそれがある。

このため、複数の電池セルのそれぞれのＳＯＣを測定し、例えば、ＳＯＣの大きな電池セルの電荷を放電することによって、複数の電池セルのＳＯＣを均等化処理するバランサーを含む組電池が用いられている。

ここで、ある電池セルの充電深度が他の電池セルよりも大きくなる原因は、劣化度が大きいことだけでなく、他の要因も考えられる。このため、ＳＯＣが大きい電池セルの劣化度異常を検出することが重要である。

特開２０１３－２９４１１号公報には、組電池の複数の電池セルの劣化度を評価するために、それぞれの電池セルを、それぞれのインピーダンス演算部と接続した測定装置が開示されている。

しかし、複数の電池セルのそれぞれに対応した複数のインピーダンス演算部を具備する測定装置は、構成が複雑となるために高価である。

特開２０１３－２９４１１号公報

本発明の実施形態は、複数の電池セルを含む組電池において、充電深度が他の電池セルよりも大きい電池セルの劣化度が他の電池セルよりも大きいことを検出する簡単な構成の電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の実施形態の電池モジュールは、複数の電池セルが直列接続されている組電池と、前記複数の電池セルの充電深度を均等化処理するバランサーと、を含む組電池システムと、前記均等化処理の前の前記組電池の第１のインピーダンス特性または前記均等化処理の後の前記組電池の第２のインピーダンス特性と、前記均等化処理の前の前記組電池のいずれかの電池セルである基準電池セルの第１の基準インピーダンス特性または前記均等化処理の後の前記基準電池セルの第２の基準インピーダンス特性と、を測定するための測定回路と、前記第１のインピーダンス特性または前記第２のインピーダンス特性と、前記第１の基準インピーダンス特性または前記第２の基準インピーダンス特性と、を用いて、前記複数の電池セルのうち充電深度が他の電池セルよりも大きい第１の電池セルが、前記他の電池セルよりも劣化度が大きいことを検出するプロセッサと、を具備する。

本発明の実施形態によれば、複数の電池セルを含む組電池において、充電深度が他の電池セルよりも大きい電池セルの劣化度が他の電池セルよりも大きいことを検出する簡単な構成の電池モジュールを提供できる。

第１実施形態の電池モジュールの構成図である。 電池のナイキストプロットの一例である。 第１実施形態の電池モジュールの評価方法のフローチャートである。 第１実施形態の電池モジュールのナイキストプロットの一例である。 第１実施形態の電池モジュールのナイキストプロットの一例である。 第１実施形態の電池モジュールのインピーダンス特性変化率の一例である。 第１実施形態の電池モジュールのインピーダンス特性変化率の一例である。 第１実施形態の電池モジュールのナイキストプロットの一例である。 第１実施形態の電池モジュールのナイキストプロットの一例である。 第１実施形態の電池モジュールのインピーダンス特性変化率の一例である 第１実施形態の変形例１の電池モジュールの評価方法のフローチャートである。 第１実施形態の変形例２の電池モジュールの評価方法のフローチャートである。 第１実施形態の変形例２の電池モジュールのナイキストプロットの一例である 第１実施形態の変形例２の電池モジュールのナイキストプロットの一例である 第２実施形態の電池モジュールの構成図である。

＜第１実施形態＞
＜電池モジュールの構成＞
図１に示すように、本実施形態の電池モジュール１は、組電池システム２と、測定回路５と、ＰＣＳ（パワーコンディショニングシステム）７と、ＥＭＳ（エネルギーマネジメントシステム）６と、を具備する。電池モジュール１は、図示しない負荷、例えば、電気自動車の駆動回路と接続され、駆動電力を出力する。

以下の説明において、各実施形態に基づく図面は、模式的なものであり構成要素の図示を省略することがある。例えば、組電池システム２、および測定回路５の、内部配線の一部は図示していない。

ＰＣＳ７は、組電池システム２に電力を供給する。ＥＭＳ６は、電池モジュール１を制御するプロセッサである。ＢＭＳ４は、組電池システム２を制御する。

組電池システム２は、組電池３と、バランサーを含むＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）４を有する。組電池３は、４個の電池セル３１～２３が直列接続されて構成されている。以下、複数の電池セル３１～３４のそれぞれを電池セル３０という。電池セル３０は、リチウムイオン電池セルであり、リチウムイオンを吸蔵／放出する正極と、電解質と、セパレータと、リチウムイオンを吸蔵／放出する負極と、を有する。

ＢＭＳ４のバランサーは、複数の電池セル３０のそれぞれの充電深度を測定するとともに、複数の電池セル３０の充電深度（ＳＯＣ）を均等化処理する。バランサーは、それぞれの電池セル３０の電圧を測定する電圧計４１と、それぞれの電池セル３０の電荷を放電するための抵抗４２と、放電スイッチ４３と、を有する。図示しないＢＭＳ４のプロセッサは、均等化処理の制御も行う。抵抗４２には、一般的な抵抗や電子負荷装置を用いる。

測定回路５は、組電池３のインピーダンス特性、および、複数の電池セル３０の１つである電池セル３２のインピーダンス特性を測定するために用いられる。以下、インピーダンスが測定される電池セルを基準電池セルという。基準電池セルは、電池セル３１～３４のいずれでもよい。測定回路５は、交流電圧信号を出力する高周波電源５９と、組電池３に印加される電圧を測定する電圧計５１と、電池セル３２に印加される電圧を測定する電圧計５３と電流を測定する電流計５２と、を含む。インピーダンス特性を測定するための電圧計５１、５３は、充電深度を取得するための電圧を測定する電圧計４１よりも高精度である。ＰＣＳ７がインピーダンス特性の測定に使用可能な高周波電流を出力可能な場合には、高周波電源５９は不要である。また、ＢＭＳ４がＥＭＳ６の行う制御の一部をおこなってもよい。逆に、ＥＭＳ６がＢＭＳの行う制御の少なくとも一部をおこなってもよい。

＜インピーダンス測定＞
インピーダンス特性は、例えば、交流インピーダンス法により測定される。交流インピーダンス法では、例えば、電池セル３０に対し直流電圧に微小な交流電圧信号（測定信号）を重畳させた信号を印加し、応答信号からインピーダンス特性を測定する。交流インピーダンス測定法は、印加する信号電圧が小さいので、測定対象の電池セル３０（組電池３）の状態を変化させることなくインピーダンス特性を測定できる。

直流電圧成分は、測定する電池セル３０の電圧程度に設定される。また、重畳する交流電圧成分は、電池セル３０の特性に影響を与えない程度の電圧に設定される。なお重畳する交流電圧成分は、電池セル３０の特性に影響を与えない程度の電圧に設定される交流電流を用いても良い。

周波数掃引法では、測定信号の周波数を高い周波数から低い周波数へ掃引し、所定の周波数間隔で、各周波数における電池セル３０のインピーダンス特性を測定する。

例えば、インピーダンス特性の測定は以下の条件にて行われる。なお、バイアス電圧は組電池３の電圧である。すなわち、電池モジュール１は組電池システム２の使用時にも交流インピーダンス測定が可能である。

周波数測定範囲：０．０１Ｈｚ～１００ｋＨｚ
電圧振幅：５ｍＶ
バイアス電圧：１２Ｖ
温度：２５℃

図２に電池の周波数掃引法によるインピーダンス特性の例を示す。測定されたインピーダンスは、実数軸（Ｚ’）をインダクタンス（抵抗成分）、虚数軸（Ｚ’’）をリアクタンス（通常は容量性）とする複素平面図に表示したナイキストプロット（コールコールプロット）で示される。図２に示すように、測定周波数を高周波から低周波に変化させていくと、時計回りに半円を含むインピーダンス（Ｚ’、Ｚ’’）の軌跡であるナイキストプロットが得られる。

ナイキストプロットは、インダクタンス領域（領域Ａ）と、２つの半円形が重畳した電荷移動反応領域（領域Ｂ）と、イオン拡散領域（領域Ｃ）とに区分される。インダクタンス領域（領域Ａ）は例えば１００ｋＨｚ以上の高周波領域である。

なお、インピーダンス特性の測定方法は、周波数掃引法に限られるものではない。例えば、測定信号として基本周波数ｆ１の矩形波を用いて、高調波成分（２ｆ１、３ｆ１、、）が含まれている応答信号をフーリエ変換することで、複数の周波数（ｆ１、２ｆ１，３ｆ１、、、）のインピーダンス特性を測定してもよい。または、複数の周波数の信号が重畳された測定信号を用いてインピーダンス特性を測定してもよい。もちろん、周波数の異なる複数の測定信号を用いてインピーダンス特性を測定してもよい。

＜電池モジュールの評価方法＞
次に、図３に示すフローチャートに沿って、電池モジュール１の評価方法について詳細に説明する。なお、他の電池セルよりもＳＯＣが大きく、均等化処理において放電対象となる電池セルを第１の電池セルという。

以下、基準電池セル以外の電池セルが第１の電池セルである組電池Ａ、Ｂ、および、基準電池セルが第１の電池セルである組電池Ｃ、組電池Ｄについて、順に、説明する。組電池Ａ、Ｃは、全ての電池セルのＳＯＨが、いずれも１００％である。組電池Ｂ、Ｄは、第１の電池セルのＳＯＨが８０％であり、他の電池セルのＳＯＨが１００％である。

＜組電池Ａ、Ｂ＞
最初に組電池Ａ、Ｂについて説明する。

＜ステップＳ１１０＞ＳＯＣ測定ステップ
ＥＭＳ６の制御によって、ＰＣＳ７から電力が出力されることによって、組電池３が充電される。充電中、または充電終了後に、ＢＭＳ４は、複数の電池セル３０のＳＯＣを測定する。電池セル３０のＳＯＣは、電圧計４１を用いて測定される。

＜ステップＳ１２０＞ＳＯＣばらつき判定ステップ
ＢＭＳ４は、複数の電池セル３０のＳＯＣのばらつきが、予め定められている所定範囲を超えているか判定する。例えば、電池セル３１のＳＯＣが１００％であり、電池セル３２、３３、３４のＳＯＣが８０％であり、所定範囲が１５％だった場合には、ＢＭＳ４は、「ばらつきあり（ＹＥＳ）」と判定する。そして、電池セル３２が第１の電池セルとなる。

ばらつきが所定範囲内の場合（ＮＯ）には、組電池３は、通常の放電処理に移行する。

＜ステップＳ１３０＞第１のインピーダンス測定ステップ
測定回路５の高周波電源５９が、組電池３に所定の周波数、例えば、１００ｋＨｚ～０．０１Ｈｚの正弦波の測定信号を印加し、インピーダンス特性（第１のインピーダンス特性）を取得する。インピーダンス特性は、測定回路５の電圧計５１、電流計５２を用いて行われる。第１のインピーダンス特性は、均等化処理前の組電池のインピーダンス特性である。

インピーダンス特性は温度の影響が大きいため、測定回路５は、組電池３に配設されている温度センサ（不図示）により測定温度も取得することが好ましい。そして、測定回路５のデータを処理するプロセッサであるＥＭＳ６は、温度によってインピーダンス特性を補正することが好ましい。

＜ステップＳ１４０＞均等化処理ステップ
ＢＭＳ４は、第１の電池セルである電池セル３１（ＳＯＣ１００％）の電荷を放電することによって、複数の電池セル３０のＳＯＣを均等化処理する。

ＢＭＳ４は、電池セル３１に接続されているスイッチ４３をＯＮ（導通）とし、電池セル３２から抵抗４２に電流を流す。電池セル３１の電荷は、抵抗４２の熱エネルギーに変換される。電池セル３１のＳＯＣが、他の電池セル３２、３３、３４のＳＯＣと同じ（８０％）になるまで、電池セル３１の電荷が放電される。

＜ステップＳ１５０＞第２の基準（2nd ref.)インピーダンス測定ステップ
測定回路５の高周波電源５９が基準電池セルである電池セル３２に測定信号を印加し、ＥＭＳ６はインピーダンス特性（第２の基準インピーダンス特性）を取得する。第２の基準インピーダンス特性は、均等化処理後の基準電池セルのインピーダンス特性である。
＜ステップＳ６０＞インピーダンス特性の変化検出ステップ

図４に、組電池Ａのナイキストプロット（第１のインピーダンス特性）と、基準電池セル（電池セル３１）の第２の基準インピーダンス特性を４倍したナイキストプロットと、を示す。

第１のインピーダンス特性と（第２の基準インピーダンス特性×４）との間に大きな相違は見られない。

次に、図５に、組電池３Ｂのナイキストプロット（第１のインピーダンス特性）と、基準電池セル（電池セル３１）の第２の基準インピーダンス特性を４倍したナイキストプロットと、を示す。

第１のインピーダンス特性と（第２の基準インピーダンス特性×４）とは、周波数１０Ｈｚ以下において、顕著に異なっている。

図４および図５から明らかなように、第１のインピーダンス特性と、第２の基準インピーダンス特性とを比較することによって、ＳＯＣが１００％だった第１の電池セル（電池セル３１）が、他の電池セル３２、３３、３４よりもＳＯＨも小さいか（劣化度が大きいか）否かが検出できる。

例えば、ＥＭＳ６は、第１のインピーダンス特性、第２の基準インピーダンス特性、および、ＳＯＨデータを、それぞれが含む複数の組電池の過去履歴データを用いて、ＡＩにマシーンラーニングを行い、ＡＩ判定を行ってもよい。

ＥＭＳ６は、第１のインピーダンス特性、第２の基準インピーダンス特性、および、ＳＯＨデータを、それぞれが含む複数の組電池のビッグデータを用いて、ＡＩに、ニューラルネットワークよるディープラーニングを行い、ＡＩ判定を行う。

ＡＩ判定よりも簡単に定量的に検出するためには、インピーダンス特性変化率、例えば、第１のインピーダンス特性に対する第２の基準インピーダンス特性の相違率を取得することが好ましい。もちろん、第２の基準インピーダンス特性に対する第１のインピーダンス特性の相違率を取得してもよい。

インピーダンス特性としてリアクタンスＺ｀｀を用いる場合には、例えば、以下の式を用いて、リアクタンス相違率を取得する。均等化処理前の組電池のリアクタンスが、第１のリアクタンスであり、均等化処理後の基準電池セルのリアクタンスが、第２の基準リアクタンスである。ＡＢＳは絶対値を示す。

リアクタンス相違率（％） ＝ ＡＢＳ（（第１のリアクタンス－第２の基準リアクタンス×４）／第１のリアクタンス）×１００

図６に均等化処理前後の組電池Ａ、組電池Ｂのリアクタンス相違率を示す。

組電池Ｂは組電池Ａと異なり、電荷移動領域である周波数１０Ｈｚにおいて、リアクタンス相違率が大きなピークを有している。

＜ステップＳ７０、Ｓ８０＞ＳＯＨ判定ステップ、警告ステップ
ＥＭＳ６は、インピーダンス特性の相違が所定範囲以上であるかを判定する。組電池Ｂは、第１の電池セル（電池セル３２）のＳＯＨが８０％であったため、電荷移動領域（１０Ｈｚ）におけるリアクタンス相違率Ｍが、イオン拡散領域（０．１Ｈｚ）におけるリアクタンス相違率Ｄの５００％以上であった。

例えば、ＥＭＳ６は、リアクタンス相違率Ｍが、リアクタンス相違率Ｄの２００％以上の場合に、第１の電池セル（電池セル３２）の劣化度が、他の電池セル３１、３３、２４の劣化度よりも大きいことを警告する。警告は、音、表示、または、ランプの点灯等によって行われる。

ランプの点灯によって警告する場合、リアクタンス相違率Ｍとリアクタンス相違率Ｄとの比に基づいて、ンプの色を変えてもよい。例えば、第１の電池セル（電池セル３２）の劣化度が使用上、問題の無いレベルの場合には、緑色のランプを点灯し、第１の電池セルの少しの劣化が確認された場合には黄色のランプを点灯し、第１の電池セルの交換が必要なレベルの場合には、赤色のランプを点灯する。

例えば、ＥＭＳ６が、ＢＭＳに警告信号を送って、組電池ステム２に警告が表示されてもよい。

なお、インピーダンス特性としては、実数成分（レジスタンス）Ｚ’、虚数成分（リアクタンス）Ｚ’’、位相角θ、および、インピーダンス絶対値｜Ｚ｜の少なくともいずれかである。

インピーダンス特性として位相角（偏角）θを用いる場合には、例えば、以下の式を用いて、位相角変化率を取得する。均等化処理前の組電池の位相角が、第１の位相角であり、均等化処理後の基準電池セルの位相角が、第２の基準位相角である。ＡＢＳは絶対値を示す。

位相角変化率（％） ＝ ＡＢＳ（（第１の位相角－第２の基準位相角）／第１の位相角）×１００

図７に示すように、組電池Ｂは組電池Ａと異なり、周波数１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下の電荷移動領域において、位相角変化率が大きなピークを有している。

＜組電池Ｃ、組電池Ｄ＞
次に、基準電池セル３２が他の電池セル３１、３３、３４よりもＳＯＣが大きい第１の電池セルであった組電池Ｃ、組電池Ｄについて説明する。

組電池Ｃ、Ｄは、組電池Ａ、Ｂと、評価方法が同じである。

図８に示す組電池Ｃの２つのナイキストプロットは、図９に示す組電池Ｄの２つのナイキストプロットよりも、大きな相違がある。

図１０に示すように、リアクタンス相違率を用いた検出方法でも、組電池Ｃ、Ｄの相違は顕著である。

組電池Ｃ、組電池Ｄにおいても、組電池Ａ、組電池Ｂと同じ方法を用いることによって、第１の電池セル（電池セル３２）の劣化度が、他の電池セル３１、３３、２４の劣化度よりも大きいことを、検出できる。

以上の説明のように、ナイキストプロットによる評価方法では、インピーダンス特性は、レジスタンスＺ’およびリアクタンスＺ’’である。リアクタンス変化率による評価方法では、インピーダンス特性は、測定周波数に対応したリアクタンスである。３つ以上のインピーダンス特性を組み合わせてもよい。もちろん、２つ以上の評価方法を組み合わせてもよい。インピーダンスの逆数であるアドミッタンスを用いて評価してもよい。

バランサーの動作は、ＳＯＣが大きい電池セル３０の電荷を抵抗４２によって放電するパッシブ方式だけでなく、ＳＯＣが大きい電池セル３０の電荷をＳＯＣが小さい電池セルに回生するアクティブ方式でもよい。

なお、電荷移動領域における１つの第１の測定周波数およびイオン拡散領域における１つの第２の測定周波数のインピーダンス特性だけが測定されてもよい。例えば、電荷移動領域である周波数が５Ｈｚのインピーダンス特性およびイオン拡散領域である周波数が０．１Ｈｚのインピーダンス特性だけを用いても、ＳＯＨが他の電池セルよりも大きかった第１の電池セル（電池セル３２）が、他の電池セル３１、３３、３４よりもＳＯＨも小さいか（劣化度が大きいか）否かが検出できる。

＜第１実施形態の変形例１＞
図１１は、本変形の電池モジュールの評価方法のフローチャートである。図３のフローチャートと同じ動作のステップ（例えば、Ｓ２１０）の説明は省略する。

本変形例の電池モジュールでは、ＥＭＳ６は、測定回路５を用いて、第２のインピーダンス特性と第１の基準（1st ref.)インピーダンス特性とを測定する。ステップＳ２３０において測定される第１の基準インピーダンス特性は、均等化処理（Ｓ２４０）前の基準電池セルのインピーダンス特性である。ステップＳ２５０において測定される第２のインピーダンス特性は、均等化処理後の組電池のインピーダンス特性である。

ステップＳ２６０において、プロセッサであるＥＭＳ６は、第２のインピーダンス特性と第１の基準インピーダンス特性とを用いて、ＳＯＣが他の電池セルよりも大きい電池セルの劣化度が他の電池セルよりも大きいことを検出する。

変形例１の電池モジュールが、第１実施形態の電池モジュールと同じ方法を用いることによって、第１の電池セルの劣化度が、他の電池セルの劣化度よりも大きいことを、検出できることは言うまでも無い。

＜第１実施形態の変形例２＞
図１２は、本変形の電池モジュールの評価方法のフローチャートである。図３のフローチャートと同じ動作のステップ（例えばＳ３１０）の説明は省略する。

本変形例の電池モジュールでは、ＥＭＳ６は、測定回路５を用いて、第２のインピーダンス特性と第２の基準インピーダンス特性とを測定する。ステップＳ３４０で測定される第２の基準インピーダンス特性は、均等化処理（ステップＳ３３０）後の基準電池セルのインピーダンス特性である。ステップＳ３５０で測定される第２のインピーダンス特性は、均等化処理後の組電池のインピーダンス特性である。ステップＳ３４０とステップＳ３５０の順序は逆でもよい。

ステップＳ３６０において、プロセッサであるＥＭＳ６は、第２のインピーダンス特性と第２の基準インピーダンス特性とを用いて、ＳＯＣが他の電池セルよりも大きい電池セルの劣化度が他の電池セルよりも大きいことを検出する。

図１３は組電池Ａのコールコールプロットであり、図１４は組電池Ｂのコールコールプロットである。

変形例２の電池モジュールは、第１実施形態の電池モジュールと同じ方法を用いることによって、第１の電池セルの劣化度が、他の電池セルの劣化度よりも大きいことを、検出できる。

＜第２実施形態＞
図１５は、本実施形態の電池モジュール１Ａの構成図である。

電池モジュール１Ａでは、基準電池セルは、測定回路５Ａに含まれている電池セル３５である。電池セル３５は、電池セル３１～３４と略同じ構成である。電池セル３５は、電池セル３１～３４と直列接続されているため、電池セル３１～３４、３５を、電池モジュール１Ａでは１つの組電池と見なすことができる。言い替えれば、基準電池セル３５は、組電池の基準電池セル３５以外の電池セル３１～３４とは着脱自在の別体である。

電池モジュール１Ａは、汎用の組電池システム２の構成を変更することなく、組電池システム２に測定回路５Ａ、ＥＭＳ６、およびＰＣＳ７を接続することによって構成されている。

図示しないが、電池セル３５も、ＥＭＳ６の制御によって、電荷を放電するための抵抗を有している。電池モジュール１Ａでは、均等化処理は、ＥＭＳ６とＢＭＳ４との協調制御によって行われる。

また、組電池と基準電池セルとの、例えば、リアクタンスの比較においては、組電池のリアクタンスと（基準電池セルのリアクタンス×５）とが比較されることは言うまでも無い。

実施形態の電池モジュールは、４個または５個の電池セルが直列接続されている組電池を具備していた。しかし、組電池が含む電池セル３０の数は、２以上であるが、上限は例えば５０である。

なお、実施形態の電池モジュールでは、複数の電池セルが、他の電池セルよりもＳＯＣが大きく、均等化処理において複数の電池セルの電荷が放電された場合であっても、少なくともいずれかの電池セルの劣化度が他の電池セルよりも大きいことを検出できる。

それぞれの電池セル３０が、複数の電池セルが並列に接続されて構成されていても良い。この構成では、インピーダンス特性等は、並列接続された電池セルの平均値として測定される。また、それぞれの電池セル３０が、複数の電池セルが直列に接続されて構成されていても良い。この場合ではインピーダンス特性等は、直列接続された電池セルの和として測定される。

電圧計４１が、すべての電池セルに接続されていなくてもよい。その場合には、電圧計ごとの電圧のみ測定が可能である。

複数の組電池が並列接続されている電池モジュールの場合には、それぞれの組電池のインピーダンス特性を測定するための、回路切替スイッチを有していることが好ましい。

実施形態の電池モジュールの電池セルは、その原理からリチウムイオン電池セルに限られるものではなく、他の二次電池セル、例えば、リチウムポリマー電池セル、または、リチウム硫黄電池セルでもよいし、固体電解質を有する全固体型電池セルでもよい。また、組電池は、隣り合う電池セルが、正極と負極とが共通の集電体を有するバイポーラ電池でもよいし、バイポーラ全固体電池でもよい。

また、組電池の構造は、積層型、巻回型、コイン型、および、ラミネート型のいずれでもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変、例えば、実施形態の構成要素の組み合わせが可能である。

１、１Ａ…電池モジュール
２…組電池システム
３…組電池
５、５Ａ…測定回路
６…プロセッサ（ＥＭＳ）
３０（３１～３４）…電池セル
４０…ＢＭＳ
４１…電圧計
４２…抵抗
４３…スイッチ
５１…電圧計
５２…電流計
５９…高周波電源

Claims (6)

1. 複数の電池セルが直列接続されている組電池と、前記複数の電池セルの充電深度を均等化処理するバランサーと、を含む組電池システムと、
   前記均等化処理の前の前記組電池の第１のインピーダンス特性または前記均等化処理の後の前記組電池の第２のインピーダンス特性と、前記均等化処理の前の前記組電池のいずれかの電池セルである基準電池セルの第１の基準インピーダンス特性または前記均等化処理の後の前記基準電池セルの第２の基準インピーダンス特性と、を測定するための測定回路と、
   前記第１のインピーダンス特性または前記第２のインピーダンス特性と、前記第１の基準インピーダンス特性または前記第２の基準インピーダンス特性と、を用いて、前記複数の電池セルのうち充電深度が他の電池セルよりも大きい第１の電池セルの劣化度が、前記他の電池セルの劣化度よりも大きいことを検出するプロセッサと、を具備することを特徴とする電池モジュール。
2. 前記測定回路は、前記第１のインピーダンス特性と前記第２の基準インピーダンス特性とを測定し、
   前記プロセッサは、前記第１のインピーダンス特性と前記第２の基準インピーダンス特性とを用いて検出することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記測定回路は、前記第２のインピーダンス特性と前記第１の基準インピーダンス特性とを測定し、
   前記プロセッサは、前記第２のインピーダンス特性と前記第１の基準インピーダンス特性とを用いて検出することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記測定回路は、前記第２のインピーダンス特性と前記第２の基準インピーダンス特性とを測定し、
   前記プロセッサは、前記第２のインピーダンス特性と前記第２の基準インピーダンス特性とを用いて検出することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
5. 前記基準電池セルは、前記組電池の前記基準電池セル以外の電池セルとは着脱自在の別体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
6. 前記第１のインピーダンス特性、前記第２のインピーダンス特性、前記第１の基準インピーダンス特性、および、前記第２の基準インピーダンス特性は、レジスタンス、リアクタンス、インピーダンス絶対値および位相角の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電池モジュール。

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