JP6065156B2 - 蓄電池劣化測定装置、蓄電システム装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電デバイスの劣化を検出する蓄電デバイス劣化測定装置および前記蓄電デバイス劣化測定装置を備えた蓄電システム装置に関するものである。

従来技術として、組電池を構成する各単位電池の放電時の電圧の最大値と最小値を設定時刻において検出した後、当該最大値と最小値との差分を算出し、当該差分をしきい値と比較することによって組電池の劣化状態を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、蓄電池の寿命劣化を抑制するため均等化処理を行う蓄電装置において、均等化処理間隔が所定値以下である場合に、蓄電装置に異常発生の兆候があると判定し、異常発生の兆候があると判定された蓄電装置の総充放電容量が基準値以上であれば、蓄電装置が「異常状態に近い状態」から「完全な異常状態」に移行したと判定する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００７−３１１２５５号広報（第３頁５０行目〜第４頁４行目、図４） 特開２００８−１３４０６０号広報（第１２頁３３行目〜３５行目、第１３頁２０〜２１行目）

しかしながら、特許文献１に記載の組電池の判定方法では、設定時刻まで劣化の判定ができないため、設定時間の設定によっては組電池の劣化測定に時間を要するといった課題があった。

また、特許文献２に記載の蓄電装置の劣化判定方法では、異常発生の兆候の有無を判定し、その兆候がある場合に「異常状態に近い状態」から「完全な異常状態」に移行したと判定するため、二段階の判定が必要となり蓄電装置の劣化測定に時間を要するといった課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、組電池を構成する単位電池の状態に関する情報のうち最大値を示す単位電池と最小値を示す単位電池を検出し、最大値を示す単位電池の状態に関する情報の所定時間あたりの変化量と最小値を示す単位電池の状態に基づく情報の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、劣化した単位電池が存在すると測定（判定）するので、単位電池の劣化状態を測定（判定）する時間を従来よりも短縮することができる。

本発明に係る蓄電池劣化測定装置は、複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値を取得する制御部と、制御部で取得された複数の単位電池の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池を検出し、最大電圧値を示す単位電池の電圧値の設定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池の電圧値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、複数の単位電池の中に劣化した単位電池が存在すると判断する劣化判定部とを備えたものである。
また、本発明に係る蓄電池劣化測定装置は、複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値を取得する制御部と、複数の単位電池のそれぞれと並列に設けられた複数のバランサ回路を動作させる電圧均等化処理部と、制御部で取得された複数の単位電池の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池を検出する劣化判定部とを備え、制御部は、バランサ回路の動作前に電圧値を取得し、最大電圧を示す単位電池の電圧値と最小電圧を示す単位電池の電圧値との差が第１の設定値よりも大きくなった場合に均等化処理部を制御しバランサ回路を動作させ、劣化判定部は、バランサ回路を流れるバランサ電流を取得し、取得したバランサ電流に基づいてバランサ回路が動作を開始した時点からのバランサ電流積算量を算出し、バランサ電流積算量が第２の設定値よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池が存在すると判断するものである。
また、本発明に係る蓄電池劣化測定装置は、複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値および温度値を取得する制御部と、制御部で取得された複数の単位電池の電圧値および温度値に基づき、複数の単位電池の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池とを検出し、制御部で取得された複数の単位電池の温度値のうち最大温度値を示す単位電池と最小温度値を示す単位電池を検出する劣化判定部とを備え、劣化判定部は、最大電圧値を示す単位電池の電圧値の設定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池の電圧値の設定時間あたりの変化量との差が第１の設定値よりも大きく、最大温度値を示す単位電池の温度値の設定時間あたりの変化量と最小温度値を示す単位電池の温度値の設定時間あたりの変化量との差が第２の設定値よりも大きい場合に、劣化した単位電池が存在すると判断するものである。
また、本発明に係る蓄電池劣化測定装置は、複数の単位電池の充電中又は放電中の温度値を取得する制御部と、制御部で取得された複数の単位電池の温度値のうち最大温度値を示す単位電池と最小温度値を示す単位電池を検出し、最大温度値を示す単位電池の温度値の設定時間あたりの変化量と最小温度値を示す単位電池の温度値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、劣化した単位電池が存在すると判断する劣化判定部とを備えたものである。

本発明に係る蓄電池劣化測定装置によれば、単位電池の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置を示したものである。 単位電池の劣化に伴う開回路電圧曲線の変化について示したものである。 本発明の実施の形態１に係る放電時における単位電池の時間経過に伴う電圧値の低下について示したものである。 本発明の実施の形態１に係る放電時における劣化判定のフローチャートについて示したものである。 本発明の実施の形態１に係る充電時における単位電池の時間経過に伴う電圧値の増加について示したものである。 本発明の実施の形態１に係る充電時における劣化判定のフローチャートについて示したものである。 本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置を示したものである。 本発明の実施の形態２に係る放電時におけるバランサ電流の積算量について示したものである。 本発明の実施の形態２に係る放電時における劣化判定のフローチャートについて示したものである。 本発明の実施の形態２に係る充電時におけるバランサ電流の積算量について示したものである。 本発明の実施の形態２に係る充電時における劣化判定のフローチャートについて示したものである。 本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置を示したものである。 本発明の実施の形態３に係る充放電時における単位電池の時間経過に伴う温度値の増加について示したものである。 本発明の実施の形態３に係る充放電時における劣化判定のフローチャートについて示したものである。 本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置の変形例について示したものである。 本発明の実施の形態４に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置を示したものである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置および蓄電システム装置を示したものである。実施の形態１では、複数の単位電池の状態に関する情報が、単位電池の電圧値であるとして説明する。図１に示すように蓄電システム装置２１は電力制御装置２２、組電池２、電圧検出部２５、バランサ部２６、蓄電池劣化測定装置３、および外部Ｉ／Ｆ部１２を含んでいる。さらに、組電池２と電力制御装置２２の間には電流検出器８が接続されている。

電力制御装置２２は、外部接続された電動機２４に組電池２から得られる電力を供給する。また、電力制御装置２２は、発電機２３によって得られる電力を電動機２４に供給することも可能である。電力供給源を組電池２とするか発電機２３とするかは選択可能である。また、電力制御装置２２は、発電機２３および電動機２４に対する制御を行うことができる。組電池２は、単位電池（セル電池）１を複数含んでおり、単位電池１同士は電気的に直列に接続されている。なお、本明細書において、単位電池１および組電池２は蓄電池に含まれるものとする。

電圧検出部２５は複数の電圧検出器７を含み、電圧検出器７は複数の単位電池１のそれぞれに１つずつ対応するよう並列に接続されている。電圧検出器７はそれぞれ並列接続された単位電池１の電圧を検出する。バランサ部２６は複数のバランサ回路４を含んでおり、バランサ回路４は複数の単位電池１とそれぞれ１つずつ対応するよう並列に接続されている。バランサ回路４はバランサ抵抗５およびスイッチ素子６が直列に接続したものである。

バランサ回路４は、単位電池１の電圧を低下させるための回路でありいわゆるバランサ動作を行う回路である。バランサ動作を行う際、スイッチ素子６がＯＮ状態となることによってバランサ抵抗５に電流が流れ電力が消費される。バランサ抵抗５において電力が消費されることによって単位電池１の電圧が低下し、複数の単位電池１の電圧値のばらつきを均一にすることができる。この動作をバランサ動作という。バランサ動作は、組電池２の放電状態または充電状態において適宜行われることにより、単位電池１の電圧値のばらつきをなくし、組電池を構成する全ての単位電池１の電圧値を均一にすることができる。バランサ動作の制御および詳細については後述する。

蓄電池劣化測定装置３は、電圧均等化処理部９、制御部１０、および劣化判定部１１とを含んでいる。電圧均等化処理部９と制御部１０とは情報の送受信が可能となるよう回路１８で接続されており、例えば、制御部１０は、電圧均等化処理部９に対してバランサ動作に関する制御を行う。制御部１０と劣化判定部１１も情報の送受信が可能となるよう回路１９で接続されており、例えば、劣化判定部１１が制御部１０に対して単位電池１の劣化に関する情報を送信することができる。

制御部１０および劣化判定部１１のそれぞれは回路１３を介して複数の電圧検出器７と接続されており、電圧検出器７によって検出された電圧値は、制御部１０および劣化判定部１１へ送信される。制御部１０は、電流検出器８と回路１４を介して接続されており、電流検出部８で検出された電流値は制御部１０へ送信される。なお、電圧検出器７から電圧値を送信してもらう代わりに制御部１０および劣化判定部１１は、電圧検出器７によって検出された電圧値を取得してもよい。同様に、制御部１０は回路１４を介して電圧値を電流検出器８から取得してもよい。

電圧均等化処理部９は、回路１５を介してそれぞれのバランサ回路４におけるスイッチ素子６と接続されており、均等化処理部９は複数のスイッチ素子６のＯＮまたはＯＦＦの切り替えを行うことができる。

外部Ｉ／Ｆ部１２は、例えば、ＵＳＢ装置等の外部機器接続インターフェイスであり、外部機器が接続される。外部Ｉ／Ｆ部１２は、回路２０を介して制御部１０と接続されており、組電池２および単位電池１の状態を、図示しない外部機器である画面等に出力することができる。また、外部Ｉ／Ｆ部１２は、回路１７を介して電力制御装置２２と接続されており、電力制御装置２２は、外部Ｉ／Ｆ部１２を介して得られる制御部１０の情報に基づいて、発電機２３または電動機２４の制御を実行する。なお、図１において、電力制御装置２２と電流検出器８と組電池２を接続する回路１６は太線で示しており、電力の移動する経路を模式的に示している。また、発電機２３から電力制御装置２２へ向かう矢印および電力制御装置２２から電動機２４へ向かう矢印も同様に電力の移動する経路を示している。

次に、単位電池１の劣化特性について説明する。図２は、単位電池１の初期状態における放電容量と開回路電圧（ＯＣＶ）との関係および、電池の劣化した状態における放電容量と開回路電圧（ＯＣＶ）との関係を示したものである。図２に示すように、放電容量と開回路電圧（ＯＣＶ）との関係は、電池の放電容量が大きくなるに従って開回路電圧が小さくなっている。図２に示すように、放電容量と開回路電圧（ＯＣＶ）をグラフ化したものを開回路電圧曲線と呼ぶ。

開回電圧路曲線は電池の劣化状態により変化し、電池が劣化すると図２中の矢印に示すように、放電容量方向について放電容量がゼロの位置を中心に縮小する。従って、電池が劣化すると同じ通電時間での電圧の変化量が大きくなる。すなわち、電池が劣化すると同じ放電容量を有していても、劣化している電池のほうが劣化していない電池よりも開回路電圧は低くなる傾向にある。

（放電時）
図３は、放電時における単位電池１の時間経過に伴う電圧値の低下について示したものである。単位電池１は製造バラツキ等による個体差を有しており、単位電池１の電圧値の減少量は単位電池１によって様々であり、組電池２の出力電圧値を安定させるためには、組電池２を構成している単位電池１の電圧値はすべて等しくなることが望ましい。

また、例えば、電池の充放電回数を繰り返した場合、同じ充放電回数であっても劣化が発生する単位電池１と、劣化が発生しない単位電池１とがある。組電池２は複数の単位電池１を用いているため、いずれかの単位電池１に劣化が生じると組電池２の性能が低下してしまう。従って、組電池２を構成する複数の単位電池１のいずれかが劣化した際には、当該劣化を早期に測定（検出）することが必要である。

図３に示すように、放電時において単位電池１の電圧値は時間経過とともに低下する。組電池２を構成する単位電池１は複数存在するため、図３（ａ）では、組電池２を構成する単位電池１のうち最も高い電圧値を示す単位電池Ａの電圧値の時間変化ＶＡｍａｘ（ｔ）および最も低い電圧値を示す単位電池Ｂの電圧値の時間変化ＶＢｍｉｎ（ｔ）を示している。

図３（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０においては、単位電池Ａと単位電池Ｂとの電圧値の差は略０である。放電時間が経過するに従って、単位電池Ｂの電圧低下は単位電池Ａの電圧低下よりも大きくなる。時刻ｔ＝ｚ１において最大電圧値を示す単位電池Ａの電圧値と、最小電圧値を示す単位電池Ｂの電圧値との差が、所定の値になった場合、制御部１０は均等化処理部９を制御し単位電池Ａに接続されたバランサ回路４を動作させる。時刻ｔ＝ｚ１で開始されたバランサ動作によって、時刻ｔ＝ｐにおいて単位電池Ａの電圧値を低下させ単位電池Ａと単位電池Ｂとの電圧値を同一にする。当該バランサ動作により、単位電池１の電圧値のばらつきを抑制することができる。

一方、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示した単位電池Ｂよりも単位時間あたりの電圧値の低下が大きい単位電池Ｃが存在する場合について説明する。図３（ｂ）の時刻ｔ＝０においては、単位電池Ａと単位電池Ｃとの電圧差は略０である。単位電池Ｃの電圧値の単位時間当たりの低下量は、単位電池Ｂの電圧値の単位時間あたりの低下量よりも大きいため、時刻ｔ＝ｚ１よりも早い時刻ｔ＝ｚ２においてバランサ動作が行われる。

図３（ｂ）に示したバランサ動作に要する時間（ｑ−ｚ２）は図３（ａ）に示したバランサ動作に要する時間（ｐ−ｚ１）よりも長い。従って、単位電池Ｃで示されるような単位電池１の電圧値に対し行うバランサ動作には単位電池Ｂに対し行うバランサ動作よりも時間がかかるため、例えば、特許文献２に記載されているように、均等化処理間隔が所定値以下である場合に、蓄電装置に異常発生の兆候があると判定する等の方法は、組電池２の運用および保守には不向きである。

そこで、実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、バランサ動作を行う前に、組電池２を構成する単位電池１のうち最大電圧値を示す単位電池１の電圧値所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が、所定の値よりも大きい場合に、劣化した電池が存在すると判定する方法を用いている。なお、当該変化量の差の判定は、図１に示した劣化判定部１１によって行われる。

ここで、放電時の単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量について説明する。図３に示すように、時刻ｔ＝０からバランサ動作が開始される時刻ｔ＝ｚ１までの間の時刻に、時刻ｔ＝ｘおよび時刻ｔ＝ｙを設定する。ただし、時刻ｔ＝ｙは、時刻ｔ＝ｘよりも後の時刻とする。

バランサ動作は、組電池２を構成する単位電池１のうち最大電圧値を示す単位電池１の電圧値と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値との差が所定の値よりも大きくなった場合に、制御部１０が電圧均等化処理部９を制御することによって開始される。従って、時刻ｔ＝ｘおよび、時刻ｔ＝ｙは、当該所定の値よりも大きくなる前に設定される必要がある。例えば、時刻ｔ＝ｘおよび、時刻ｔ＝ｙは組電池２を構成する単位電池１のうち最大電圧値を示す単位電池１の電圧値と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値との差が所定の値以下である場合に、取得された複数の時点における、単位電池１の電圧値の中から任意に２時点を選択し、時刻ｔ＝ｘおよび、時刻ｔ＝ｙを設定すればよい。

また、単位電池１の特性が予め分かっており、バランサ動作を行う時間帯が予め決定されている場合には、劣化判定部１１において予め決定されている時点よりも前の時間に時刻ｔ＝ｘおよび、時刻ｔ＝ｙを設定すればよい。そうすれば、バランサ動作を行う前に、単位電池１の所定時間あたりの電圧の変化量を算出することができる。以降の実施の形態における時刻ｔ＝ｘおよび、時刻ｔ＝ｙの決定方法も同様とする。

図３（ｂ）で示した時刻ｔ＝ｙ、時刻ｔ＝ｘは図３（ａ）において定義した時刻ｔ＝ｘおよび時刻ｔ＝ｙと同じ値でも異なる値でもよく、組電池２の充電の特性および放電の特性により適宜変更することができる。

図３（ａ）において、単位電池Ａの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける電圧値の変化の傾きをｍ（ｍａｘ）とする。また、単位電池Ｂの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける単位電池１の電圧値の変化の傾きをｍ（ｍｉｎ）とする。つまり、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量はｍ（ｍａｘ）、最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量はｍ（ｍｉｎ）と表す。

ただし、ｍ（ｍａｘ）およびｍ（ｍｉｎ）は以下の関係を満たすとする。

ここで、電圧値の変化量の差Δｍについて定義する。変化量の差Δｍは、傾きｍ（ｍａｘ）および傾きｍ（ｍｉｎ）とがなす角に基づく値と定義するとΔｍは、次式で表すことができる。

ここで変化量の差Δｍが所定値ｍ（ｔｈ）よりも大きい場合、最小電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。すなわち、図３（ａ）に示すような場合では、最大電圧値を示す単位電池Ａの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と、最小電圧値を示す単位電池Ｂの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差Δｍが、Δｍ≦ｍ（ｔｈ）であるため、劣化測定は行わない。なお、所定値ｍ（ｔｈ）は、あらかじめ劣化した単位電池１と正常な単位電池１との単位時間あたりの電圧値の変化量の差Δｍをあらかじめ計測しておき、劣化判定部１１に記憶させておくことができる。例えば、劣化判定部１１にテーブルを有し、変化量の差Δｍを予め記憶させておく事ができる。

一方、図３（ｂ）に示すように、最小電圧値を示す単位電池Ｃの電圧値の時間変化がＶＣｍｉｎ（ｔ）で表される場合に、最大電圧値を示す単位電池Ａの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と、最小電圧値を示す単位電池Ｃの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差Δｍが、Δｍ＞ｍ（ｔｈ）の関係を満たすとき、劣化測定が行われ、この時、最小電圧値を示す単位電池Ｃが劣化していると判定する。

ただし、図３（ｂ）に示すような場合でのｍ（ｍｉｎ）は、以下の関係を満たすとする。

次に、組電池２の放電時において図１に示した構成が劣化した単位電池１を検出する動作について図１を参照しながら説明する。図１に示した制御部１０は、組電池２に含まれる単位電池１の電圧値を取得する。制御部１０が複数の単位電池１の電圧値を取得するタイミングは、全ての単位電池１に対して周期的に取得してもよいし、所定の周期、例えば１日のうち数時間おきのタイミングで、全ての単位電池１の電圧値を一斉に取得してもよい。

劣化判定部１１は、回路１３を介して制御部１０が電圧検出器７より取得した単位電池１の電圧値を参照し、複数の単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池１および最小電圧値を示す単位電池１を検出する。また、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差Δｍが、所定の値ｍ（ｔｈ）より大きい場合に、最小電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池２が放電状態にあるときの劣化判定の手順を示すフローチャートについて説明する。図４は、組電池２に含まれる単位電池１が放電状態にあるときの蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順を示したものである。蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順が開始されると、制御部１０によって組電池２に含まれる複数の単位電池１の電圧値を取得する（ＳＴ１）。

劣化判定部１１は、制御部１０が取得した単位電池１の電圧値を参照し、組電池２に含まれる単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池１および最小電圧値を示す単位電池１を検出する（ＳＴ２）。また、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）を算出し（ＳＴ３）、ｍ（ｍａｘ）およびｍ（ｍｉｎ）との変化量の差Δｍを所定の値ｍ（ｔｈ）と比較する（ＳＴ４）。

劣化判定部１１は、Δｍが所定の値ｍ（ｔｈ）よりも大きい場合に劣化した単位電池１があると判断し（ＳＴ５）手順を終了する。ただし、劣化判定部１１は、Δｍが所定の値ｍ（ｔｈ）以下である場合は、制御部１０による組電池２に含まれる複数の単位電池１の電圧値を取得する手順（ＳＴ１）以降を繰り返す。

（充電時）
次に、組電池２が充電状態にある時の単位電池１の劣化測定について説明する。図５は、充電時における単位電池１の時間経過に伴う単位電池１の電圧値の増加について示したものである。上述のとおり、単位電池１は製造ばらつき等による個体差（電圧値の差）を有しており、単位電池１の充電時の電圧値の増加量は、単位電池１によって様々である。組電池２の出力電圧値を安定させるためには、組電池２を構成している複数の単位電池１の充電状態を均一にすることが望ましい。

図５に示すように、組電池２の充電時において単位電池１の電圧値は、時間経過とともに増加する。組電池を構成する単位電池１は複数存在するため、図５（ａ）では、組電池２を構成する単位電池１のうち最も高い電圧値を示す単位電池の電圧値の時間変化ＶＤｍａｘ（ｔ）および最も低い電圧値を示す単位電池Ｅの単位電池の電圧値の時間変化ＶＥｍｉｎ（ｔ）を示している。

図５（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０においては、単位電池Ｄと単位電池Ｅとの電圧値の差は略０である。充電時間が経過するに従って、単位電池Ｄの電圧増加は単位電池Ｅの電圧増加よりも大きくなる。時刻ｔ＝ｚ３において、最大電圧値を示す単位電池Ｄの電圧値と、最小電圧を示す単位電池Ｅの電圧値との差が、所定の値になった場合、単位電池Ｄに接続されたバランサ回路４を動作させる。時刻ｔ＝ｚ３で開始された、単位電池Ａのバランサ動作によって時刻ｔ＝ｒにおいて、単位電池Ｄの電圧値を低下させ単位電池Ｄと単位電池Ｅとの電圧値を同一にする。

一方、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示した単位電池Ｄよりも単位時間あたりの単位電池１の電圧増加が大きい単位電池Ｆが存在する場合について説明する。図５（ｂ）のｔ＝０においては、単位電池Ｄと単位電池Ｆとの差は略０である。単位電池Ｆの電圧値の単位時間あたりの増加量は、単位電池Ｅの電圧値の単位時間あたりの増加量よりも大きいため、時刻ｔ＝ｚ３よりも早い時刻ｔ＝ｚ４において、制御部１０が電圧均等化処理部９を制御し、バランサ動作が行われる。

図５（ｂ）に示したバランサ動作に要する時間（ｓ−ｚ４）は、図５（ａ）に示したバランサ動作に要する時間（ｒ−ｚ３）よりも長い。従って、単位電池Ｆで示されるような単位電池１の電圧値による単位電池Ｆのバランサ動作には時間がかかるため、上述したとおり、特許文献２に記載されているように、均等化処理間隔が所定値以下である場合に、蓄電装置に異常発生の兆候があると判定する等の方法は、組電池２の運用および保守には不向きである。

そこで、本実施の形態に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１は、バランサ動作を行う前に、組電池２を構成する単位電池１のうち最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が、所定の値よりも大きい場合に、劣化判定部１１が劣化した単位電池１が存在すると判定する方法を用いている。

ここで、充電時の単位電池１の所定時間あたりの変化量について説明する。図５（ａ）に示すように、ｔ＝０からバランサ動作が開始される時刻ｔ＝ｚ３までの間の時刻に、劣化判定部１１が時刻ｔ＝ｘ、時刻ｔ＝ｙを設定する。ただし、時刻ｔ＝ｙは時刻ｔ＝ｘよりも後の時間とする。なお、これらの時刻は放電時において定義した、ｔ＝ｘおよびｔ＝ｙと同じ値でも異なる値でもよく、組電池２の充電の特性および放電の特性により適宜変更することができる。

図５（ａ）において、最大電圧値を示す単位電池Ｄの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける電圧値の変化量をｍ（ｍａｘ）とする。また、図５（ａ）において、最小電圧値を示す単位電池Ｅの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける電圧値の変化量をｍ（ｍｉｎ）とする。

ただし、図５（ａ）において、ｍ（ｍａｘ）およびｍ（ｍｉｎ）は以下の関係を満たすとする。

ここで、変化量の差Δｍについて定義する。変化量の差は、傾きｍ（ｍａｘ）および傾きｍ（ｍｉｎ）とがなす角に基づく値と定義すると変化量の差Δmは、次式で表すことができる。

ここで、Δｍが所定値ｍ（ｔｈ）よりも大きい場合、最大電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。すなわち、図５（ａ）に示すような場合では、最大電圧値を示す単位電池Ｄの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と、最小電圧値を示す単位電池Ｅの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差がΔｍが、Δｍ≦ｍ（ｔｈ）であるため劣化測定は行わない。なお、所定値ｍ（ｔｈ）としては、あらかじめ劣化した単位電池１と正常な単位電池１との単位時間あたりの変化量の差を計測しておき、劣化判定部１１に記憶させておくことができる。例えば、劣化判定部１１にテーブルを有し、変化量の差Δｍを予め記憶させておく事ができる。

一方、図５（ｂ）に示すように、最大電圧値を示す単位電池Ｆの電圧値の時間変化がＶＦｍａｘ（ｔ）で表される場合に、時刻ｔ＝０からバランサ動作が開始される時刻ｔ＝ｚ４までの間の時刻に、劣化判定部１１がｔ＝ｘおよびｔ＝ｙを設定する。ただし、時刻ｔ＝ｙは時刻ｔ＝ｘよりも後の時間とする。ここで、図５（ｂ）において、最大電圧値を示す単位電池Ｆの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける電圧値の変化量をｍ（ｍａｘ）とする。また、図５（ｂ）において、最小電圧値を示す単位電池Ｅの時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける電圧値の変化量をｍ（ｍｉｎ）とする。最大電圧値を示す単位電池Ｆの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池Ｅの電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差Δｍが、Δｍ＞ｍ（ｔｈ）の関係を満たすため、劣化測定が行われ、このとき、最大電圧値を示す単位電池Ｆが劣化していると判定する。

ただし、図５（ｂ）に示すような場合でのｍ（ｍａｘ）は、以下の関係を満たすとする。

次に、組電池２の充電時において、図１に示した構成が劣化した単位電池１を検出する動作について、図１を参照しながら説明する。組電池２に含まれる単位電池１の充電時において、図１に示した制御部１０は、組電池２に含まれる単位電池１の電圧値を取得する。制御部１０が複数の単位電池１の電圧値を取得するタイミングは、上述した組電池２の放電時における電圧値の取得のタイミングと同様である。

劣化判定部１１は、制御部１０が取得した単位電池１の電圧値を参照し、単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池１および最小電圧値を示す単位電池１を検出する。また、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）との差Δｍが所定値ｍ（ｔｈ）より大きい場合に、最大電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池２が充電状態にあるときの劣化判定の手順を示すフローチャートについて説明する。図６は、組電池２に含まれる単位電池１が充電状態にあるときの蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順を示したものである。蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順が開始されると、制御部１０によって組電池２に含まれる複数の単位電池１の電圧値を取得する（ＳＴ６）。

劣化判定部１１は、制御部１０が取得した単位電池１の電圧値を参照し、単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池１および最小電圧値を示す単位電池を検出する（ＳＴ７）。また、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍ（ｍｉｎ）を算出し（ＳＴ８）、ｍ（ｍａｘ）およびｍ（ｍｉｎ）との差Δｍを所定の値ｍ（ｔｈ）と比較する（ＳＴ９）。

劣化判定部１１は、Δｍが所定の値ｍ（ｔｈ）よりも大きい場合に劣化した単位電池１があると判定し（ＳＴ１０）手順を終了する。ただし、劣化判定部１１は、Δｍが所定の値ｍ（ｔｈ）よりも小さい場合は、制御部１０による組電池２に含まれる複数の単位電池１の電圧値を取得する手順（ＳＴ６）以降を繰り返す。

本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の状態に関する情報を取得する制御部１０と、予め設定された所定の値を有し制御部１０で取得された前記複数の単位電池１の状態に基づく情報のうち最大値を示す単位電池１と最小値を示す単位電池１を検出し、最大値を示す単位電池１の状態に関する情報の所定時間あたりの変化量と最小値を示す単位電池１の状態に基づく情報の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定する劣化判定部１１とを備えるので、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、単位電池１の状態に関する情報は電圧値であり、劣化判定部１１は、制御部１０で取得された複数の単位電池１の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池１と最小電圧値を示す単位電池１を検出し、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定するので、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の放電時において、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、最小電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定するので、単位電池１の放電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の充電時において、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、最大電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定するので、単位電池１の充電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態１に係る蓄電システム装置２１によれば、直列に接続された複数の単位電池１と、単位電池１の劣化を検出する実施の形態１に記載の蓄電池劣化測定装置３と、単位電池１から供給される電力を制御する電力制御装置２２とを備えるので、単位電池１の放電時および充電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１を示したものである。実施の形態２においても、複数の単位電池１の状態に関する情報が、単位電池１の電圧値であるとして説明する。図７に示すように本発明の実施の形態２に係る、蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１は、実施の形態１で説明したバランサ回路４のそれぞれに電流検出器３０をさらに備えたものである。また、電流検出器３０で検出された電流値は、劣化判定部１１によって取得され処理されるため、電流検出器３０はそれぞれ、回路３１を介して劣化判定部１１と接続されている。それ以外の構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１は、バランサ動作時に単位電池１の劣化を検出するものである。図７に示すように、電流検出器３０とバランサ抵抗５とスイッチ素子６はバランサ回路４において直列に接続されている。電流検出器３０は、スイッチ素子６がＯＮ状態となった時にバランサ回路４に流れるバランサ電流を検出する。

劣化判定部１１は、電流検出器３０からバランサ電流の電流値を取得し、バランサ回路４がバランサ動作を開始した時点からバランサ動作を終了する時点までのバランサ電流の積算値を算出する。図８は、放電時における単位電池１の時間経過に伴う電圧値の低下と、バランサ動作によるバランサ電流の変化について示したものである。

図８（ａ）は、既に図３（ａ）に示した単位電池１の電圧値の低下について示したものと同一のものである。すなわち、組電池２に含まれる単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池Ａの電圧値と最小電圧値を示す単位電池Ｂの電圧値の変化について示したものである。既に、図３（ａ）で述べたとおり、単位電池Ａは、時刻ｔ＝ｚ１においてバランサ動作が開始され、時刻ｔ＝ｐにおいてバランサ動作が終了する。

図８（ｂ）は、図７で示したバランサ回路４にバランサ電流が流れた時の電流検出器３０で検出される電流値の時間変化Ｉ（ｔ）を示したものである。図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝０からバランサ動作が開始される時刻ｔ＝ｚ１までの時間においては、バランサ動作が行われないため、バランサ電流の時間変化Ｉ（ｔ）は０である。時刻ｔ＝ｚ１において、バランサ動作が開始するとスイッチ素子６がＯＮ状態となり電流検出器３０はバランサ電流を検出する。バランサ回路４に含まれるバランサ抵抗５の抵抗値は一定値であるためバランサ電流は単位電池Ａの電圧値の低下に伴い低下する。バランサ電流は、時刻ｔ＝ｚ１において最大値I（ｚ１）をとり、その後時間経過とともに低下し、バランサ動作が終了する時刻ｔ＝ｐにおいてはI（ｚ１）よりも小さいバランサ電流の最小値I（ｐ）をとる。

図８（ｂ）に示すように時刻ｚ１から時刻ｐにおいてバランサ回路４を流れるバランサ電流の積算量Ｑは劣化判定部１１により以下の数式に基づいて算出することができる。

一方、図８（ｃ）に示すように、単位電池Ｂよりも単位時間あたりの電圧値の低下が大きい単位電池Ｄが存在する場合について説明する。図８（ｃ）は、既に図３（ｂ）に示した単位電池１の電圧値の低下について示したものと同一のものである。すなわち、組電池２に含まれる単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池Ａの電圧値と最小電圧値を含む単位電池Ｄの電圧値の変化について示したものである。既に、図３（ｂ）で述べたとおり、時刻ｔ＝ｚ２においてバランサ動作が開始され、時刻ｔ＝ｑにおいてバランサ動作が終了する。

図８（ｃ）に示したバランサ動作に要する時間（ｑ−ｚ２）は、図８（ａ）に示したバランサ動作に要する時間（ｐ−ｚ１）よりも長い。これはすなわち、図８（ｂ）に示されているバランサ電流の積算量Ｑよりも図８（ｄ）に示した、バランサ電流の積算量Ｑの方が大きいことを示している。

図８（ｄ）に示すように時刻ｔ＝ｚ２から時刻ｔ＝ｑにおいてバランサ回路４を流れるバランサ電流の積算量Ｑは劣化判定部１１により以下の数式に基づいて算出することができる。

そこで、本発明の実施の形態２にかかる蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、組電池２の放電時においてバランサ動作を開始した時点からのバランサ電流の積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定するものである。

図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝ｚ１から時刻ｔ＝ｐにおける電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）以下である場合、すなわちＱ≦Ｑ（ｔｈ）である場合には、劣化測定は行わない。

一方、図８（ｄ）に示すように、劣化判定部１１は時刻ｔ＝ｚ２から時刻ｔ＝ｑにおける電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）より大きい場合、すなわちＱ＞Ｑ（ｔｈ）である場合には劣化測定を行い、この時最小電圧を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池２の放電時でかつバランサ動作が行われている場合に、図７に示した構成が劣化した単位電池１を検出する動作について、図７を参照しながら説明する。制御部１０は、組電池２に含まれる単位電池１のうち、最大電圧を示す単位電池１の電圧値と最小電圧を示す単位電池１の所定時間あたりの電圧値との差が所定の値よりも大きくなった場合に電圧均等化処理部９を制御し、電圧均等化処理部９は回路１５を介してバランサ回路４を動作させる。

バランサ動作が開始されると劣化判定部１１は、バランサ回路４を流れるバランサ電流を取得し、取得したバランサ電流に基づいて、バランサ回路４が動作を開始した時点からのバランサ電流積算量Ｑを算出する。バランサ電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きい場合に、最小電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池２が放電状態でかつバランサ動作時にあるときの劣化判定の手順を示すフローチャートについて説明する。図９は、組電池２に含まれる単位電池１が放電状態にあるときの劣化判定部１１による劣化判定の手順を示したものである。電圧均等化処理部９によりバランサ動作が開始されると、劣化判定部１１は、バランサ回路４を流れるバランサ電流の電流値を取得する（ＳＴ１１）。

次に、劣化判定部１１はバランサ回路４が動作を開始した時点からからのバランサ電流積算量Ｑを算出する（ＳＴ１２）。次に、劣化判定部１１は算出したバランサ電流積算量Ｑが、所定値Ｑ（ｔｈ）と比較する（ＳＴ１３）。劣化判定部１１は、算出したバランサ電流積算量Ｑが、所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定し（ＳＴ１４）手順を終了する。ただし、劣化判定部１１は、バランサ電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）以下である場合は、劣化判定部１１は、バランサ動作を行っている回路のバランサ電流の電流値を取得する手順（ＳＴ１１）以降を繰り返す。

（充電時）
次に、組電池２の充電時におけるバランサ動作のバランサ電流に基づく単位電池１の劣化測定について説明する。図１０（ａ）は、既に図５（ａ）に示した単位電池１の電圧値増加について示したものと同一のものである。すなわち、組電池２の充電時において、組電池２に含まれる単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池Ｄの電圧値の時間変化ＶＤｍａｘ（ｔ）と最小電圧値を含む単位電池Ｅの電圧値の時間変化ＶＥｍｉｎ（ｔ）について示したものである。既に、図５（ａ）で述べたとおり、単位電池Ｄは、時刻ｔ＝ｚ３においてバランサ動作が開始され、時刻ｔ＝ｒにおいてバランサ動作が終了する。

図１０（ｂ）は、図７で示したバランサ回路４にバランサ電流が流れた時の電流検出器３０で検出されるバランサ電流の時間変化Ｉ（ｔ）を示したものである。図１０（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝０からバランサ動作が開始される時刻ｔ＝ｚ３までの時間においては、バランサ動作が行われないため、バランサ電流の時間変化Ｉ（ｔ）は０である。時刻ｔ＝ｚ３において、バランサ動作が開始するとスイッチ素子６がＯＮ状態となり電流検出器３０はバランサ電流を検出する。バランサ回路４に含まれるバランサ抵抗５の抵抗値は一定値であるためバランサ電流は単位電池Ｄの電圧値の低下に伴い低下する。バランサ電流は、時刻ｔ＝ｚ３において最大値I（ｚ３）をとり、その後時間経過とともに低下し、バランサ動作が終了する時刻ｔ＝ｒにおいてはI（ｚ３）よりも小さいバランサ電流の最小値I（ｐ）をとる。

図１０（ｂ）に示すように時刻ｔ＝ｚ３から時刻ｔ＝ｒにおいてバランサ回路４を流れるバランサ電流の積算量Ｑは劣化判定部１１により以下の数式に基づいて算出することができる。

一方、図１０（ｃ）に示すように、単位電池Ｄよりも単位時間あたりの電圧値の増加が大きい単位電池Ｆが存在する場合について説明する。図１０（ｃ）は、既に図５（ｂ）に示した単位電池１の電圧値の増加について示したものと同一のものである。すなわち、組電池２に含まれる単位電池１の中で最大電圧値を示す単位電池Ｆの電圧値の時間変化ＶＦｍａｘ（ｔ）と最小電圧値を含む単位電池Ｅの電圧値の時間変化ＶＥｍｉｎ（ｔ）について示したものである。既に、図５（ｂ）で述べたとおり、時刻ｔ＝ｚ４においてバランサ動作が開始され、時刻ｔ＝ｓにおいてバランサ動作が終了する。

図１０（ｃ）に示したバランサ動作に要する時間（ｓ−ｚ４）は、図１０（ａ）に示したバランサ動作に要する時間（ｒ−ｚ３）よりも長い。これはすなわち、図１０（ｂ）に示されているバランサ電流の積算量Ｑよりも図１０（ｄ）に示した、バランサ電流の積算量Ｑの方が大きいことを示している。

すなわち、図１０（ｄ）に示すように時刻ｔ＝ｚ４からｔ＝ｓにおいてバランサ回路４を流れるバランサ電流の積算量Ｑは劣化判定部１１により以下の数式に基づいて算出することができる。

そこで、本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、組電池２の充電時においてバランサ動作を開始した時点からのバランサ電流の積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池が存在すると判定するものである。

図１０（ｂ）に示すように、時刻＝ｚ３から時刻ｔ＝ｒにおける電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）以下である場合、すなわちＱ≦Ｑ（ｔｈ）である場合には、劣化測定は行わない。

一方、図１０（ｄ）に示すように、時刻ｔ＝ｚ４から時刻ｔ＝ｓにおける電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）より大きい場合、すなわちＱ＞Ｑ（ｔｈ）である場合には劣化測定が行われ、この時最大電圧を示す単位電池１が劣化していると判定する。

なお、実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、バランサ回路４を流れるバランサ電流の積算量Ｑを算出しているが、バランサ電流の積算量Ｑはバランサ動作の継続時間と比例の関係があるため、バランサ動作を開始した時点からのバランサ動作の継続時間により、単位電池１の劣化を判定してもよい。

次に、蓄電池の充電時でかつバランサ動作が行われている場合に、図７に示した構成が劣化した単位電池１を検出する動作について、図７を参照しながら説明する。制御部１０は、組電池２に含まれる単位電池１のうち、最大電圧を示す単位電池１の電圧値と最小電圧を示す単位電池１の所定時間あたりの電圧値との差が所定の値よりも大きくなった場合に電圧均等化処理部９を制御し、電圧均等化処理部９は回路１５を介してバランサ回路４を動作させる。

バランサ動作が開始されると劣化判定部１１は、バランサ回路４を流れるバランサ電流を取得し、取得したバランサ電流に基づいて、バランサ回路４が動作を開始した時点からのバランサ電流積算量Ｑを算出する。バランサ電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きい場合に、最小電圧値を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池が充電状態でかつバランサ動作時にあるときの劣化判定の手順を示すフローチャートについて説明する。図１１は、組電池２に含まれる単位電池１が充電状態にあるときの劣化判定部１１による劣化判定の手順を示したものである。電圧均等化処理部９によりバランサ動作が開始されると、劣化判定部１１は、バランサ回路４を流れるバランサ電流の電流値を取得する（ＳＴ１６）。

次に、劣化判定部１１はバランサ回路４が動作を開始した時点からからのバランサ電流積算量Ｑを算出する（ＳＴ１７）。次に、劣化判定部１１は算出したバランサ電流積算量Ｑが、所定値Ｑ（ｔｈ）と比較する（ＳＴ１８）。劣化判定部１１は、算出したバランサ電流積算量Ｑが、所定値Ｑ（ｔｈ）よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定し（ＳＴ１９）手順を終了する。ただし、劣化判定部１１は、バランサ電流積算量Ｑが所定値Ｑ（ｔｈ）以下である場合は、劣化判定部１１は、バランサ動作を行っている回路のバランサ電流の電流値を取得する手順（ＳＴ１６）以降を繰り返す。

本発明の実施の形態２においては、単位電池１の劣化を、単位電池１にそれぞれ設けられたバランサ回路４の電流検出器３０により電流積算量Ｑを求めているが、図７に示した電圧検出器７およびバランサ抵抗５の値からバランサ電流を算出し、電流積算量Ｑを求めてもよい。このとき、電流検出器３０の構成を省略することができる。

本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１のそれぞれと並列に設けられた複数のバランサ回路４を動作させる電圧均等化処理部９を備え、劣化判定部１１は、制御部１０で取得された複数の単位電池１の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池１と最小電圧値を示す単位電池１を検出し、制御部１０は、最大電圧を示す単位電池１の電圧値と最小電圧を示す単位電池１の所定時間あたりの電圧値との差が所定の値よりも大きくなった場合に均等化処理部９を制御し前記バランサ回路４を動作させ、劣化判定部１１は、バランサ回路４を流れるバランサ電流を取得し、取得した前記バランサ電流に基づいてバランサ回路４が動作を開始した時点からのバランサ電流積算量を算出し、バランサ電流積算量が所定値よりも大きくなった場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定するので、バランサ動作を行う組電池２においても単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、記複数の単位電池１の放電時において、劣化判定部１１は、バランサ電流積算量が所定値よりも大きくなった場合に、最小電圧を示す単位電池１が劣化していると判定するので、バランサ動作を行う単位電池１の放電時において単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態２に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の充電時において、劣化判定部１１は、バランサ電流積算量が所定値よりも大きくなった場合に、前記最大電圧を示す単位電池１が劣化していると判定するので、バランサ動作を行う単位電池１の充電時において単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態２に係る蓄電システム装置２１によれば、直列に接続された複数の単位電池１と、単位電池１の劣化を検出する実施の形態１に記載の蓄電池劣化測定装置３と、単位電池１から供給される電力を制御する電力制御装置２２とを備えるので、バランサ動作を行う単位電池１の放電時および充電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１を示したものである。実施の形態３では、複数の単位電池１の状態に関する情報が、単位電池１の温度値であるとして説明する。図１２に示すように、実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１は、実施の形態１における電圧検出部２５を温度検出部３４に置き換えたとした構成以外は、実施の形態１と同一の構成であるため、温度検出部３４以外の構成については説明を省略する。温度検出部３４は、組電池２に含まれる複数の単位電池１にそれぞれ設けられた温度検出器３５を含んでいる。温度検出器３５は、単位電池１の温度を計測することが可能であり、例えば、単位電池１の表面温度を計測することが可能な温度センサまたは単位電池１の電極の温度が計測することが可能な温度センサ等を用いることができる。

実施の形態３では、単位電池１が劣化することにより単位電池１の内部抵抗が増大し、充放電時間にジュール発熱が大きくなることを利用したものである。単位電池１が劣化している場合には、充電時、放電時を問わず単位電池１の温度上昇を検出することにより単位電池１の劣化を判定（測定）することができるため構成の簡略化が可能となる。

実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、複数の単位電池１の温度値のうち、最大温度を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量と最小温度値を示す単位電池１の温度値の変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、最大温度値を示す単位電池１が劣化していると判定する方法を用いている。なお、当該変化量の差の判定は、図１２に示した劣化判定部１１によって行われる。

ここで、充放電時の単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量について説明する。図１３に示すように、放電または充電を開始する時点での時刻をｔ＝０とする。時刻ｔ＝０より遅い時点に、時刻ｔ＝ｘおよび時刻ｔ＝ｙを設定する。ただし、時刻ｔ＝ｙは、時刻ｔ＝ｘよりも後の時刻とする。

図１３（ａ）において、組電池２に含まれる単位電池１で最大温度を示す単位電池Ｇの温度変化ＴＧｍａｘ（ｔ）を一点鎖線で示す。また、組電池２に含まれる単位電池１で最小温度を示す単位電池Ｈの温度変化ＴＨｍｉｎ（ｔ）を実線で示す。図１３（ａ）において、時刻ｔ＝ｘから時刻ｔ＝ｙにおける単位電池Ｇおよび単位電池Ｈの温度値の変化の傾きをそれぞれｍＴ（ｍａｘ）およびｍＴ（ｍｉｎ）とする。つまり、最大温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量をｍＴ（ｍａｘ）、最小温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量をｍＴ（ｍｉｎ）と表す。

ただし、図１３（ａ）において、ｍＴ（ｍａｘ）およびｍＴ（ｍｉｎ）は以下の関係を満たすとする。

ここで、温度値の変化量の差ΔｍＴについて定義する。温度値の変化量の差は、傾きｍＴ（ｍａｘ）および傾きｍＴ（ｍｉｎ）とがなす角に基づく値と定義するとΔｍＴは、次式で表すことができる。

ここでΔｍＴが所定値ｍＴ（ｔｈ）よりも大きい場合、最大温度値を示す単位電池が劣化していると判定する。すなわち、図１３（ａ）に示すような場合では、最大温度値を示す単位電池Ｇの温度値の所定時間あたりの変化量はｍＴ（ｍａｘ）と、最小温度値を示す単位電池Ｈの温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍｉｎ）との差ΔｍＴが、ΔｍＴ≦ｍＴ（ｔｈ）であるため、劣化測定は行わない。なお、所定値ｍＴ（ｔｈ）としては、あらかじめ劣化した単位電池１と正常な単位電池１との単位時間あたりの温度値の変化量の差をあらかじめ計測しておき、劣化判定部１１に記憶させておくことができる。例えば、劣化判定部１１にテーブルを有し、変化量の差Δｍを予め記憶させておく事ができる。

一方、図１３（ｂ）に示すように、最大温度値を示す単位電池Ｆの電圧値の時間変化がＴＩｍａｘ（ｔ）で表される場合に、最大温度値を示す単位電池Ｉの温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍａｘ）と、最小温度値を示す単位電池Ｈの温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍｉｎ）との差ΔｍＴが、ΔｍＴ＞ｍＴ（ｔｈ）の関係を満たすとき、劣化測定が行われる。この時、最大温度値を示す単位電池Ｉが劣化していると判定する。

ただし、図１３（ｂ）に示すような場合でのｍＴ（ｍａｘ）は、以下の関係を満たすとする。

次に、組電池２の充放電時において図１２に示した構成が劣化した単位電池１を検出する動作について図１４を参照しながら説明する。組電池２に含まれる単位電池１の充放電時において、図１２に示した制御部１０は、組電池２に含まれる単位電池１の温度値を取得する。制御部１０が複数の単位電池１の温度値を取得するタイミングは、全ての単位電池に対して周期的に取得してもよいし、所定の周期、例えば１日に数時間おきのタイミングで、全ての単位電池１の温度値を一斉に取得してもよい。

劣化判定部１１は、制御部１０が回路３６を介して温度検出器３５より取得した単位電池１の温度値を参照し、単位電池１の中で最大温度値を示す単位電池１および最小温度値を示す単位電池１を検出する。また、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍａｘ）と最小温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍｉｎ）との差ΔｍＴが、所定の値ｍＴ（ｔｈ）より大きい場合に、最大温度値を示す単位電池１が劣化していると判定する。

次に、組電池２が充放電状態にあるときの劣化判定の手順を示すフローチャートについて説明する。図１４は、組電池２に含まれる単位電池１が充放電状態にあるときの蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順を示したものである。蓄電池劣化測定装置３による劣化判定の手順が開始されると、制御部１０は、組電池２に含まれる複数の単位電池１の温度値を取得する（ＳＴ２０）。

劣化判定部１１は、制御部１０が取得した単位電池１の温度値を参照し、単位電池１の中で最大温度値を示す単位電池１および最小温度値を示す単位電池１を検出する（ＳＴ２１）。また、劣化判定部１１は、最大温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍａｘ）と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量ｍＴ（ｍｉｎ）を算出し（ＳＴ２２）、ｍＴ（ｍａｘ）およびｍＴ（ｍｉｎ）との差ΔｍＴを所定の値ｍＴ（ｔｈ）と比較する（ＳＴ２３）。

劣化判定部１１は、ΔｍＴが所定の値ｍＴ（ｔｈ）よりも大きい場合に劣化した単位電池１があると判定し（ＳＴ２４）手順を終了する。ただし、劣化判定部１１は、Δｍが所定の値ｍＴ（ｔｈ）よりも小さい場合は、制御部１０による組電池２に含まれる複数の単位電池１の温度値を取得する手順（ＳＴ２０）以降を繰り返す。

また、本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１として、実施の形態１に示したように単位電池１のそれぞれについて電圧検出器７をさらに備えたものを考えることが可能である。図１５は、単位電池１のそれぞれについて温度検出器３５に加え電圧検出器７を備えた蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１を示したものである。

実施の形態３の変形例によれば、電圧値および温度値を劣化判定の要因として考慮するので、特定の単位電池１に設けられた電圧検出器７または温度検出器３５のうちいずれかが故障した場合であっても単位電池１の劣化を検出することが可能である。

本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、制御部１０は、複数の単位電池１の温度値を取得し、劣化判定部１１は、制御部１０で取得された複数の単位電池１の温度値のうち最大温度値を示す単位電池１と最小温度値を示す単位電池１を検出し、最大温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量と最小温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、最大温度値を示す単位電池１が劣化していると判定するので、充放電時に関わらず同様の構成により単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

また、本発明の実施の形態３に係る蓄電システム装置２１によれば、直列に接続された複数の単位電池１と、単位電池１の劣化を検出する実施の形態１に記載の蓄電池劣化測定装置３と、単位電池１から供給される電力を制御する電力制御装置２２とを備えるので充放電時に関わらず同様の構成により単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができる。

実施の形態４．
図１６は、実施の形態４に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１について示したものである。実施の形態４では、複数の単位電池１の状態に関する情報が、単位電池１の温度値であるとして説明する。実施の形態４に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１では、実施の形態２で示した複数の単位電池１がそれぞれバランサ回路４を有する構成に、実施の形態３で示した温度検出器３５を更に備えたものである。

また、実施の形態４に係る蓄電池劣化測定装置３および蓄電システム装置２１の動作は、実施の形態１〜３と同様であるため説明を省略する。

実施の形態４に係る構成によれば、充放電時における単位電池１の劣化測定に失敗した場合でも、バランサ回路４におけるバランサ電流に基づく劣化測定が可能となるので、より正確な単位電池１の劣化測定が可能となる。

本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、制御部１０は、複数の単位電池１の電圧値および複数の単位電池１の温度値を取得し、劣化判定部１１は、制御部１０で取得された複数の単位電池１の電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池１と最小電圧値を示す単位電池１とを検出し、制御部１０で取得された複数の単位電池１の温度値のうち最大温度値を示す単位電池１と最小温度値を示す単位電池１を検出し、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量と最小電圧値を示す単位電池１の電圧値の所定時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きく、最大温度値を示す単位電池１の温度値の所定時間あたりの変化量と最小温度値を示す単位電池１の温度値の時間あたりの変化量との差が所定の値よりも大きい場合に、劣化した単位電池１が存在すると判定するので、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができるとともに、正確な単位電池１の劣化測定が可能となる。

本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の放電時において、劣化判定部１１は、最小電圧値を示す単位電池１と最大温度値を示す単位電池１が同一である場合に単位電池が劣化していると判定するので、単位電池１の放電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができるとともに、正確な単位電池１の劣化測定が可能となる。

本発明の実施の形態３に係る蓄電池劣化測定装置３によれば、複数の単位電池１の充電時において、劣化判定部１１は、最大電圧値を示す単位電池１と最大温度値を示す単位電池が１同一である場合に単位電池１が劣化していると判定するので、単位電池１の充電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができるとともに、正確な単位電池１の劣化測定が可能となる。

また、本発明の実施の形態２に係る蓄電システム装置２１によれば、直列に接続された複数の単位電池１と、単位電池１の劣化を検出する実施の形態１に記載の蓄電池劣化測定装置３と、単位電池１から供給される電力を制御する電力制御装置２２とを備えるので、バランサ動作を行う単位電池１の放電時および充電時において、単位電池１の劣化状態を測定する時間を従来よりも短縮することができるとともに、正確な単位電池１の劣化測定が可能となる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その発明の範囲において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変更、省略したりすることができる。

１ 単位電池
３ 蓄電池劣化測定装置
４ バランサ回路
９ 電圧均等化処理部
１０ 制御部
１１ 劣化判定部
２１ 蓄電システム装置
２２ 電力制御装置

Claims (11)

1. 複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値を取得する制御部と、
   前記制御部で取得された前記複数の単位電池の前記電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池を検出し、前記最大電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量と前記最小電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、前記複数の単位電池の中に劣化した単位電池が存在すると判断する劣化判定部と
   を備えたことを特徴とする蓄電池劣化測定装置。
2. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された放電中の前記複数の単位電池の前記電圧値に基づき、前記最大電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量と前記最小電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、前記最小電圧値を示す単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池劣化測定装置。
3. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された充電中の前記複数の単位電池の前記電圧値に基づき、前記最大電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量と前記最小電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、前記最大電圧値を示す単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池劣化測定装置。
4. 複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値を取得する制御部と、
   前記複数の単位電池のそれぞれと並列に設けられた複数のバランサ回路を動作させる電圧均等化処理部と、
   前記制御部で取得された前記複数の単位電池の前記電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池を検出する劣化判定部と
   を備え、
   前記制御部は、前記バランサ回路の動作前に前記電圧値を取得し、前記最大電圧を示す単位電池の前記電圧値と前記最小電圧を示す単位電池の前記電圧値との差が第１の設定値よりも大きくなった場合に前記均等化処理部を制御し前記バランサ回路を動作させ、
   前記劣化判定部は、前記バランサ回路を流れるバランサ電流を取得し、取得した前記バランサ電流に基づいて前記バランサ回路が動作を開始した時点からのバランサ電流積算量を算出し、前記バランサ電流積算量が第２の設定値よりも大きくなった場合に、前記複数の単位電池の中に劣化した単位電池が存在すると判断することを特徴とする蓄電池劣化測定装置。
5. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された前記電圧値が前記複数の単位電池の放電中の前記電圧値である場合に、前記バランサ電流積算量が第２の設定値よりも大きくなると、前記最小電圧を示す単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項４に記載の蓄電池劣化測定装置。
6. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された前記電圧値が前記複数の単位電池の充電中の前記電圧値である場合に、前記バランサ電流積算量が第２の設定値よりも大きくなると、前記最大電圧を示す単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項４に記載の蓄電池劣化測定装置。
7. 複数の単位電池の充電中又は放電中の電圧値および温度値を取得する制御部と、
   前記制御部で取得された前記複数の単位電池の前記電圧値のうち最大電圧値を示す単位電池と最小電圧値を示す単位電池とを検出し、前記制御部で取得された前記複数の単位電池の前記温度値のうち最大温度値を示す単位電池と最小温度値を示す単位電池を検出する劣化判定部と
   を備え、
   前記劣化判定部は、前記最大電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量と前記最小電圧値を示す単位電池の前記電圧値の設定時間あたりの変化量との差が第１の設定値よりも大きく、前記最大温度値を示す単位電池の前記温度値の設定時間あたりの変化量と前記最小温度値を示す単位電池の前記温度値の設定時間あたりの変化量との差が第２の設定値よりも大きい場合に、前記複数の単位電池の中に劣化した単位電池が存在すると判断することを特徴とする蓄電池劣化測定装置。
8. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された放電中の前記複数の単位電池の前記電圧値及び前記温度値に基づき、前記最小電圧値を示す単位電池と前記最大温度値を示す単位電池が同一である場合に前記単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項７に記載の蓄電池劣化測定装置。
9. 前記劣化判定部は、前記制御部で取得された充電中の前記複数の単位電池の前記電圧値及び前記温度値に基づき、前記最大電圧値を示す単位電池と前記最大温度値を示す単位電池が同一である場合に前記単位電池が劣化していると判断することを特徴とする請求項７に記載の蓄電池劣化測定装置。
10. 複数の単位電池の充電中又は放電中の温度値を取得する制御部と、
    前記制御部で取得された前記複数の単位電池の前記温度値のうち最大温度値を示す単位電池と最小温度値を示す単位電池を検出し、前記最大温度値を示す単位電池の前記温度値の設定時間あたりの変化量と前記最小温度値を示す単位電池の前記温度値の設定時間あたりの変化量との差が設定値よりも大きい場合に、前記複数の単位電池の中に劣化した単位電池が存在すると判断する劣化判定部と
    を備えたことを特徴とする蓄電池劣化測定装置。
11. 直列に接続された複数の単位電池と、
    前記単位電池の劣化を検出する請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の蓄電池劣化測定装置と、前記単位電池から供給される電力を制御する電力制御装置とを備えたことを特徴とする蓄電システム装置。

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