JP2023023826A - 二次電池の交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組電池の不良電池の交換をした場合に、端部の電池ブロックの電槽の壁面の強度低下を改善することができる二次電池の交換方法とすること。【解決手段】二次電池を１列に複数個積層して拘束し、複数個の当該二次電池を電気的に直列または並列に接続した組電池において、交換が必要と判定された不良二次電池を交換する二次電池の交換方法であって、前記組電池において不良二次電池を特定し、不良二次電池と特定された二次電池を除去する不良二次電池除去のステップ（Ｓ１２）と、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、少なくともその列方向の一端部に劣化の少ない良品二次電池を組み付ける良品電池組付けのステップ（Ｓ１４）とを備えたことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池の交換方法に係り、詳しくは、使用された組電池から不良電池を取り出したのち良品電池を組み付けて組電池を再利用する方法に関する。

従来より電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動機を備えたいわゆるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）において、電動機を駆動する際の主電源として二次電池が用いられている。その高いエネルギー密度や高い出力密度の点から、ＮｉＭＨ電池（ニッケル水素蓄電池）やリチウムイオン二次電池が使用されている。かかる電気自動車やハイブリッド車両に搭載される二次電池では、電動機に対して十分な高電圧や大電流を供給できるように、単電池を複数個直列又は並列に組み合わせた電池ブロックを形成する。そして、さらに複数の電池ブロック組み合わせて１つの組電池を構成している。このような組電池をケースに収容し、センサや制御装置を備えた電池パックとしたものを車載して用いている。

このような電池パックは、その使用環境が適切であれば長時間にわたり使用可能となるが、二次電池の個体差や二次電池を構成する部品のばらつき、環境温度などにより、組電池を構成する二次電池が、それぞれ個別に容量の低下などの劣化を生じる。組電池の中の一つの二次電池に異常が発生した場合には、二次電池の充放電のばらつきなどを生じ組電池本来の機能が発揮できず、システムの不具合に到る可能性も高い。そのため、従来から二次電池に異常が生じた場合には、これを検出した上、速やかに交換していた。

しかしながら、従来は、異常が生じた電池ブロックを単純に交換するだけであり、入れ換え後の組電池の性能が最適化されないという問題があった。
そこで、特許文献１には、以下のような組電池において異常が検出された一部の二次電池を交換する異常電池の交換方法が開示されている。

組電池は、一般的に列方向中央部の高温領域内の電池ブロックが電池温度が高く、端部は温度が低い。電池温度が高温度となると、二次電池内の内部抵抗が低下すると共に充電効率も低下する。そのため、組電池の中央部の電池ブロックは容量の低下を生じやすい。そこで、組電池を構成する二次電池に異常電池が発生した場合、これを新品電池と交換する際には、最も容量の低下の大きい中央部の電池ブロックと交換する。この為、新品電池を高温領域内に配置すれば、最も劣化した二次電池を新品電池と置き換えることで、これ以外の二次電池との機能差が縮小される。そのため、組電池を構成する二次電池間の性能のばらつきが小さくなるので、組電池の性能を最適化することができる。

特開２００３－１０９６７０号公報

しかしながら、二次電池は、密閉した電槽内部で副反応により気体が発生することがあり電槽の内圧が高まることがある。そのため、組電池の両端部のエンドプレートに接した電池ブロックは、列方向中央部に比較して拘束力が小さく電槽が膨張しやすく、組電池の使用により電槽の壁面の強度が低下することがある。

特許文献１のように組電池の両端部付近を除いた、電池温度が高く、温度差が無い高温領域内の位置に新品電池を配置すると、組電池の両端部の二次電池は交換されることがない。そのため、特許文献１のような異常電池の交換方法では、組電池の両端部の電槽の壁面の強度低下が改善されることがないという問題があった。

本発明の二次電池の交換方法が解決しようとする課題は、不良電池の交換をした場合に、組電池の端部の電槽の壁面の強度低下を改善することができる二次電池の交換方法とすることである。

上記課題を解決するため、本発明の二次電池の交換方法では、二次電池を１列に複数個積層して拘束し、複数個の当該二次電池を電気的に直列または並列に接続した組電池において、交換が必要と判定された不良二次電池を交換する二次電池の交換方法であって、前記組電池において不良二次電池を特定し、不良二次電池と特定された二次電池を除去する除去のステップと、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、少なくともその列方向の一端部に劣化の少ない良品二次電池を組み付ける補充のステップとを備えたことを特徴とする。

前記補充のステップにおいて、前記組電池の列方向の一端部側のみに劣化の少ない良品二次電池を組み付けてもよい。
また、前記補充のステップにおいて、前記組電池の列方向の両端部に劣化の少ない良品二次電池を組み付けるようにしてもよい。

さらに、前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、端部に配列した良品二次電池以外の二次電池を、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、最も劣化が少ない二次電池に隣接するように配置して組み付けるようにすることもできる。

また、前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、隣接する二次電池との容量の差があらかじめ設定した閾値より小さくなる良品二次電池を選択して組みつけることが望ましい。

また、前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、最も劣化が大きい二次電池との容量の差があらかじめ設定した閾値より小さくなる良品二次電池を選択して組み付けることも望ましい。

前記除去のステップにおいて、前記組電池の各二次電池毎に電圧を測定し、電圧があらかじめ設定された閾値を下回る場合に、その二次電池を不良二次電池と判断する電圧不良判断のステップとを備えることも望ましい。

前記除去のステップに先立ち前記二次電池の容量と、当該二次電池と隣接する良品二次電池との電圧差との相関関係を予め取得する電圧差データ取得のステップを備え、前記除去のステップにおいて、前記組電池の各二次電池毎に、電池容量を測定する容量測定のステップと、前記容量測定のステップにおいて測定した容量が、前記電圧差データに基づいて電圧差があらかじめ設定された閾値を超える容量以下である場合に前記二次電池を不良二次電池と判断する電圧差不良判断のステップを備えることも望ましい。

前記電圧差データを、マップ、テーブル、数式などからなる参照データとしてあらかじめ制御装置の記憶手段に記憶するとともに、前記制御装置は、前記除去のステップにおいて、当該参照データを参照して制御を行うようにしてもよい。

前記除去のステップにおいて、前記組電池の各二次電池毎に電池容量を測定し、電池容量があらかじめ設定された閾値を下回る場合に、その二次電池を不良二次電池と判断する容量不良判断のステップとを備えるようにしてもよい。

前記除去のステップに先立ち前記二次電池の容量と良品二次電池との容量差との相関関係を予め取得する容量差データ取得のステップと、前記除去のステップにおいて、前記組電池の各二次電池毎に、電池容量を測定する容量測定のステップと、前記容量測定のステップにおいて測定した容量が、前記容量差データに基づいて容量差があらかじめ設定された閾値を超える容量以下である場合に前記二次電池を不良二次電池と判断する容量差不良判断のステップとを備えるようにしてもよい。

前記容量差データを、マップ、テーブル、数式などからなる参照データとしてあらかじめ制御装置の記憶手段に記憶するとともに、前記制御装置は、前記除去のステップにおいて、当該参照データを参照して制御を行うようにしてもよい。

前記良品二次電池が、未使用の二次電池であるのも望ましい。
前記組電池は、前記二次電池を制御する制御装置を備え、前記二次電池は、前記制御装置が制御する単位である複数の単電池からなる電池ブロックを単位として制御されるようにしてもよい。

前記二次電池がアルカリ二次電池である場合に好適に実施できる。

本発明の二次電池の交換方法によれば、不良電池の交換をした場合に、組電池の端部の電槽の壁面の強度低下を改善することができる。

組電池の構成を示す模式図。 使用された電池の容量の低下の例を示す概念図。 組電池の電池ブロックの交換の手順を示すフローチャート。 使用された二次電池の電池容量と、良品二次電池との電圧差との関係を示すグラフ。 使用された二次電池の電池容量と、良品二次電池との容量差との関係を示すグラフ。 本実施形態の二次電池の交換の手順を示す組電池の模式図。（ａ）不良二次電池と判断された電池ブロックＢ６～Ｂ９。（ｂ）不良二次電池を除去した状態の組電池１。（ｃ）不良二次電池が除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態。（ｄ）良品電池を組み付けた状態。 別の実施形態の二次電池の交換の手順を示す模式図。（ａ）不良二次電池と判断された電池ブロックＢ６～Ｂ９。（ｂ）不良二次電池を除去した状態の組電池１。（ｃ）不良二次電池が除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態。（ｄ）良品電池を組み付けた状態。 別の実施形態の二次電池の交換の手順を示す模式図。（ａ）不良二次電池と判断された電池ブロックＢ１、Ｂ２と、Ｂ１３、Ｂ１４。（ｂ）不良二次電池を除去した状態の組電池１。（ｃ）不良二次電池が除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態。（ｄ）良品電池を組み付けた状態。 本実施形態のニッケル水素蓄電池の構成を示す部分断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の二次電池の交換方法を、ニッケル水素蓄電池である複数の電池ブロックＢ１～Ｂ１４からなる組電池１における電池ブロックＢの交換方法の第１の実施形態を一例に図１～９を参照して説明する。

＜電池ブロックＢ＞
ニッケル水素蓄電池などの二次電池は、繰り返し充放電が可能であり、精密電子機器から車両の動力源まで幅広く使用される。精密電子機器であれば、単電池が使用されることも多く、電池が劣化した場合は単電池を丸ごと交換する。一方、車載用の二次電池では、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン二次電池が用いられる。これらは、車両の駆動のため高電圧・高電流が要求され、多数の単電池が直列、並列に接続された組電池として使用されている。冒頭で述べたように、二次電池は、電池自体のばらつきだけでなく、置かれた環境温度などで劣化に差が出る。組電池１自体の性能が低下した場合に組電池１全体を交換するのは、劣化していない単電池などを無駄にする。一方多数の単電池を個別に監視・制御・交換するのは煩雑である。

そこで、本実施形態の二次電池では、一定数の単電池を「電池ブロックＢ」として、監視・制御・交換の単位として扱う。組電池は、電池ブロックＢの単位で制御・交換するようにしている。本実施形態では、一例としてニッケル水素蓄電池を例に、複数の単電池（例えば６個）を一体電槽に収容した電池モジュールを複数スタックしたものを、電池ブロックＢとしている。

＜組電池１＞
図１は、本実施形態の組電池１の構成を示す模式図である。車載用の組電池１を備えた電池パック（不図示）は、制御の単位を構成する複数の電池ブロックＢを備える。例えば本実施形態の組電池１では、電池ブロックＢ１～Ｂ１４の１４個の電池ブロックＢを備える。なお、説明においては、特に区別しない場合は、「電池ブロックＢ」という。

電池ブロックＢ１～Ｂ１４は、順にスタックされ、その列方向の両端に電池ブロックＢ１～Ｂ１４を列方向に挟むようにエンドプレート１１がそれぞれ配置される。エンドプレート１１は、硬質の板状の部材で、電池ブロックＢを押圧する。組電池１には２本の拘束ロッド１２が電池ブロックＢの積層方向に、電池ブロックＢ１～Ｂ１４を幅方向で挟むように配置される。拘束ロッド１２の両端はエンドプレート１１を貫通する。拘束ロッド１２の両端はねじが切ってあり、エンドプレート１１を貫通した先端に拘束ナット１３が螺合されて、エンドプレート１１を押圧する。このため、電池ブロックＢ１～Ｂ１４は、一対のエンドプレート１１に挟持されて圧力受けながら拘束される。図示を省略したが、これらの電池ブロックＢ１～Ｂ１４は直列又は並列に電気的に接続され、１つの組電池１として機能する。

＜電池パック＞
複数の電池ブロックＢがスタックされて組電池１が構成され、単独の組電池１または複数の組電池１が電池パックの収容ケースに収容される。

そして、図１に示すように各電池ブロックＢ１～Ｂ１４を個別に監視するセンサや、各電池ブロックＢを個別に制御する電池制御装置２が接続線２１を介してそれぞれの電池ブロックＢ１～Ｂ１４に接続される。そして冷却システムなどが装着されて、車両搭載用の電池パック（不図示）が構成される。

＜電池ブロックＢを構成する電池モジュール＞
図９は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の構造を示す部分断面図である。以下に本実施形態の電池ブロックＢを構成するニッケル水素蓄電池の電池モジュールの一例を、簡単に説明する。

図９に示すように、ニッケル水素蓄電池は、密閉型電池であり、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電源として用いられる電池である。車両に搭載されるニッケル水素蓄電池としては、所要の電力容量を得るべく、一体電槽１００に複数の単電池１１０を電気的に直列接続して構成された角形密閉式の電池モジュールからなるものが採用される。

電池モジュールは、複数の単電池１１０を収容可能な一体電槽１００と、この一体電槽１００を封止する蓋体２００とによって構成される直方体状の角形ケース３００を有している。なお、この角形ケース３００は、樹脂製のものを用いることができる。

樹脂製の角形ケース３００は、金属製の電池ケースと比較すると、軽量で絶縁性がよいが、内圧が高まると、樹脂製の角形ケース３００は、金属製の電池ケースより変形しやすい。そのため壁面が繰り返し変形し、壁面に負担を掛けることがある。そのため、図１に示すように複数の電池モジュールをスタックして、拘束・押圧することで、樹脂製の角形ケース３００の壁面の変形を抑制する。この場合、列方向両端に配置された電池ブロックＢの壁面に応力がかかることが解析により確かめられている。そのため、列方向両端に配置される電池ブロックＢは、未使用の壁面の強度が高い電池ブロックＢを配置することが望ましい。

角形ケース３００を構成する一体電槽１００は、アルカリ性の電解液に対して耐性を有する合成樹脂材料、例えばポリプロピレンやポリエチレン等により構成されている。そしてこの一体電槽１００の内部には、複数の単電池１１０を区画する隔壁１２０が形成されており、この隔壁１２０によって区画された部分が、単電池１１０毎の電槽１３０となる。一体電槽１００は、例えば、６つの電槽１３０を有しており、図１には、その一部の４つが示されている。

こうして区画された電槽１３０内には、極板群１４０と、その両側に接合された正極の集電板１５０及び負極の集電板１６０とが電解液とともに収容されている。
極板群１４０は、矩形状の正極板１４１及び負極板１４２がセパレータ１４３を介して積層して構成されている。このとき、正極板１４１、負極板１４２及びセパレータ１４３が積層された方向（紙面に鉛直な方向）が、積層方向である。極板群１４０の正極板１４１及び負極板１４２は、板面の方向（紙面に沿う方向）であって互いに反対側の側部に突出されることで正極板１４１のリード部１４１ａ及び負極板１４２のリード部１４２ａが構成されている。これらリード部１４１ａ、１４２ａの側端縁にそれぞれ集電板１５０、１６０が接合されている。

また、隔壁１２０の上部には各電槽１３０の接続に用いられる貫通孔１７０が形成されている。貫通孔１７０は、集電板１５０の上部に突設されている接続突部１５１、及び集電板１６０の上部に突設されている接続突部１６１の２つの接続突部１５１，１６１同士が該貫通孔１７０を介して溶接接続される。このことで、各々隣接する電槽１３０の極板群１４０を電気的に直列接続させる。貫通孔１７０のうち、両端の電槽１３０の各々外側に位置する貫通孔１７０は、一体電槽１００の端側壁上方で正極の接続端子１５２又は負極の接続端子（図示略）が装着される。正極の接続端子１５２は、集電板１５０の接続突部１５１と溶接接続される。負極の接続端子は、集電板１６０の接続突部１６１と溶接接続される。こうして直列接続された極板群１４０、すなわち複数の単電池１１０の総出力が正極の接続端子１５２及び負極の接続端子１５３から取り出される。

一方、角形ケース３００を構成する蓋体２００には、角形ケース３００の内部圧力を開弁圧以下にする排気弁２１０と、極板群１４０の温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴２２０が設けられている。センサ装着穴２２０は、極板群１４０の近傍まで電槽１３０内を延びる穴によって、極板群１４０の温度を測定可能にしている。

排気弁２１０は、一体電槽１００内の内部圧力を許容されうる閾値以下に維持するためのものであり、内部圧力の値が許容される閾値を超えた開弁圧以上になった場合には、開弁されることで一体電槽１００内部に発生したガスを排出する。ニッケル水素蓄電池では、過充電を生じると、副反応による気体の発生により内圧が高まることがある。そのため、内圧が一定の閾値を超すと排気弁２１０が開弁する。

排気弁２１０が作動しなくても、内圧が高まると、樹脂製の角形ケース３００の壁面が繰り返し変形し、壁面に負担を掛けることがある。そのため、図１に示すように複数の電池モジュールをスタックして、拘束・押圧することで、樹脂製の角形ケース３００の壁面の変形を抑制する。

＜正極板１４１＞
正極板１４１は、発泡ニッケル三次元多孔体からなる正極基板と、ここに塗工された水酸化ニッケル及びコバルトを活物質とした合材層で構成されている。詳しくは、水酸化ニッケルに、水酸化コバルトや金属コバルト粉末などの導電剤、そして必要に応じてカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤を含む。

＜負極板１４２＞
負極板１４２は、例えば、ランタン、セリウム、及びネオジム等の希土類元素の混合物であるミッシュメタル、ニッケル、アルミニウム、コバルトおよびマンガンを構成要素とする水素吸蔵合金を活物質として構成されている。

＜セパレータ１４３＞
セパレータ１４３としては、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の不織布、もしくは必要に応じてこれにスルフォン化などの親水処理を施したものを用いることができる。

＜ニッケル水素蓄電池の主反応と副反応＞
このように構成されたニッケル水素蓄電池の電極の活物質の主反応は、（１）式及び（２）式にて表される。

正極；Ｎｉ（ＯＨ）_２＋ＯＨ^－⇔ＮｉＯＯＨ＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ^－…………（１）
負極；Ｍ＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ^－⇔ＭＨ＋ＯＨ^－…………………………………（２）
（Ｍは水素吸蔵合金）
また、水の電気分解が生じると、正極では以下の（３）式の反応が生じ、酸素が発生する。

正極；ＯＨ^－→１／４Ｏ_２＋１／２Ｈ_２Ｏ＋ｅ^－………………………（３）
負極では、以下の（４）式の反応が生じ、水素が発生する。
負極；Ｈ_２Ｏ＋ｅ^－→１／２Ｈ_２＋ＯＨ^－………………………………（４）
また、充電末期において、正極では、（１）式の反応と、以下に示す（３）式の副反応である酸素発生反応とが競合して起こることが知られている。

このように、ニッケル水素蓄電池では、条件により気体が発生する。気体が発生すると内圧が高まり、樹脂製の角形ケース３００の壁面が繰り返し変形し、壁面に負担を掛けることがある。

＜ニッケル水素蓄電池と温度環境による劣化＞
図２は、使用されたニッケル水素蓄電池の組電池１の電池ブロックＢごとの容量の低下の例を示す概念図である。縦軸は、電池ブロックＢ１～Ｂ１４の電池容量［Ａｈ］を示す。横軸は、電池ブロックＢ１～Ｂ１４の電池ナンバーＮｏ．を示す。一般的に、組電池１では中央部が、電池の冷却効率が悪く温度が上昇しやすいため、内部温度に起因する劣化が進みやすい。図２において未使用の劣化していない電池ブロックである良品二次電池ＧＢの満容量の電池容量［Ａｈ］を基準容量ｆＡｈとする。この基準容量ｆＡｈに対する使用された電池ブロックＢ１～Ｂ１４の電池容量［Ａｈ］により劣化状況を示す。図２に示すように、中央部に配置された電池ブロックＢ７，Ｂ８が最も劣化が大きく、その電池容量［Ａｈ］は、最少容量ｂＡｈとなっている。また、最も劣化が少ない両端の電池ブロックＢ１、Ｂ１４の電池容量［Ａｈ］は、最大容量ａＡｈとなっている。また、この最大容量ａＡｈと基準容量ｆＡｈとの差は、容量差ΔＡｈとなっている。その他の電池ブロックＢ２～Ｂ６及びＢ９～Ｂ１３は、組電池１の端部から中央部にかけて、漸次容量が少なくなっている。

＜電池制御装置２＞
図１に示すように組電池１の各電池ブロックＢ１～Ｂ１４には、電池制御装置２が接続線２１により個別に接続されている。電池制御装置２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、記憶手段、インタフェースを備えたコンピュータとして構成されている。詳細な図示は省略したが、各電池ブロックＢ１～Ｂ１４にはそれぞれ電圧、温度を測定するセンサが設けられ、また、組電池１の電流を測定するセンサが設けられている。電池制御装置２は、電池ブロックＢ１～Ｂ１４の個別の電圧値と温度、組電池１の電流値を取得できる。また、組電池１には、組電池1を充放電する充放電装置３が接続されている。このため、電池制御装置２は、充放電装置３を制御して、組電池１を充電又は放電することができる。そして、電池制御装置２は、取得した電圧・電流・温度に基づいて電池ブロックＢ１～Ｂ１４のＳＯＣの推定や、電池容量の計測や、内部抵抗の算出などをすることができる。本実施形態の電池制御装置２と充放電装置３とで、本実施形態の二次電池の交換装置として機能する。

＜二次電池の電池交換の手順＞
図３は、組電池１のニッケル水素蓄電池からなる電池ブロックＢの交換の手順を示すフローチャートである。

まず、組電池１の電池ブロックＢの交換の手順の開始にあたっては、先立って準備段階として、容量差グラフＧ１（図４参照）が参照テーブルとして電池制御装置２の記憶手段に記憶されている。容量差グラフＧ１は、取得した電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈと、良品二次電池ＧＢと取得した電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈとの容量差ΔＡｈの相関関係を取得する容量差データ取得のステップが実行されて作成される。

また、電圧差グラフＧ２（図５参照）が参照テーブルとして電池制御装置２の記憶手段に記憶されている。電圧差グラフＧ２は、取得した電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈと、良品二次電池ＧＢと取得した電池ブロックＢとの電圧差ΔＶの相関関係を取得する電圧差データ取得のステップが実行されて作成される。

これらの準備が完了したら二次電池の交換の手順が開始される（電池ブロック交換開始）。手順が開始されると、まず電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）を実施する。

電池ブロックＢ１～Ｂ１４の処理は、Ｂ１から行われ、順次Ｂ１４まで行われる。最初に電池ブロックＢ１についてＳ１の手順からＳ６の手順までが行われ、電池ブロックＢ１についての処理が完了したら、次の処理があるので（Ｓ７：ＮＯ）、再びＳ１の手順に戻って、電池ブロックＢ２についてＳ１の手順からＳ６の手順までが行われる。そして、順次処理を進め、Ｂ１４についてのＳ２の手順からＳ１０のすべての手順までが完了したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、電圧差判定の手順（Ｓ８）に進む。以下、Ｓ１の手順からＳ６の手順までを説明する。

＜電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）＞
電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）では、電池ブロックＢ１～Ｂ１４のそれぞれの個別の電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］の測定が、電池ブロックＢ１から電池ブロック１４まで順次行われる。最初の手順は、電池制御装置２は電池ブロックＢ１について充放電装置３により充放電を行い、電圧センサ、電流センサから電圧値、電流値を取得して、個別の電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］の推定をする。

電池容量［Ａｈ］は、電池制御装置２が、組電池１をＳＯＣ１００％の満充電まで充電し、ＳＯＣ０％まで放電したときの総放電量［Ａｈ］を測定する。この手順が本発明の容量測定に相当する。

また、電圧［Ｖ］は、ＳＯＣ１００％まで満充電したときの電圧［Ｖ］を測定する。
内部抵抗［Ω］は、パルス電流を発して、電圧［Ｖ］と電流［Ａ］とから内部抵抗を測定する。

＜基準範囲外か否かの判定（Ｓ２）＞
続いて、電池制御装置２は、予め設定された良品／不良品の閾値を基準に基準範囲内か基準範囲外かの判定を行う（Ｓ２）。判定は、電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定の手順（Ｓ１）で取得した電池ブロックＢ１～Ｂ１４のそれぞれの個別の電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］に基づく。この手順が、本発明の電圧不良判断、容量不良判断に相当する。

基準範囲外か否かの判定（Ｓ２）で、電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］のいずれか１つでも、基準範囲外となった場合（Ｓ２：ＹＥＳ）は、その電池ブロックＢの継続的な使用は組電池１の寿命において好ましくないとして交換の対象となる。すでに現在、劣化の兆候を示しているからである。この場合は、その電池ブロックＢを不良二次電池ＢＢと判定して（Ｓ５）、電池制御装置２の記憶手段に記憶され、次の電池ブロックＢの手順に進む（Ｓ１１：ＮＯ→Ｓ１）。

なお、本実施形態では、電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］により、上記判定を実施しているが、例えば、電池容量のみのように、いずれか１つまたは２つを用いてもよい。また、他の基準を用いて判定を実施してもよい。

＜容量差判定（Ｓ３）＞
次に、電池容量［Ａｈ］・電圧［Ｖ］・内部抵抗［Ω］のいずれもが、基準範囲内となった場合（Ｓ２：ＮＯ）は、容量差判定の手順を行う（Ｓ３）。この手順が本発明の容量差不良判断に相当する。

容量差判定の手順にあたり、予め容量差データ取得のステップにおいて取得した電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈと、良品二次電池ＧＢとの容量差ΔＡｈの相関関係を示す容量差グラフＧ１（図４）を取得してある。そして、容量差グラフＧ１を参照し、判定対象の測定容量ｘＡｈに基づいて判定対象となる電池ブロックＢの電池容量ｘＡｈと良品二次電池ＧＢの電池容量ｆＡｈとの容量差ΔＡｈを推定する。ここでの電池容量［Ａｈ］は、ＳＯＣ０％から１００％における電池容量［Ａｈ］で比較する。

Ｓ２における電池容量［Ａｈ］の判定は、判定する電池ブロックＢ自体の電池容量の絶対値に基づく判定である。これに対して、ここでの電池容量［Ａｈ］は、判定する電池ブロックＢの電池容量ｘＡｈに基づいて、良品二次電池ＧＢの基準容量ｆＡＨとの容量差ΔＡｈに基づく判定である点で異なる。

＜ダイアグについて＞
近年、電気自動車などの車両では、コンピュータを備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）が、車両の制御をするとともに、車両の故障の自己診断を行うものが多い。ＥＣＵは、故障診断対象項目（診断項目）の各々について、その項目の故障診断実施条件（診断条件）が成立したか否かを判定するダイアグ（ダイアグノーシス：diagnosis：診断）のプログラムを実行する。そしてＥＣＵは、該当する項目についての故障診断処理を実施する。ＥＣＵは、車載の電池パックなどに対しても、その監視と制御を行っている。ＥＣＵは、故障診断実施条件が成立した場合に、例えば、運転者に警告を報知したり、電池の使用を制限する所定の修正プログラムを実施したりするなどする。

図２に示すように、例えば、組電池１を構成する電池ブロックＢのうち、最少の電池容量の電池ブロックＢ７、Ｂ８の電池容量ｂＡｈと、基準電池容量ｆＡｈとの電池容量の容量差ΔＡｈが大きすぎる場合がある。この場合、各電池ブロックＢの電池容量に比べて基準容量ｆＡｈが大きすぎ、すべてについて同じ条件で充放電ができない。そのため、ダイアグは電池パックの制御が困難になる異常として運転者に警告を報知したり、電池パックの保護を行うプログラムが実施したりする。

また、例えば、組電池１内で容量差ΔＡｈが大きすぎる場合は、電池パックの充放電の制御が困難になる異常として運転者に警告を報知したり、電池パックの保護を行うプログラムが実施したりする。このため、電池パックの制御が制限されてしまう場合がある。

＜容量差グラフＧ１＞
図４は、使用された電池ブロックＢの電池容量Ａｈと、良品二次電池ＧＢの基準容量ｆＡｈと電池ブロックＢとの容量差ΔＡｈとの関係を示す容量差グラフＧ１である。容量差グラフＧ１は、電池制御装置２の記憶手段に変換テーブルとして記憶されている。上述のとおり電池制御装置２は、判定対象となる電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈを電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）で既に測定している。電池制御装置２は、測定した測定容量ｘＡｈに基づいて、容量差グラフＧ１を用いてその電池ブロックＢの電池容量ｘＡｈと良品二次電池ＧＢの基準容量ｆＡｈとの容量差ΔＡｈに変換する。そして、電池制御装置２は、求めた容量差ΔＡｈを容量差閾値ｔＡｈと比較する。求めた容量差ΔＡｈが容量差閾値ｔＡｈ以上の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）は、その電池ブロックＢは、組電池１に組み入れたときに、いずれの配置であっても望ましい制御ができない可能性がある。そのため前述のダイアグが実行されてしまう場合がある。そのため、このような電池ブロックＢは、予め交換の対象とする。この場合は、その電池ブロックＢを不良二次電池ＢＢと判定して（Ｓ５）、電池制御装置２の記憶手段に記憶され、次の電池ブロックＢの手順に進む（Ｓ７：ＮＯ→Ｓ１）。

＜良品二次電池判定（Ｓ６）＞
求めた容量差ΔＡｈが容量差閾値ｔＡｈ未満の場合（Ｓ４：ＮＯ）は、その電池ブロックＢは、組電池１に組み入れたときに、いずれの配置であっても望ましい制御ができる。

すなわち、その電池ブロックＢは、電池容量・電圧・内部抵抗が基準範囲内で（Ｓ２：ＹＥＳ）、かつ、容量差ΔＡｈが閾値以下であるので、良品二次電池と判定され（Ｓ６）、電池制御装置２の記憶手段に記憶される。

＜不良／良品二次電池判定の終了＞
電池ブロックＢ１～Ｂ１４のすべての電池ブロックＢの不良／良品二次電池判定が終了したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、電圧差判定（Ｓ８）に進む。

＜電圧差判定（Ｓ８）＞
電圧差判定（Ｓ８）の目的は、未使用の電池ブロックＢについて、交換用の電池ブロックＢとして使用できるか否かについて判断することである。交換用の電池ブロックＢは、未使用の電池ブロックＢが、品質も一定しており、劣化がなく電池容量も大きいことから好ましい。また、数量の確保も容易である。

しかしながら、交換用の良品二次電池ＧＢとして未使用の電池ブロックＢを組付けた場合、隣接する使用済みの電池ブロックＢと、電圧差ΔＶが過大な場合は、充放電制御が困難となる場合がある。また、車両によっては隣接する使用済みの電池ブロックＢと、電圧差ΔＶが過大な場合は、ダイアグの機能により、正常に機能しない場合がある。

そこで、電圧差判定（Ｓ８）では、交換用の電池ブロックＢとして、未使用の電池ブロックＢが活用できるか否かの判定を行うものである。
電圧差判定（Ｓ８）にあたり、予め電圧差データ取得のステップにおいて取得した電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈと、良品二次電池ＧＢとの電圧差ΔＶの相関関係を示す電圧差グラフＧ２（図５）が取得され、電池制御装置２の記憶手段に記憶されている。電池制御装置２は、判定対象の測定容量ｘＡｈに基づいて、判定対象となる電池ブロックＢの電圧と良品二次電池ＧＢの電圧との電圧差ΔＶを推定する。ここでの電圧［Ｖ］は、ＳＯＣ１００％における電圧［Ｖ］で比較する。

ところで、Ｓ２における電圧［Ｖ］の判定は、判定する電池ブロックＢ自体の絶対値に基づく判定である。これに対して、電圧差判定（Ｓ８）における電圧［Ｖ］は、判定する電池ブロックＢの電池容量ｘＡｈに基づいて、未使用の良品二次電池ＧＢの電圧との電圧差ΔＶに基づく判定である点で異なる。

＜電圧差グラフＧ２＞
図５は、使用された電池ブロックＢの電池容量Ａｈと、良品二次電池ＧＢの電圧［Ｖ］とその電池ブロックＢの電圧［Ｖ］との電圧差ΔＶとの関係を示す電圧差グラフＧ２である。電圧差グラフＧ２は、電池制御装置２の記憶手段に変換テーブルとして記憶されている。上述のとおり電池制御装置２は、判定対象となる電池ブロックＢの測定容量ｘＡｈを電池ブロック毎の電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）で既に測定している。電池制御装置２は、測定した測定容量ｘＡｈに基づいて、電圧差グラフＧ２を用いてその電池ブロックＢの電圧［Ｖ］と良品二次電池ＧＢの電圧［Ｖ］との電圧差ΔＶに変換する。

＜電圧差閾値ｔＶ以上か否かの判定（Ｓ９）＞
電池制御装置２は、まず、電池ブロックＢ１～Ｂ１４のうち、最も電池容量［Ａｈ］が大きい電池ブロックＢを選択する。図２に示すように、一般的には本実施形態のように組電池１の列方向の両端に配置された電池ブロックＢが容量の低下が少ない。本実施形態では、電池ブロックＢ１若しくは電池ブロックＢ１４の電池容量ｘＡｈを記憶する。

続いて、電池制御装置２は、測定した測定容量ｘＡｈに基づいて、電圧差グラフＧ２を用いてその電池ブロックＢの電圧［Ｖ］と良品二次電池ＧＢの電圧［Ｖ］との電圧差ΔＶに変換する。

そして、電池制御装置２は、求めた電圧差ΔＶを電圧差閾値ｔＶと比較する。
＜電圧差ΔＶが電圧差閾値ｔＶ以上の場合（Ｓ９：ＹＥＳ）＞
求めた電圧差ΔＶが電圧差閾値ｔＶ以上の場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、その電池ブロックＢは、良品二次電池ＧＢと隣接させた場合に、望ましい制御ができないとして、前述のダイアグが実行されてしまう場合がある。

そのため、この場合は、その電池ブロックＢを未使用品活用不可と判定して（Ｓ１０）、電池ブロック交換の手順を終了する（終了）。
この場合は、交換用の電池ブロックＢを、未使用のものでなく使用されて容量が小さくなったものか、最初から容量を小さくした電池ブロックＢなどに交換して、電池制御装置２の基準容量ｆＡｈを設定しなおして、再度電池ブロックの交換の手順を行う。

＜電圧差ΔＶが電圧差閾値ｔＶ未満の場合（Ｓ９：ＮＯ）＞
一方、求めた電圧差ΔＶが電圧差閾値ｔＶ未満の場合（Ｓ９：ＮＯ）は、その電池ブロックＢは、未使用の良品二次電池ＧＢと隣接させた場合でも、望ましい制御ができるとして、前述のダイアグは実行されない。そのため、このような電池ブロックＢは、継続して使用することができる「未使用品活用可能」と判定される（Ｓ１１）。この判定により、良品二次電池組付け（Ｓ１４）において、未使用の良品二次電池を使用することができる。

なお、交換用の電池ブロックＢの組付け（Ｓ１４）にあたっては、電圧差判定（Ｓ８）の対象となった電池ブロックＢ（本実施形態では電池ブロックＢ１４）に隣接するように組付けなければならない。

＜未使用品活用不可と判定された電池ブロックＢ＞
なお、未使用品活用不可と判定された電池ブロックＢについては（Ｓ１０）、未使用の良品二次電池ＧＢと隣接させて使用することはできない。但し、使用により電池容量が低下し、電圧差ΔＶが電圧差閾値ｔＶ未満の電池ブロックＢであれば、交換用の電池ブロックＢとして使用できる。

そして、このような電池ブロックＢを組み付けることで、電圧差判定（Ｓ７）における判定で、改めて本実施形態の電池ブロックの交換方法を行えば、未使用品の電池ブロックＢを、この使用された電池ブロックＢに隣接させることが可能になる場合がある。

＜不良二次電池除去（Ｓ１２）＞
図６は、本実施形態の二次電池の交換の手順を示す組電池１の模式図である。図６（ａ）は、不良二次電池と判断された電池ブロックＢ６～Ｂ９を示す。図６（ｂ）は、不良二次電池ＢＢを除去した状態の組電池１を示す。図６（ｃ）は、不良二次電池ＢＢが除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態を示す。図６（ｄ）は、良品二次電池ＧＢを組み付けた状態を示す。

不良二次電池除去（Ｓ１２）では、電池ブロックＢ１～Ｂ１４のうち不良二次電池判定の手順（Ｓ５）で、不良二次電池ＢＢと判定され判定電池制御装置２の記憶手段に記憶されている電池ブロックＢ自体を物理的に除去する。

図６（ａ）に示すように、不良二次電池ＢＢと判定した電池ブロックＢは電池制御装置２の記憶手段に記憶されている（Ｓ５）。本実施形態では、図２に示すように、電圧差閾値容量ｔ１Ａｈと比較して、電池ブロックＢ６・Ｂ７・Ｂ８・Ｂ９の電池容量が低くなっている。そのため、電池ブロックＢ６・Ｂ７・Ｂ８・Ｂ９は、電圧差判定（Ｓ３）において、容量差ΔＡｈが電圧差閾値容量ｔ１Ａｈ以上となっている（Ｓ４：ＹＥＳ）。そのため、電池ブロックＢ６・Ｂ７・Ｂ８・Ｂ９は、不良二次電池ＢＢとして電池制御装置２の記憶手段に記憶されている（Ｓ７）。

次に、図１に示す拘束ナット１３が緩められ、拘束ロッド１２によりエンドプレート１１に掛っている張力が開放される。また、これらの配線は、必要に応じて外される。
図６（ｂ）に示すように、この電池ブロックＢの拘束が解かれた状態で、不良二次電池ＢＢと判断された電池ブロックＢ６・Ｂ７・Ｂ８・Ｂ９は、物理的に除去される（Ｓ１０）。

＜二次電池配列移動（Ｓ１３）＞
次に、図６（ｃ）に示すように、二次電池配列移動（Ｓ１１）を行う。二次電池配列移動（Ｓ１１）では、電池ブロックＢ６～Ｂ９を除去した組電池１の電池ブロックＢのうち、電池ブロックＢ１０～Ｂ１４を、元の電池ブロックＢ６～Ｂ９の位置に、その配列のままずらして移動させる。そうすると、電池ブロックＢ１０～Ｂ１４が元あった位置は、空間ができる。

図６（ｄ）に示すように本実施形態では、電池の配列の移動は、不良二次電池ＢＢを除去した組電池１の電池ブロックＢの列において、少なくともその列方向の一端部に劣化の少ない良品二次電池ＧＢを組み付ける。その理由は、組電池１の電池ブロックＢの列において、その列方向の一端部に劣化の少ない良品二次電池ＧＢを配置することで、電槽の壁面の強度が高い電池ブロックＢを配置するためである。

また、劣化の少ない良品二次電池ＧＢをその列方向の一端部に配置したので、隣接する電池ブロックＢの容量の差が小さいことが求められる。そのためには、電池容量の均一な電池ブロックＢを配置することが好ましい。本実施形態では、良品二次電池ＧＢは、未使用の二次電池を用いているため、電池容量がｆＡｈで均一である。さらに、組電池１の中の使用された電池ブロックＢのうち、最も電池容量が大きいのは、列方向両端に配置された電池ブロックＢ１とＢ１４である。

以上まとめると、本実施形態においては、列方向の一端部に良品二次電池ＧＢを配置することが望ましい。隣接する電池ブロックＢは容量差が少ないことが望ましい。元の列方向の一両端部に配設されていた電池ブロックＢ１、Ｂ１４が最も電池容量が大きい。このことを鑑みれば、補充する良品二次電池ＧＢは、列方向の一端部に４つの良品二次電池ＧＢを並べて配置することがこの条件に合致する。そこで、列方向の一端部に４つの良品二次電池ＧＢを並べて配置できるように、電池ブロックＢ１０～Ｂ１４を、元の電池ブロックＢ６～Ｂ９の位置に、その配列のままずらして移動させることがこの条件に適合する。

＜良品電池組付け（Ｓ１４）＞
二次電池配列移動（Ｓ１３）によって、元の電池ブロックＢ１１～Ｂ１４にできた空間に、４つの良品二次電池ＧＢを連続して組み付ける。その後、図１に示す拘束ナット１３が締められ、拘束ロッド１２は、エンドプレート１１に張力が掛けられる。その結果、電池ブロックＢ１～Ｂ１４は列方向に圧縮され、拘束される。このような状態で、電池ブロックＢを構成する電池モジュールの壁面は相互に当接されて、膨らむ力が相殺されて、電池モジュールの壁面の膨張は抑制される。電池ブロックＢ１～Ｂ１４に必要な配線を施し、組電池１として再生される、終了する。

＜検査（Ｓ１３）＞
このように組付けられた組電池１は、組電池としての電池電圧、電池容量、内部抵抗の検査が行われ、検査に合格したものは、再生品の電池パックとして再使用される。

以上が、本実施形態の電池交換の手順である。
（本実施形態の作用）
＜壁面強度＞
本実施形態では、組電池１の列方向の端部に、エンドプレート１１に当接するように良品二次電池ＧＢを配置するため、エンドプレート１１に接する電池ブロックＢの電池ケースの壁面は、他の電池ブロックＢよりも新しく、疲労の少ない壁面とする。

このため、外部の衝撃力が大きい側に、最も強度の高く、壁面が破損しにくくなっている交換用の電池ブロックＢが配置されるので、外部衝撃に対するスタック破壊を抑制する。

＜容量差＞
交換される良品二次電池ＧＢとの容量差ΔＡｈが大きなもの電池ブロックＢは、容量差判定（Ｓ３）において不良二次電池ＢＢと判断される。

容量差判定（Ｓ３）において、交換すべき電池ブロックＢを適切に選択するため、既存のダイアグを装備したＥＣＵを備えた車両についても、ダイアグによる異常の警報などを作動させることがなく、実施することができる。

＜電圧差＞
電圧差判定（Ｓ７）の手順で、電池ブロックＢの一部が交換された組電池１は、隣接する電池ブロックＢの電圧差ΔＶを所定の電圧差閾値ｔＶとすることができるか否かが判定される。ここで、ΔＶが電圧差閾値ｔＶより大きなものは、未使用の良品電池ブロックＧＢを用いた交換ができないように判断される。そのため電圧差判定（Ｓ７）において、交換すべき電池ブロックＢを適切に選択するため、既存のダイアグを装備したＥＣＵを備えた車両についても、ダイアグによる異常の警報などを作動させることがなく、実施することができる。

未使用の良品電池ブロックＧＢとのΔＶが電圧差閾値ｔＶより大きい場合は、ΔＶが電圧差閾値ｔＶより小さくなるような使用された電池容量［Ａｈ］が減少した電池ブロックＢを交換用の良品二次電池ＧＢとして準備する必要がある。

＜交換作業＞
未使用の電池ブロックＢを組電池１の列方向の一端部に置く場合、交換されなかった電池ブロックＢ１が他端部に配置されるため、メンテナンスにおいては他端側の電池ブロックＢ１の電池容量だけ見ればよい。

本実施形態のニッケル水素蓄電池の組電池１の電池ブロックＢの交換方法であれば、元々の組電池１内の電池ブロックＢの配置を大きく変更せずに電池ブロックＢの交換をすることができる。

また、構造が複雑なＥＣＵを設置した側と逆側の端部のみに交換用の電池ブロックＢを配置することで、交換作業が容易にできる。
（第１の実施形態の効果）
（１－１）本実施形態では、組電池１の列方向の一端部に、エンドプレート１１に当接するように良品二次電池ＧＢを配置する。このため、エンドプレート１１に接する電池ブロックＢの電槽の壁面は、他の電池ブロックＢよりも新しく、疲労の少ない壁面とすることができる。

このため、外部の衝撃力が大きい側に、最も強度の高く、壁面が破損しにくくなっている交換用の電池ブロックＢが配置されるので、外部衝撃に対するスタック破壊を抑制することができる。

（１－２）容量差判定（Ｓ３）において、交換される良品二次電池ＧＢとの容量差ΔＡｈが大きなもの電池ブロックＢは、容量差判定（Ｓ３）において不良二次電池ＢＢと判断される。このため、交換すべき電池ブロックＢを適切に選択され、ダイアグを装備したＥＣＵを備えた既存の車両についても、ダイアグによる異常の警報などを作動させることがなく、実施することができる。

（１－３）電圧差判定（Ｓ８）の手順で、電池ブロックＢの一部が交換された組電池１は、隣接する電池ブロックＢの電圧差ΔＶを所定の電圧差閾値ｔＶとすることができるか否かが判定される。ここで、ΔＶが電圧差閾値ｔＶより大きなものは、未使用の良品電池ブロックＧＢを用いた交換ができないように判断される。このため、電池制御装置２における充放電制御において、すべての電池ブロックＢに対して、適正な充放電管理ができるようになる。

（１－４）電圧差判定（Ｓ８）において、交換すべき電池ブロックＢを適切に選択するため、既存のダイアグを装備したＥＣＵを備えた車両についても、ダイアグによる異常の警報などを作動させることがなく、実施することができる。

（１－５）未使用の良品電池ブロックＧＢとのΔＶが電圧差閾値ｔＶより大きい場合は、ΔＶが電圧差閾値ｔＶより小さくなるような使用された電池容量［Ａｈ］が減少した電池ブロックＢを交換用の良品二次電池ＧＢとして使用することができる。

このため、未使用の電池ブロックＢを交換用として活用できるため、使用された良品二次電池ＧＢが不足する場合でも、これらを使用することを抑制することができる。
（１－６）なお、ΔＶが電圧差閾値ｔＶより小さくなるような使用された電池容量［Ａｈ］が減少した電池ブロックＢを交換用の良品二次電池ＧＢとして使用する。このことで、この状態から電圧差判定（Ｓ８）を行えば、未使用の良品電池ブロックＧＢとのΔＶが電圧差閾値ｔＶより小さくなり、未使用の良品電池ブロックＧＢを使用することもできる。

（１－７）本実施形態のニッケル水素蓄電池の組電池１の電池ブロックＢの交換方法であれば、元々の組電池１内の電池ブロックＢの配置を大きく変更せずに電池ブロックＢの交換をすることができる。

（１－８）未使用の電池ブロックＢを組電池１の列方向の一端部に配置したので、交換されなかった電池ブロックＢ１が他端部に配置され、他端側の電池ブロックＢ１の電池容量だけ見ればよいのでメンテナンスが容易になる。

（１－９）また、構造が複雑なＥＣＵを設置した側と逆側の端部のみに交換用の電池ブロックＢを配置することで、交換作業が容易にできる。
（１－１０）本実施形態の組電池１の電池ブロックＢの交換方法では、特段の設備なしで、実施することができる。

（１－１１）そして、使用により容量が低下した組電池１を無駄なく効率的に再生することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態と二次電池配列移動の手順（Ｓ１３）と、良品電池組付けの手順（Ｓ１４）が異なるのみであるので、その相違部分のみを説明する。

図７は、第２の実施形態の二次電池の交換の手順を示す模式図である。図７（ａ）は、不良二次電池と判断された電池ブロックＢ６～Ｂ９を示す。図７（ｂ）は、不良二次電池を除去した状態の組電池１を示す。図７（ｃ）は、不良二次電池が除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態を示す。図７（ｄ）は、良品電池を組み付けた状態を示す。図６と比較すると、図７（ａ）は、図６（ａ）と同一である。図７（ｂ）は、図６（ｂ）と同一である。ここまでは、第１の実施形態と同じ手順で実施する。

図７（ｃ）に示す二次電池配列移動の手順（Ｓ１３）では、第１の実施形態では、列方向の一方の端部を空けるように良品二次電池ＧＢと判断された電池ブロックＢを他方の端部に寄せている。これに対し、図７（ｃ）に示す第２の実施形態では、列方向の両方の端部を空けるように良品二次電池ＧＢと判断された電池ブロックＢを中央部に寄せている。このため、元の電池ブロックＢ１、Ｂ２とＢ１３、Ｂ１４の位置が空間として空けられている。そして、図７（ｄ）に示す良品電池組付けの手順（Ｓ１４）では、元の電池ブロックＢ１、Ｂ２とＢ１３、Ｂ１４の位置に、補充する電池ブロックＢを組み付ける。

（第２の実施形態の作用・効果）
（２－１）第１の実施形態の効果の（１－１）～（１－７）、（１－１０）～（１－１１）と同様な効果を奏する。

（２－２）さらに、第２の実施形態では、組電池１の列方向の両端部に、エンドプレート１１に当接するように良品二次電池ＧＢを配置する。このため、エンドプレート１１に接する電池ブロックＢの電槽の壁面は、他の電池ブロックＢよりも新しく、疲労の少ない壁面とすることができる。

このため、外部の衝撃力が大きい両外側に、最も強度の高く、壁面が破損しにくくなっている交換用の電池ブロックＢが配置されるので、外部衝撃に対するスタック破壊を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の二次電池の交換の手順を示す模式図である。図８（ａ）は、不良二次電池と判断された電池ブロックＢ１、Ｂ２と、Ｂ１３、Ｂ１４を示す。図８（ｂ）は、不良二次電池を除去した状態の組電池１を示す。図８（ｃ）は、不良二次電池が除去された組電池１の残りの電池ブロックＢの配列を移動させた状態を示す。図８（ｄ）は、良品電池を組み付けた状態を示す。

第１の実施形態及び第２の実施形態が、前提として組電池１を構成する電池ブロックＢ１～Ｂ１４は、中央部の電池容量低下が大きく、その両端側は、電池容量の低下が小さいものを例示した。しかしながら、電池容量の低下は、電池パックの冷却システムなどによっても影響を受ける。そこで、第３の実施形態では、組電池１を構成する電池ブロックＢ１～Ｂ１４は、両端部の電池容量低下が大きく、その中央部は、電池容量の低下が小さいものを例示する。

このような場合、図８（ａ）に示すように、容量差判定の手順（Ｓ３）では、容量差閾値ｔＡｈから求められる電池容量［Ａｈ］未満の電池ブロックＢは、列方向両端の電池ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ１３、Ｂ１４となる。そんため電池ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ１３、Ｂ１４が不良二次電池ＢＢと判定される。

そして、図８（ｂ）に示す不良二次電池除去の手順（Ｓ１２）では、電池ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ１３、Ｂ１４が不良二次電池ＢＢとして除去される。
続いて、二次電池配列移動の手順（Ｓ１３）が行われる。ここでは、二次電池配列移動の第１の条件として、少なくとも、列方向の両端部のエンドプレート１１に当接する位置には、優先的に補充する電池ブロックＢを配置することがある。これは、外部の衝撃力が大きい両外側に、最も強度の高く、壁面が破損しにくくなっている交換用の電池ブロックＢが配置することで、外部衝撃に対するスタック破壊を抑制するためである。

続いて、第２の条件としては、列方向の両端部に電池ブロックＢを配置した後は、次の電池ブロックは、残存している電池ブロックＢのうち、最も容量の大きな電池ブロックＢに隣接するように配置する。このように配置することで、新たな電池ブロックＢが隣接する残存した電池ブロックＢとの電圧差ΔＶが小さくなるからである。具体的には、図８（ｃ）に示すように、最も容量の大きな電池ブロックＢは、電池ブロックＢ７と電池ブロックＢ８（この例では同容量）である。そのため、これらの電池ブロックＢ７と電池ブロックＢ８に補充する電池ブロックＢを隣接させるために、電池ブロックＢ７と電池ブロックＢ８の位置を空けて空間を作る。すなわち、電池ブロックＢ３～Ｂ７を、図上左にずらして電池ブロックＢ２～Ｂ６とする。また、電池ブロックＢ８～Ｂ１２を、図上右にずらして電池ブロックＢ９～Ｂ１３とする。

そして、図８（ｄ）に示すように、電池ブロックＢ１、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ１４に、交換用の電池ブロックＢを組付ける。
（第３の実施形態の作用・効果）
（３－１）第３の実施形態では、電池容量にかかわらず、組電池１の列方向の両端部に、交換する電池ブロックを優先的に配置する。このことで、組電池１の列方向の両端部に、エンドプレート１１に当接するように良品二次電池ＧＢを配置する。そのため、エンドプレート１１に接する電池ブロックＢの電槽の壁面は、他の電池ブロックＢよりも新しく、疲労の少ない壁面とすることができる。

このため、外部の衝撃力が大きい両外側に、最も強度の高く、壁面が破損しにくくなっている交換用の電池ブロックＢが配置されるので、外部衝撃に対するスタック破壊を抑制することができる。

なお、図８（ｄ）のように、隣接する電池ブロックＢ１と電池ブロックＢ２との容量差、すなわち電圧差が大きなものになるが、第３の実施形態では、外部衝撃に対する強度を優先するものである。

図示は、省略するが、組電池１を構成する電池ブロックＢの容量低下は様々な態様が想定されるが、第３の実施形態に開示したような方法であれば、外部衝撃に対する強度と円滑な充放電制御のバランスを考慮して配置することができる。

（変形例）
〇本実施形態では、電池ブロックＢを電池ブロックＢ１～Ｂ１４の１４個の組み合わせで組電池１を構成しているが、その数は実施形態に限定されない。

○本実施形態では、ニッケル水素蓄電池を例に、複数の単電池（例えば６個）を一体電槽に収容した電池モジュールを複数（例えば２つ）スタックしたものを、「電池ブロックＢ」としている。しかし、本発明はこれに限定されず、二次電池の種類や用途により当業者において適宜最適化される。

○本実施形態の電池ブロックＢは、複数（例えば６つ）の電池モジュールをスタックしたニッケル水素蓄電池を例に挙げたが、監視・制御・交換の単位となる、例えば、リチウムイオン二次電池の単独の単電池などで構成されてもよい。

〇例えば、１つの電池モジュールを「電池ブロックＢ」として実施することもできる。そして、この電池モジュールを複数スタックしたものを「組電池１」として実施することもできる。

〇さらに、例えば、リチウムイオン二次電池や全固体電池において、単電池毎に制御され、単電池毎に交換される場合は、単電池が「電池ブロックＢ」を構成する。そして、これらがスタックされた複数の電池が「組電池１」を構成する。さらに、電池パックにおいて各スタックを「電池ブロックＢ」として、これらを組み合わせたものを「組電池１」として、本発明を実施することもできる。

○図４に示す容量差グラフＧ１、図５に示す電圧差グラフＧ２は、発明を説明するための概念的なグラフであり、参照データとしてのマップとして機能する。電池制御装置２の記憶手段には、それぞれの関係を示す数式を記憶しておき、数式に沿って変換してもよい。また、対応する数値を表にして変換テーブルとして変換するようにしてもよい。

○本実施形態の二次電池は、ニッケル水素蓄電池を例に説明したが、その他のアルカリ二次電池でもよい。さらにリチウムイオン二次電池のような非水二次電池や、全固体二次電池など組電池を構成する二次電池であれば本発明を実施できる。

○本実施形態の電池パックでは、複数の組電池１により構成されるが、単独の組電池１から構成されるようなものであってもよい。
○本実施形態の二次電池は、車両用の組電池１を例示したが、船舶や航空機に搭載するようなものでも、本発明は実施することができる。さらに、定置用として、実施することもできる。

○図３に示すフローチャートは、二次電池の交換方法の手順の一例であり、各手順を付加、削除、変更し、又は順序を変えて実施することができることは言うまでもない。
〇本実施形態では例示として、電池ブロックごとの電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）の手順で、電池容量・電圧・内部抵抗を測定して、いずれも良否を判定している（Ｓ２）。しかしながら、ここで判定する内容は、電池容量・電圧・内部抵抗のいずれか一つでもよいし、その他の検査項目、例えば、内圧、充電効率、微小短絡の検査や、漏液の検査などとしてもよい。また、電池ブロックごとの電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）の手順自体を省略してもよい。

〇本実施形態では、電池ブロックごとの電池容量・電圧・内部抵抗の測定（Ｓ１）及び容量差判定（Ｓ３）を行い、その後電圧差判定（Ｓ８）を行っているが、その順序は入れ替えて行ってもよい。

○本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲であれば、当業者によりその構成を付加し、削除し、又は変更して実施することができることは言うまでもない。

１…組電池
１１…エンドプレート
１２…拘束ロッド
１３…拘束ナット
２…電池制御装置
２１…接続線
３…充放電装置
Ｂ（Ｂ１～Ｂ１４）…電池ブロック
ＢＢ…不良二次電池
ＧＢ…良品二次電池
ｆＡｈ…基準容量
ａＡｈ…最大容量
ｂＡｈ…最少容量
ΔＡｈ…容量差
ｔ１Ａｈ…電圧差閾値容量
ｔ２Ａｈ…容量差閾値容量
ｔＡｈ…容量差閾値
ｘＡｈ…測定容量
ΔＶ…電圧差
ｔＶ…電圧差閾値
Ｇ１…容量差グラフ
Ｇ２…電圧差グラフ

Claims (15)

1. 二次電池を１列に複数個積層して拘束し、複数個の当該二次電池を電気的に直列または並列に接続した組電池において、交換が必要と判定された不良二次電池を交換する二次電池の交換方法であって、
   前記組電池において不良二次電池を特定し、不良二次電池と特定された二次電池を除去する除去のステップと、
   前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、少なくともその列方向の一端部に劣化の少ない良品二次電池を組み付ける補充のステップと
   を備えたことを特徴とする二次電池の交換方法。
2. 前記補充のステップにおいて、前記組電池の列方向の一端部側のみに劣化の少ない良品二次電池を組み付けることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
3. 前記補充のステップにおいて、前記組電池の列方向の両端部に劣化の少ない良品二次電池を組み付けることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
4. 前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、端部に配列した良品二次電池以外の二次電池を、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、最も劣化が少ない二次電池に隣接するように配置して組み付けることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
5. 前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、隣接する二次電池との容量の差があらかじめ設定した閾値より小さくなる良品二次電池を選択して組みつけることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
6. 前記補充のステップにおいて、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池の列において、前記不良二次電池を除去した前記組電池の前記二次電池のうち、最も劣化が大きい二次電池との容量の差があらかじめ設定した閾値より小さくなる良品二次電池を選択して組み付けることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
7. 前記除去のステップにおいて、
   前記組電池の各二次電池毎に電圧を測定し、電圧があらかじめ設定された閾値を下回る場合に、その二次電池を不良二次電池と判断する電圧不良判断のステップとを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
8. 前記除去のステップに先立ち前記二次電池の容量と、当該二次電池と隣接する良品二次電池との電圧差との相関関係を予め取得する電圧差データ取得のステップを備え、
   前記除去のステップにおいて、
   前記組電池の各二次電池毎に、電池容量を測定する容量測定のステップと、
   前記容量測定のステップにおいて測定した容量が、電圧差データに基づいて電圧差があらかじめ設定された閾値を超える容量以下である場合に前記二次電池を不良二次電池と判断する電圧差不良判断のステップを備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
9. 前記電圧差データを、マップ、テーブル、数式などからなる参照データとしてあらかじめ制御装置の記憶手段に記憶するとともに、
   前記制御装置は、前記除去のステップにおいて、当該参照データを参照して制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の二次電池の交換方法。
10. 前記除去のステップにおいて、
    前記組電池の各二次電池毎に電池容量を測定し、電池容量があらかじめ設定された閾値を下回る場合に、その二次電池を不良二次電池と判断する容量不良判断のステップとを備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
11. 前記除去のステップに先立ち前記二次電池の容量と良品二次電池との容量差との相関関係を予め取得する容量差データ取得のステップと、
    前記除去のステップにおいて、
    前記組電池の各二次電池毎に、電池容量を測定する容量測定のステップと、
    前記容量測定のステップにおいて測定した容量が、容量差データに基づいて容量差があらかじめ設定された閾値を超える容量以下である場合に前記二次電池を不良二次電池と判断する容量差不良判断のステップとを備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の交換方法。
12. 前記容量差データを、マップ、テーブル、数式などからなる参照データとしてあらかじめ制御装置の記憶手段に記憶するとともに、
    前記制御装置は、前記除去のステップにおいて、当該参照データを参照して制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の交換方法。
13. 前記良品二次電池が、未使用の二次電池であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の二次電池の交換方法。
14. 前記組電池は、前記二次電池を制御する制御装置を備え、前記二次電池は、前記制御装置が制御する単位である複数の単電池からなる電池ブロックを単位として制御されることを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の二次電池の交換方法。
15. 前記二次電池がアルカリ二次電池であることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の二次電池の交換方法。

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