JP2023061162A - バッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】識別用の部品を取り付けることなくバッテリの種別を判定することができるバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法を提供すること。【解決手段】集電体と、巻回体又は積層体を有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示する出力制御部と、前記出力制御部から前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する磁場特性測定部と、バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値を記憶する記憶部と、前記規定値と前記磁場特性測定部の測定値を比較することで前記対象バッテリの種別を判定する判定部と、を備え、前記磁場特性測定部は、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定する、バッテリ種別判定装置。【選択図】図４

Description

本発明は、バッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法に関する。

従来、バッテリの充電時における直流内部抵抗と、放電時における直流内部抵抗とに基づいてバッテリの種別を識別する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。このような方法では、予め定められた抵抗値を有する抵抗をバッテリに取り付けておき、識別時にその抵抗値を測定することによりバッテリの種別を判定している。また、ＩＣチップをバッテリに取り付けておき、ＩＣチップが出力する識別用の信号に基づいてバッテリの種別を判定する方法もある。

国際公開第２０１５／１３３０６８号

しかしながら、従来技術では、バッテリに抵抗やＩＣチップなどの部品を取り付ける必要があるためコストがかかる。また、これらの部品を模造されてしまうと、意図しないバッテリに取り付けられて、バッテリの種別を正しく識別することができなくなってしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、識別用の部品を取り付けることなくバッテリの種別を判定することができるバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法を提供することを目的の一つとする。

この発明に係るバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係るバッテリ種別判定装置は、集電体と、巻回体又は積層体を有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示する出力制御部と、前記出力制御部から前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する磁場特性測定部と、バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値を記憶する記憶部と、前記規定値と前記磁場特性測定部の測定値を比較することで前記対象バッテリの種別を判定する判定部と、を備え、前記磁場特性測定部は、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定するものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記磁場特性測定部は、前記集電体と、前記巻回体又は積層体の接続部を流れる電流によって発生する磁場を測定するものである。

（３）：この発明の一態様に係るバッテリ種別判定装置は、上記（１）の態様において、集電体と、巻回体又は積層体を有するバッテリセルと、前記バッテリセルを所定の方向に積層されるバッテリセル群に特定の電流を印加するように電流印加回路に指示する出力制御部と、前記出力制御部から前記電流が印加されたことにより前記バッテリセル群に発生する磁場特性を測定する磁場特性測定部と、バッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値を記憶する記憶部と、前記規定値と前記磁場特性測定部の測定値を比較することで前記バッテリセル群の種別を判定する判定部と、を備え、前記磁場特性測定部は、隣接するバッテリセルの集電体を流れる電流によって発生する磁場が増幅される領域に配置されるものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記バッテリと前記磁場特性測定部と前記判定部は移動体に搭載され、前記磁場特性測定部は、前記移動体の電源オフ時に測定された前回の磁場特性を記録するとともに、次回の電源オン時に今回の磁場特性を測定し、前記判定部は、前記前回の磁場特性と前記今回の磁場特性とを比較することで、前記バッテリの変化を検出するものである。

（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記特定の電流は正弦波若しくは矩形波である。

（６）：この発明の一態様に係るバッテリ種別判定方法は、コンピュータが、集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリに発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記対象バッテリの種別を判定し、前記測定処理では、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定するものである。

（７）：この発明の一態様に係るバッテリ種別判定方法は、コンピュータが、集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリセルを所定の方向に積層したバッテリセル群に特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、前記電流が印加されたことにより前記バッテリセル群に発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、バッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリセル群に発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記バッテリセル群の種別を判定し、前記測定処理では、隣接するバッテリセルの集電体を流れる電流によって発生する磁場が増幅される領域について前記磁場特性を測定するものである。

（１）～（７）によれば、バッテリ種別判定装置が、バッテリセルまたはバッテリセル群（バッテリ）に電流を印加し、それにより発生する磁場特性を測定し、前記バッテリセルまたはバッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値と、前記磁場特性の測定値とを比較することで前記バッテリセルまたはバッテリセル群の種別を判定することにより、識別用の部品を取り付けることなくバッテリの種別を判定することができる。

バッテリセルの構成の概略を示す図である。 バッテリセルを構成する電池群の集電機構の概略を示す図である。 巻回電極体の構成の概略を示す図である。 第１実施形態におけるバッテリ種別判定装置の構成例を示す図である。 第１実施形態におけるバッテリ種別判定装置が対象バッテリセルのバッテリ種別を判定する処理の一例を示すフローチャートである。 バッテリセルの集電体付近における磁場特性の様子を説明する図である。 第１実施形態におけるバッテリ種別判定装置がバッテリセルの集電体付近における磁場特性の測定結果の一例を示す図である。 第１実施形態におけるバッテリ種別判定装置の適用例を示す図である。 第２実施形態におけるバッテリ種別判定装置の構成例を示す図である。 バッテリの構成例を示す図である。 バッテリにおけるバッテリセルの接続例を示す図である。 識別用電流の向きによって正極および負極に引力または反発力が生じることを説明する図である。 バッテリ内部の非正規バッテリを検出する様子を示す図である。 第２実施形態におけるバッテリ種別判定装置の適用例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明のバッテリ種別判定装置およびバッテリ種別判定方法の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１～図３は、本実施形態におけるバッテリセルの一例を示す図である。図１は、バッテリセル２００の構成の概略を示し、図２は、バッテリセル２００を構成する電池群の集電機構の概略を示す。図３は、バッテリセル２００の電池機構の概略を示す。図１に示すバッテリセル２００は、１つ以上の巻回電極体３００（巻回体）と電解液（図示せず）とを内部に有し、正極端子２１０および負極端子２２０を備える。

また、バッテリセル２００は、図２に示すように、１つ以上の巻回電極体３００の正極３４０および負極３５０（図３参照）をそれぞれ集電する正極集電体３０１Ａおよび負極集電体３０１Ｂを備える。正極集電体３０１Ａは、バッテリセル２００の正極端子２１０に接続され、負極集電体３０１Ｂはバッテリセルの負極端子２２０に接続される。

また、個々の巻回電極体３００は、図３に示すように、正極タブ３１０と、負極タブ３２０と、セパレータ３３０と、正極３４０と、負極３５０と、を備える。セパレータ３３０は、正極３４０と負極３５０とを隔離し、電解液を保持して正極３４０と負極３５０との間のイオン伝導性を確保する部材である。巻回電極体３００は、正極タブ３１０と、負極タブ３２０と、セパレータ３３０と、正極３４０と、負極３５０と、を図３に示すような順序で積層して巻回することによって構成される。

図４は、本実施形態におけるバッテリ種別判定装置４００Ａの構成例を示す図である。バッテリ種別判定装置４００Ａは、内部バッテリ４１０と、電流出力部４２０と、磁場特性測定部４３０と、記憶部４４０と、制御部４５０と、判定結果出力部４６０と、入力部４７０とを備える。制御部４５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。

内部バッテリ４１０は、バッテリ種別判定装置４００Ａの動作に必要な電力を供給するバッテリである。バッテリ種別判定装置４００Ａの各機能部は、内部バッテリ４１０によって供給される電力によって動作可能である。内部バッテリ４１０は、電池であってもよいし、他の電源から電力を取得するインターフェースであってもよい。

電流出力部４２０は、対象バッテリセル２００に特定の電流を印加するように制御される電流印加回路である。特定の電流とは、対象バッテリセル２００のバッテリ種別の識別を目的として対象バッテリセル２００に印加する電流（以下「識別用電流」という。）である。電流出力部４２０は、制御部４５０が指示する強度の電流を対象バッテリ１００に印加する。電流出力部４２０が出力する電流は、プローブＰ１を介してバッテリ１００に印加される。

磁場特性測定部４３０は、磁場測定プローブＰ２により取得されたプローブ信号に基づいて測定対象の磁場特性を測定する回路である。より具体的には、バッテリ種別判定装置４００Ａは、ユーザの操作により、プローブＰ２が対象バッテリセル２００の内部（または側面部）の正極集電体３０１Ａまたは／および負極集電体３０１Ｂの付近を走査する。以下、特に区別しない場合、正極集電体３０１Ａまたは／負極集電体３０１Ｂを集電体３０１と記載する。磁場特性測定部４３０は、走査により取得されたプローブ信号に基づいて、対象バッテリセル２００に特定の電流が印加されている状態における集電体３０１付近の磁場特性を測定する。なお、磁場特性測定部４３０が対象バッテリセル２００の磁場特性を測定するタイミングは、制御部４５０により、識別用電流の印加に合わせて適切に制御されるものとする。磁場特性測定部４３０は、対象バッテリセル２００の磁場特性の測定値を制御部４５０に出力する。

記憶部４４０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の磁気記憶装置やＳＳＤ（Solid State Drive）等の半導体記憶装置を用いて構成される。記憶部４４０は、バッテリ種別判定装置４００Ａの動作に関する各種情報を記憶する。例えば、記憶部４４０には、対象バッテリセル２００の磁場特性の測定データや、バッテリ種別の判定結果を示す情報、対象バッテリセル２００に印加する電流の設定情報、制御部４５０を実現する各種プログラムデータなどを記憶する。また、記憶部４４０は、後述する対応情報を予め記憶している。

制御部４５０は、バッテリ種別判定装置４００Ａの各機能部を制御して、バッテリ種別判定装置４００Ａが対象バッテリ１００のバッテリ種別を判定することを可能にする。具体的には、制御部４５０は、出力制御部４５１および判定部４５４を備える。

出力制御部４５１は、電流出力部４２０の出力強度を制御することにより、対象バッテリセル２００に対して識別用電流を印加する機能を有する。例えば、出力制御部４５１は、電流出力部４２０の出力強度を連続的に変化させることにより、対象バッテリセル２００に対して正弦波状に変化する交流電流を印加することができる。また、出力制御部４５１は、電流出力部４２０の出力強度を所定のタイミングで変化させることにより、対象バッテリセル２００に対して矩形波状に変化する直流電流を出力印加することもできる。

なお、出力制御部４５１は、対象バッテリセル２００がバッテリ種別判定装置４００Ａに接続されたことを検知して対象バッテリセル２００に対する識別用電流の印加を開始するように構成されてもよい。また、バッテリ種別判定装置４００Ａが、マウスやキーボード等の入力装置を備えている場合、出力制御部４５１は、ユーザの入力操作に応じて、対象バッテリセル２００に対する識別用電流の印加を開始するように構成されてもよい。

判定部４５４は、対象バッテリセル２００について取得された集電体３０１付近の磁場特性値に基づいて対象バッテリセル２００のバッテリ種別を判定する。具体的には、判定部４５４は、バッテリの種別と、各種別のバッテリセルについて測定された集電体付近の磁場特性値とが対応づけられた対応情報に基づいて対象バッテリセル２００のバッテリ種別を判定する。なお、対応情報は予め記憶部４４０に記憶されているものとする。判定部４５４は、対象バッテリセル２００について行ったバッテリ種別の判定の結果を示す情報（以下「判定結果情報」という。）を判定結果出力部４６０に出力する。

判定結果出力部４６０は、判定部４５４から出力された判定結果情報を所定の態様で出力する。例えば、判定結果出力部４６０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を備え、これらの表示装置に判定結果情報を表示させてもよい。また、例えば、判定結果出力部４６０は、有線又は無線の通信インターフェースを備え、これらの通信インターフェースを介して判定結果情報を他の通信装置に送信してもよい。また、判定結果出力部４６０は、スピーカ等の音声出力装置を備え、判定結果情報の内容を示す音声を音声出力装置に出力させてもよい。

入力部４７０は、バッテリ種別判定装置４００Ａの動作に関する情報を入力する機能を有する。例えば、入力部４７０は、マウスやキーボード等の入力装置を備え、これらの入力装置を介して必要な情報の入力を行うように構成されてもよい。また、入力部４７０は、有線又は無線の通信インターフェースを備え、これらの通信インターフェースを介して必要な情報の入力を行うように構成されてもよい。入力部４７０は、入力した情報を制御部４５０に出力する。

図５は、本実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａが対象バッテリセル２００のバッテリ種別を判定する処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、フローチャートの開始時点において、バッテリ種別判定装置４００Ａは、判定対象のバッテリセル２００（対象バッテリセル）と接続された状態であるものとする。まず、バッテリ種別判定装置４００Ａにおいて、入力部４７０を介して、対象バッテリセル２００に対して識別用電流を印加する操作が入力される。この操作入力に応じて、出力制御部４５１が電流出力部４２０を制御して、対象バッテリセル２００に識別用電流を印加する（ステップＳ１０１）。

続いて、プローブＰ２が集電体３０１付近の磁場特性に応じたプローブ信号を出力する（ステップＳ１０２）。プローブＰ２には、コイルセンサやリードセンサ、ホール素子、ＭＲ（Magneto Resistive）センサ、ＭＩ（Magneto-Impedance）センサ等を用いることができる。例えば、プローブＰ２は、磁場により誘導された電流値を示すプローブ信号を出力し、磁場特性測定部４３０は、プローブ信号が示す電流値に基づいて磁場成分を算出する（ステップＳ１０３）ことにより磁場特性を測定する。

続いて、判定部４５４が、磁場特性測定部４３０による磁場特性の測定結果に基づいて、対象バッテリセル２００が正当なバッテリセルであるか否かを判定する。具体的には、判定部４５４は、測定された磁場成分が前回の測定値の誤差範囲内にあるか、または、予め定められた規定値の範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ１０４）、いずれかに該当する場合には対象バッテリセル２００が正当なバッテリセルであると判定し、いずれにも該当しない場合には対象バッテリセル２００が正当なバッテリセルでないと判定する。

ここで、対象バッテリセル２００が正当なバッテリセルであると判定した場合（ステップＳ１０４－ＹＥＳ）、判定部４５４は正常時処理を実行する（ステップＳ１０５）。正常時処理は、対象バッテリセル２００を使用可能にする処理や、対象バッテリセル２００を使用した処理などである。一方、ステップＳ１０４において、対象バッテリセル２００が正当なバッテリでないと判定した場合（ステップＳ１０４－ＮＯ）、判定部４５４は異常時処理を実行する（ステップＳ１０６）。異常時処理は、対象バッテリセル２００を使用不可とする処理や、対象バッテリセル２００が正当なバッテリセルでないことを通知する処理、対象バッテリセル２００の使用について警告等の動作を行う処理などである。

正常時処理は、対象バッテリ１００が正当なバッテリである場合に実行されるべき処理であればどのような処理であってもよい。同様に、異常時処理は、対象バッテリ１００が正当なバッテリでない場合に実行されるべき処理であればどのような処理であってもよい。例えば、判定部４５４は、対象バッテリ１００を搭載する車両の制御システムに対して、本来の性能を発揮させる処理を正常時処理として実行し、その車両が発揮できる性能を制限する処理を異常時処理として実行してもよい。このような制御によれば、自社製の車両に非純正のバッテリが使用されている場合に車両の発揮できる性能を制限することで、車両が危険にさらされてしまうことを未然に防止することができる。

また、例えば、判定部４５４は、対象バッテリ１００を搭載している車両の保証を管理するシステムに対して、その車両の保証を維持させる処理を正常時処理として実行し、その車両の保証を停止させる処理を異常時処理として実行してもよい。このような制御によれば、純正品のバッテリを使用しない車両に発生した事故等の保証により、車両のメーカに対して不当なコストが課せられてしまうことを抑制することができる。

また、例えば、判定部４５４は、テレマティクスにより収集された車両データを分析して各種サービスの提供を行うシステムに対して、対象バッテリ１００を搭載している車両の車両データを統計処理の対象に含めさせる処理を正常時処理として実行し、その車両データを統計処理の対象から除外させる処理を異常時処理として実行してもよい。このような制御によれば、純正品のバッテリを使用していない車両の車両データにより、統計処理の信頼性が低下し、サービス提供の品質が低下してしまうことを抑制することができる。

なお、このようなバッテリ種別の判定や、判定結果に応じた正常時処理または異常時処理は、対象バッテリ１００の搭載する車両の点検時に実行されてもよいし、対象バッテリ１００の搭載する車両の始動時等において実行されてもよい。

図６および図７は、本実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａによるバッテリセル２００の集電体３０１付近における磁場特性の測定結果の一例を示す図である。図６は、測定用電流の印加によって生じる磁場の概略を示し、図７は測定結果を示す。図６において、破線矢印は識別用電流の流れを表す。識別用電流は、正極端子２１０から正極集電体３０１Ａを通って巻回電極体３００に至り、巻回電極体３００を通って負極集電体３０１Ｂに至り、負極集電体３０１Ｂから負極端子２２０に至る。このとき、右ねじの法則により、識別用電流の方向を軸として周方向に磁場が発生する。

この場合、図７に示すように、バッテリセル２００の正極端子２１０および負極端子２２０の付近と、それに近い正極集電体３０１Ａおよび負極集電体３０１Ｂの付近に特徴的な磁場特性ＭＤ１およびＭＤ２が形成されることが分かった。そしてさらに、このような磁場特性は電池機構の物理的特徴に応じた分布を示すことが分かった。すなわち、予め特徴的な磁場特性を示す箇所（以下「特徴点」という。）が分かっている場合、バッテリ種別判定装置４００Ａは、少なくともそのような特徴点について磁場を測定すればよく、必ずしもバッテリセル２００の表面全域について磁場を測定する必要はない。例えば、バッテリセル２００の特徴点には、予めバッテリ種別判定用の磁場センサ（プローブＰ２に相当）が取り付けられていてもよい。本実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａは、このような物理的特徴に応じた磁場特性を予め取得しておき、対象バッテリセル２００について測定した磁場特性と比較することにより、対象バッテリセル２００のバッテリ種別を判定するものである。

図８は、第１実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａの適用例を示す図である。図８は、バッテリ種別判定装置４００Ａの適用例として、バッテリ種別判定装置４００Ａと一体に構成されたバッテリセル２００を示す。図８の例は、バッテリセル２００の正極集電体３０１Ａに近い側面にバッテリ種別判定装置４００Ａを配置した例である。これは、正極集電体３０１Ａ付近の特徴点について磁場を測定することを想定したものであり、この場合、少なくとも磁場特性を測定するプローブＰ２が正極集電体３０１Ａの付近に設置されればよく、必ずしもバッテリ種別判定装置４００Ａの全体が正極集電体３０１Ａ側の側面に配置される必要はない。また、負極集電体３０１Ｂの付近の磁場特性によりバッテリ種別を判定する場合には、プローブＰ２は負極集電体３０１Ｂの付近に設置されてもよい。また、プローブＰ２が正極集電体３０１Ａおよび負極集電体３０１Ｂの両方の付近に設置され、バッテリ種別判定装置４００Ａは、両方の集電体３０１の磁場特性に基づいてバッテリ種別を判定してもよい。また、バッテリ種別を判定するための磁場特性は、集電体３０１の付近に限らず、バッテリ種別の判定が可能な任意の特徴点について測定されてよい。

このように構成された実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａは、対象バッテリ１００に特定の電流を印加し、その応答として観測される磁場特性値に基づいて対象バッテリの種別を判定することができる。そのため、実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａによれば、識別用の部品を取り付けることなく対象バッテリ１００の種別を判定することが可能となる。

例えば、識別用電流の印加により発生する磁場特性値が純正品であることの特徴を示すものであれば、バッテリ種別判定装置４００Ａは、対象バッテリセル２００が純正品であるか、または非純正品であるかをバッテリ種別として判定するように構成されてもよい。さらに磁場特性値が、車種ごとに異なるバッテリセル２００の特徴を示すものであれば、バッテリ種別判定装置４００Ａは、対象バッテリセル２００が搭載されるべき車種をバッテリ種別として判定するように構成されてもよい。このほか、バッテリ種別判定装置４００Ａは、識別用電流の印加により発生する磁場特性値に相関する属性であれば、対象バッテリセル２００について他の属性を識別するように構成されてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、バッテリ種別判定装置によりバッテリセル２００を集積したバッテリ１００のバッテリ種別を判定する場合について説明する。図９は、第２実施形態におけるバッテリ種別判定装置４００Ｂの構成例を示す図である。バッテリ種別判定装置４００Ｂは、バッテリ種別の判定対象がバッテリセル２００に代えてバッテリ１００となる点、対応情報テーブルＴ１に代えて対応情報テーブルＴ２を記憶部４４０に記憶している点において第１実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ａと異なる。その他の構成は、第１実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂと同様である。そのため、図９では、それらの同様の構成については図４と同じ符号を付すことにより説明を省略する。

対応情報テーブルＴ２は、判定部４５４がバッテリ種別を判定するために使用する情報である点は対応情報テーブルＴ１と同じであるが、対応情報テーブルＴ１がバッテリセル２００についての磁場特性とバッテリ種別との対応関係を示したのに対し、バッテリ１００についての磁場特性とバッテリ種別との対応関係を示す点で対応情報テーブルＴ１と異なる。

図１０は、第２実施形態におけるバッテリ１００の一例を示す図である。バッテリ１００は、第１実施形態で説明したバッテリセル２００を複数直列に接続して構成される。バッテリ１００は、正極端子１１０および負極端子１２０と、１つ以上のバスバー１３０と、複数のバッテリセル２００とを備える。図１０は、複数のバッテリセル２００の一例として、バッテリセル２００－１～２００－Ｍを示す。Ｍは１以上の整数である。

個々のバッテリセル２００は、巻回電極体３００（巻回体）と電解液（図示せず）とを内部に有し、正極端子２１０および負極端子２２０を備える。バッテリセル２００－１の正極端子２１０－１はバッテリバッテリ１００の正極端子１１０に接続され、バッテリセル２００－Ｍの負極端子２１０－Ｍはバッテリバッテリ１００の負極端子１２０に接続される。また、バッテリセル２００－ｉ（２≦ｉ≦Ｍ）の正極端子２１０－ｉは、バスバー１３０－ｊ（ｊ＝ｉ－１）によりバッテリセル２００－ｊの負極端子２２０－ｊに接続される。一方、バッテリセル２００－ｋ（１≦ｋ≦Ｍ－１）の負極端子２２０－ｋは、バスバー１３０－ｋによりバッテリセル２００－ｌ（ｌ＝ｋ＋１）の正極端子２１０－ｌに接続される。

図１１は、バッテリ１００におけるバッテリセル２００の接続例を示す図である。バッテリセル２００を図１１のような配置で接続することにより、識別用電流の印加時に発生する磁場が特定の位置で強め合って増幅されたり、弱め合って減衰したりする現象が発生する。このような磁場強度に関する現象は、バッテリ種別を判定するための特徴となり得るので、第２実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂは、このような特徴を有する磁場特性とバッテリ種別とを対応づけた対応情報テーブルＴ２を記憶部４４０に予め記憶している。これにより、バッテリ種別判定装置４００Ｂは、バッテリ１００に識別用電流を印加したときに観測された磁場特性に基づいてバッテリ１００のバッテリ種別を判定することができる。

具体的には、例えば、バスバー１３０－Ａにより負極および正極が接続されたバッテリセル２００Ａおよび２００Ｂにおいて、接続部付近Ｒ１に生じる磁場特性は、分布図Ｄ１のようになる。ここで、負極と正極とでは流れる識別用電流の向きが異なるため、右ねじの法則により、それぞれ逆向きの回転磁場ＭＧ１とＭＧ２とが発生する。そして、この場合、負極と正極との間の領域Ｒ２について角度θが４５度以内であれば領域Ｒ２の内部では磁場ＭＧ１とＭＧ２とが強め合い、磁束方向に増幅される。また、このような磁場の増幅は、次の図１２に示すように、負極と正極の位置を変化させる場合もある。

図１２は、識別用電流の向きによって正極および負極に引力または反発力が生じることを説明する図である。まず、上側の図のように、正極および負極を流れる電流の向きが同じ場合、正極と負極との間の領域では向きが異なる磁場同士が弱め合って磁力線の密度が小さくなり、それを解消しようとして負極および正極に互いに近づこうとする力が働くことになる。この場合、互いに近づこうとする力により負極または正極の位置が変化する可能性がある。一方で、下側の図のように、正極および負極を流れる電流の向きが異なる場合、正極と負極との間の領域では向きが異なる磁場同士が強め合って磁力線の密度が大きくなり、それを解消しようとして負極および正極に互いに離れようとする力が働くことになる。この場合、互いに離れようとする力により負極または正極の位置が変化する可能性がある。

図１１の説明に戻る。また、磁場の強度は、回転軸（電流方向）からの距離が大きくなるにつれて弱まるので、バッテリ１００の内部におけるバッテリセル２００の配置の状況により、磁場特性をバッテリ１００の外部から観測したときの結果が異なってくる。バッテリセル２００の配置などは、バッテリ１００を製造する際の設計事項であるので、製品によっては設計の違いが磁場特性に表れる場合もある。

本実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂは、このようなバッテリ１００の構造上の特徴により観測される磁場特性とバッテリ種別との対応関係を対応情報テーブルＴ２として予め保持しておくことにより、磁場特性の観測結果をもとにバッテリ１００のバッテリ種別を判定することができる。このような構成によれば、例えば次の図１３に示すように、バッテリ１００に含まれている複数のバッテリセル２００の一部に非正規のバッテリセルが含まれているような場合にも、バッテリ１００について筐体外部の所定位置から磁場特性を観測することにより、非正規のバッテリセルを検出することができる。

図１４は、第２実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂの適用例を示す図である。図１４は、バッテリ種別判定装置４００Ｂの適用例として、バッテリ種別判定装置４００Ｂを搭載した車両Ｍを示す。図１４の車両Ｍは四輪駆動する乗用車を想定したものであるが、バッテリ種別判定装置４００Ｂを搭載する車両は、バッテリ１００を動力源として用いる車両であれば他のどのような車両であってもよい。車両Ｍは、自車両の各部を制御する車両制御部Ｍ１と、バッテリ１００を車両Ｍに装着するためのバッテリ装着部Ｍ２と、自車両に搭載されたバッテリ１００のバッテリ種別を判定するバッテリ種別判定装置４００Ｂとを備える。

この場合、例えば、バッテリ種別判定装置４００Ｂは、第１実施形態の場合と同様に、車両Ｍに搭載されたバッテリ１００についてバッテリ種別の判定を行い、その判定結果に応じた正常時処理または異常時処理を行う。例えば、バッテリ種別判定装置４００Ｂは、自車両Ｍに搭載されたバッテリ１００が正規品であると判定された場合に、車両制御部Ｍ１に対して車両Ｍを走行させることの許可を与えることを正常時処理として行ってもよい。また、これとは逆に、例えば、バッテリ種別判定装置４００Ｂは、自車両Ｍに搭載されたバッテリ１００が正規品でないと判定された場合に、車両制御部Ｍ１に対して車両Ｍの走行を行わないように指示することを異常時処理として行ってもよい。

また、この場合、例えば、バッテリ種別判定装置４００Ｂは、磁場特性測定部４３０により車両Ｍのエンジンオフ時（電源オフ時の一例）の磁場特性を前回の磁場特性として測定して記録するとともに、次回のエンジンオン時（電源オン時の一例）に今回の磁場特性を測定し、判定部４５４により、前回の磁場特性と今回の磁場特性とを比較することで、バッテリの変化を検出するように構成されてもよい。なお、車両Ｍは「移動体」の一例である。

このように構成された第２実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂは、バッテリセル２００を集積したバッテリ１００について、対象バッテリ１００に特定の電流を印加し、その応答として観測される磁場特性値に基づいて対象バッテリの種別を判定することができる。そのため、実施形態のバッテリ種別判定装置４００Ｂによれば、識別用の部品を取り付けることなく対象バッテリ１００の種別を判定することが可能となる。

また、以上の実施形態では、主にバッテリ種別として正規品か否かを判定することについて説明したが、識別用電流印加時に発生する磁場特性値は、バッテリ１００の内部のバッテリセル２００に異常が発生した場合にも変化し得るので、このような磁場特性値の変化を異常の種別と対応づけて対応情報テーブルＴ２に保持しておくことにより、バッテリ種別判定装置４００Ａまたは４００Ｂ（以下、総称してバッテリ種別判定装置４００と記載）をバッテリ１００やバッテリセル２００の異常を検出するために使用することも可能である。

また、以上の実施形態で説明したバッテリ種別判定装置４００によれば、識別用の信号を出力可能なＩＣチップなどを搭載していないバッテリ（またはバッテリセル）についても、バッテリ種別を識別することが可能となる。そのため、バッテリにＩＣチップを搭載することが必ずしも必要なくなり、ＩＣチップのインターフェースや耐久性に起因するバッテリの課題を解決することができる。

また、以上の実施形態で説明したバッテリ種別判定装置４００は、予めバッテリ種別の識別を可能にする磁場特性が測定できるバッテリであれば、車両用バッテリ以外の任意のバッテリのバッテリ種別の判定に適用可能である。例えば、バッテリ種別判定装置４００は、小型電動モビリティーの動力や、家庭での電源として活用できる着脱可能な可搬式バッテリである、いわゆるＭＰＰ（モバイルパワーパック：Mobile Power Pack）のバッテリ種別を判定するように構成されてもよい。また、例えば、バッテリ種別判定装置４００は、使用済みのＭＰＰを回収して充電し、充電済みのＭＰＰを再度貸出し可能にするバッテリ充電装置またはバッテリ返却装置（いわゆる、バッテリエクスチェンジャー：ＢＥＸ）に備えられてもよい。バッテリ種別判定装置４００は、これらのＭＰＰやＢＥＸと一体に構成されてもよいし、別体に構成されてもよい。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、
前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、
バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリに発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記対象バッテリの種別を判定し、
前記測定処理では、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定する、
ように構成されている、バッテリ種別判定装置。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリセルを所定の方向に積層したバッテリセル群に特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、
前記電流が印加されたことにより前記バッテリセル群に発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、
バッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリセル群に発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記バッテリセル群の種別を判定し、
前記測定処理では、隣接するバッテリセルの集電体を流れる電流によって発生する磁場が増幅される領域について前記磁場特性を測定する、
ように構成されている、バッテリ種別判定装置。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１００…バッテリ、１１０…正極端子、１２０…負極端子、１３０…バスバー、２００…バッテリセル、２１０…正極端子、２２０…負極端子、３００…巻回電極体、３０１…集電体、３０１Ａ…正極集電体、３０１Ｂ…負極集電体、３１０…正極タブ、３２０…負極タブ、３３０…セパレータ、３４０…正極、３５０…負極、４００Ａ…バッテリ種別判定装置、４００Ｂ…バッテリ種別判定装置、４１０…内部バッテリ、４２０…電流出力部、４３０…磁場特性測定部、４４０…記憶部、４５０…制御部、４５１…出力制御部、４５４…判定部、４６０…判定結果出力部、４７０…入力部

Claims (7)

1. 集電体と、巻回体又は積層体を有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示する出力制御部と、
   前記出力制御部から前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する磁場特性測定部と、
   バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値を記憶する記憶部と、
   前記規定値と前記磁場特性測定部の測定値を比較することで前記対象バッテリの種別を判定する判定部と、
   を備え、
   前記磁場特性測定部は、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定する、
   バッテリ種別判定装置。
2. 前記磁場特性測定部は、
   前記集電体と、前記巻回体又は積層体の接続部を流れる電流によって発生する磁場を測定する、
   請求項１に記載のバッテリ種別判定装置。
3. 集電体と、巻回体又は積層体を有するバッテリセルと、
   前記バッテリセルを所定の方向に積層されるバッテリセル群に特定の電流を印加するように電流印加回路に指示する出力制御部と、
   前記出力制御部から前記電流が印加されたことにより前記バッテリセル群に発生する磁場特性を測定する磁場特性測定部と、
   バッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値を記憶する記憶部と、
   前記規定値と前記磁場特性測定部の測定値を比較することで前記バッテリセル群の種別を判定する判定部と、
   を備え、
   前記磁場特性測定部は、隣接するバッテリセルの集電体を流れる電流によって発生する磁場が増幅される領域に配置される、
   バッテリ種別判定装置。
4. 前記バッテリと前記磁場特性測定部と前記判定部は移動体に搭載され、
   前記磁場特性測定部は、前記移動体の電源オフ時に測定された前回の磁場特性を記録するとともに、次回の電源オン時に今回の磁場特性を測定し、
   前記判定部は、前記前回の磁場特性と前記今回の磁場特性とを比較することで、前記バッテリの変化を検出する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリ種別判定装置。
5. 前記特定の電流は正弦波若しくは矩形波である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリ種別判定装置。
6. コンピュータが、
   集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリに特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、
   前記電流が印加されたことにより前記バッテリに発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、
   バッテリの種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリに発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記対象バッテリの種別を判定し、
   前記測定処理では、前記バッテリの前記集電体を流れる電流によって発生する磁場を測定する、
   バッテリ種別判定方法。
7. コンピュータが、
   集電体と、巻回体又は積層体とを有するバッテリセルを所定の方向に積層したバッテリセル群に特定の電流を印加するように電流印加回路に指示し、
   前記電流が印加されたことにより前記バッテリセル群に発生する磁場特性を測定する測定処理を実行し、
   バッテリセル群の種別に応じた磁場特性の規定値と、前記電流の印加により前記バッテリセル群に発生した前記磁場特性の測定値とを比較することで前記バッテリセル群の種別を判定し、
   前記測定処理では、隣接するバッテリセルの集電体を流れる電流によって発生する磁場が増幅される領域について前記磁場特性を測定する、
   バッテリ種別判定方法。

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