JP6114321B2 - 車両用の二次電池の再利用方法 - Google Patents
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Description
上記課題を解決する車両用の二次電池の再利用方法は、使用履歴のある複数の単位電池から組電池を再構成する車両用の二次電池の再利用方法であって、使用履歴のある組電池を解体して得られる複数の単位電池の残容量を測定する残容量検査工程と、測定された残容量が、0よりも大きく前記組電池が搭載されていた車両での制御範囲の下限値未満の範囲内に設定された残容量下限値以上である前記単位電池を選別する工程と、前記選別された単位電池を用いて組電池を組み立てる工程と、を有することを要旨とする。
上記方法によれば、正極の容量が低下して再利用できない単位電池を好適に排除する選別が可能となる。
残容量が残容量下限値未満である単位電池を充電すると、単位電池が発熱することがわかっている。上記方法では、残容量検査工程又は当該工程よりも前には、一定容量以上の充電が行われないので、充電により発熱する単位電池を予め取り除くことができる。
単位電池を所定の電圧まで放電した後、単位電池を充電することにより、メモリー効果を低減することができるが、残容量が残容量下限値未満である単位電池を充電すると発熱することがわかっている。上記方法によれば、残容量が残容量下限値未満である単位電池は、残容量を検査する工程で不良品として選別されるので、単位電池を充電する工程の前に、発熱する単位電池を予め取り除くことができる。また、メモリー効果を低減するための充電を行うためには、充電前に単位電池を放電する必要があるが、この充電工程と残容量検査とを組み合わせることで、充電工程において単位電池を放電する手間が軽減される。
図2(a)は、使用履歴のない電池モジュール11の正極および負極の容量バランスを示す。ニッケル水素蓄電池では、負極の容量が正極の容量よりも大きく設定されている。負極には、過充電時に負極で酸素を吸収し、且つ負極から水素を発生しないように、正極が満充電のときの充電可能な容量である充電リザーブR1が設けられている。さらに、負極には、放電時に電池容量が負極によって規制されないように、正極の充電量が「0」であるときの放電可能な容量である放電リザーブR2が設けられている。すなわち、ニッケル水素蓄電池の容量Cは、正極の容量によって規制される正極規制とされている。なお、ここでいう正極の「満充電」とは、正極の活物質の未充電部分がなくなった状態をいう。
(b)電池モジュール11の残容量を検査する工程(残容量検査工程)
(c)電池モジュール11の開放端電圧、内部抵抗、および電池質量を検査する工程(特性検査工程)
(d)電池モジュール11の容量バランスを検査する工程(容量バランス検査工程)
(e)良品として選別された電池モジュール11を充電する工程(リフレッシュ充電工程)
(f)選別された電池モジュール11を用いて組電池10を組み立てる工程(組立工程)
まず車両から回収された組電池10について、解体せずに組電池10を再利用可能か否かについて判定する。再利用可能か否かについては、電池特性の検査や、電池モジュール11毎の電池特性のばらつき検査など、任意の方法を用いることができる。
次に、電池モジュール11について、残容量を検査する(b:残容量検査工程)。上述したように、組電池10が車両に搭載されている状態では、組電池10のSOCが制御範囲内になるように制御されている。このため、電池モジュール11の電池容量が適正であれば、組電池10が取り外されたときのSOCが維持され、電池モジュール11の残容量も一定容量範囲(SOCの制御範囲内に対応した範囲内)であり、その範囲の下限値である車両制御下限値未満になることは、ほぼない。しかし、正極の容量が低下した電池モジュール11については、その残容量が、車両制御下限値未満となることがある。そのため、正極の容量が低下した電池モジュール11を選別するために、0よりも大きく車両制御下限値未満の範囲内に残容量下限値を設定する。なお、上述したように(b)の残容量検査工程の前および当該工程は、電池モジュール11を一定容量以上充電せずに検査を行うが、この「一定容量」は、残容量下限値まで到達しない程度の容量であることが好ましい。
(1)組電池10を搭載した車両では、組電池10の残容量を、車両を制御する上で設定された範囲である制御範囲内となるように制御する。ここで制御範囲とは、組電池10の仕様に応じて定められる許容範囲とは異なる範囲であり、一般的に、このような許容範囲よりも狭い範囲に定められる。このため、回収された組電池10を構成する電池モジュール11が正常な電池モジュール11であれば、その残容量は制御範囲内に維持されている。上記実施形態では、0よりも大きく車両での制御範囲の下限値(制御下限値)未満の範囲内に残容量下限値を設定し、使用履歴のある組電池10を解体して得られる電池モジュール11のうち、測定された残容量が残容量下限値以上である電池モジュール11を再利用のために選別する。良品の電池モジュール11が制御下限値を下回ることはほぼなく、一方で、正極の容量が低下した電池モジュール11の多くは制御下限値を下回るため、残容量と残容量下限値とを比較することで、良品とすべき単位電池が良品として選別され、不良品とすべき単位電池が不良品として選別される。このため、電池モジュール11の評価の精度をより高めることができる。
(3)残容量が残容量下限値以上の電池モジュール11を選別する残容量検査工程に加え、正極の容量と負極の容量とのバランスが正常である単位電池を選別する工程がさらに行われる。このため、異なる要因により残容量が異常となった電池モジュール11を選別することができるので、電池モジュール11の評価の精度をより高めることができる。
・電池モジュール11を、扁平な直方体形状をなすものとして説明したが、円筒型のものであってもよい。
・上記実施形態では、容量バランス検査工程において複素インピーダンス曲線の直線部分の傾き角度を算出したが、直線部分の近似直線の傾き角度を算出してもよい。
・上記実施形態では、組電池10を車両の駆動源として説明したが、車両において他の用途で用いられる電力源としてもよい。
Claims (8)
- 使用履歴のある複数の単位電池から組電池を再構成する車両用の二次電池の再利用方法において、
使用履歴のある組電池を解体して得られる複数の単位電池の残容量を測定する残容量検査工程と、
測定された残容量が、0よりも大きく前記組電池が搭載されていた車両での制御範囲の下限値未満の範囲内に設定された残容量下限値以上である前記単位電池を選別する工程と、
前記選別された単位電池を用いて組電池を組み立てる工程と、を有する
ことを特徴とする車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記残容量下限値は、前記制御範囲の下限値の80%以下の値である
請求項1に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 正極の容量と負極の容量とのバランスが正常である前記単位電池を選別する容量バランス検査工程をさらに有する
請求項1又は2に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記容量バランス検査工程は、前記単位電池の拡散領域内の複素インピーダンスを測定する工程と、前記単位電池の拡散領域内の周波数の異なる2つ以上の前記複素インピーダンスを結んだ直線又は近似直線の傾き角度を算出する工程と、前記傾き角度と予め設定された閾値とを用いて、正常な前記単位電池を選別する工程と、を有する
請求項3に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記単位電池の開放端電圧、内部抵抗、電池質量のうち少なくとも一つの電池特性が、その電池特性に対して設定された許容範囲内である単位電池を選別する工程をさらに有する
請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記残容量検査工程の前又は当該工程にて、前記単位電池の一定容量以上の充電を行わないことを条件とする
請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記選別された単位電池、又は前記選別された単位電池から構成された組電池を充電する工程を有する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用の二次電池の再利用方法。 - 前記組電池の制御範囲は、前記組電池の充電容量に対する充電量の割合を示す充電率で規定され、当該制御範囲の下限値は充電率で40%以上に設定されている
請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用の二次電池の再利用方法。
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