JP6184722B2 - 蓄電セルの劣化判定装置及び蓄電セルの劣化判定方法ならびに蓄電セルの劣化判定プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、互いに接続された複数個のキャパシタセルやバッテリーセルなどの蓄電セルを備えた蓄電装置における、各蓄電セルの劣化状態を判定するための劣化判定装置及び劣化判定方法ならびに劣化判定プログラムに関する。
従来、高電圧、大容量の蓄電装置として、複数個の電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどから構成されるキャパシタセルや、複数個のリチウムイオンバッテリーなどから構成されるバッテリーセルなどの蓄電セルが複数接続されて構成される蓄電装置が知られている。
このような蓄電装置で用いられるキャパシタセルは、経年劣化などによって特性が変化し、キャパシタセルの静電容量が徐々に減少し、内部抵抗が徐々に増加することが知られている。
このため、複数個のキャパシタセルを備えた蓄電装置は、キャパシタセルの経年劣化に伴って、静電容量が減少してしまうことになる。
また、バッテリーセルも、経年劣化などによって電極や電解液などが劣化したり、イオンバランスが変化するなどして、バッテリーセルの放電容量が徐々に減少してしまうことが知られている。
また、バッテリーセルも、経年劣化などによって電極や電解液などが劣化したり、イオンバランスが変化するなどして、バッテリーセルの放電容量が徐々に減少してしまうことが知られている。
このような蓄電セルの劣化を検知するために、従来は、蓄電セルの放電時において、蓄電セルのセル電圧をそれぞれ監視し、セル電圧の電圧降下特性に基づいて、蓄電セルの劣化判定を行っていた。
しかしながら、蓄電セルのセル電圧を監視するだけでは、蓄電セルの劣化判定を正確に行うことができなかった。
このため、特許文献１では、組電池の正極の開放電位及び負極の開放電位と、組電池に含まれるイオン量を測定し、これらに基づいて組電池の劣化判定を行う電池劣化判定装置が提案されている。
このため、特許文献１では、組電池の正極の開放電位及び負極の開放電位と、組電池に含まれるイオン量を測定し、これらに基づいて組電池の劣化判定を行う電池劣化判定装置が提案されている。
このように組電池に含まれるイオン量を測定することによって、電池の劣化により生じるイオンバランスの変化を把握することができ、電池の劣化を精度よく判定することができるとしている。
また、特許文献２には、リチウムイオン電池の充電時において、リチウムイオン電池の推定容量Ｃeを算出するとともに、リチウムイオン電池の公称容量Ｃ0と推定容量Ｃeの比である推定比容量Ｃe／Ｃ0を算出して、この推定比容量Ｃe／Ｃ0に基づいて、リチウムイオン電池の劣化判定を行うことが開示されている。
このように、公称容量Ｃ0、すなわち、新品の状態のバッテリーの放電容量と、推定容量Ｃe、すなわち、劣化判定時のバッテリーの放電容量とを比較することによって、バッテリーの放電容量の劣化度合いを正確に把握することができる。
ところで、このような複数の蓄電セルを備えた蓄電装置には、充放電を繰り返すことによってセル間の電圧にバラツキが生じた場合に、蓄電装置の使用できる電圧範囲が狭くなってしまうという問題が生じてしまう。
このため、蓄電セルを備えた蓄電装置には、セル間の電圧バランスを補正するために、均等化制御回路（バランス補正回路）が設けられている。
図５は、均等化制御回路１０２を備えた蓄電装置１００の回路構成図である。
図５は、均等化制御回路１０２を備えた蓄電装置１００の回路構成図である。
図５に示すように、この均等化制御回路１０２では、互いに直列接続された複数の蓄電セルＣS1〜ＣSnに対して、電荷消費用の抵抗ＲS1〜ＲSnとＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を備えるスイッチＳS1〜ＳSnとがそれぞれ並列に接続されている。
そして、マイコン１０４によって、蓄電セルＣS1〜ＣSnの開放電圧を測定する電圧計ＶS1〜ＶSnからの電圧信号に基づいて、各蓄電セルＣS1〜ＣSnの目標電圧値を算出するとともに、各蓄電セルＣS1〜ＣSnの電圧調整を行うためにスイッチＳS1〜ＳSnが制御されるように構成されている。
このように構成された均等化制御回路１０２では、各蓄電セルＣS1〜ＣSnの電圧値が、目標電圧値となるまで、マイコン１０４によってスイッチＳS1〜ＳSnが入状態となり、蓄電セルＣS1〜ＣSnの電荷を抵抗ＲS1〜ＲSnによって消費するように制御される。
このように、均等化制御回路によってセル電圧を均等化することで、蓄電装置が使用出来る電圧範囲を常に最大にすることができる。このため、複数の蓄電セルを備えた蓄電装置では、均等化制御回路は重要な役割を担っている。
本発明では、蓄電セルの劣化判定を行うための専用の構成を設けずに、均等化制御回路を備えた蓄電装置が通常に行っている均等化制御に基づいて、蓄電セルの劣化判定を正確に行うことができる劣化判定装置及び劣化判定方法ならびに劣化判定プログラムを提供することを目的とする。
本発明は、前述したような目的を達成するために発明されたものであって、本発明の蓄電セルの劣化判定装置は、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定装置であって、
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された均等化制御用抵抗及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする。
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された均等化制御用抵抗及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、既存の均等化制御回路を用いて、各蓄電セルの均等化回数を均等化回数記憶部に記憶しておくだけで、容易かつ正確に、蓄電セルの劣化判定を行うことができる。
また、前記均等化制御対象セルに対して並列に接続された前記均等化制御用スイッチを入状態とすることによって、前記均等化制御対象セルから前記均等化制御用抵抗に電流を流して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行うように構成することができる。
また、前記演算処理装置において、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
また、本発明の蓄電セルの劣化判定装置は、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定装置であって、
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された補充電回路及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 2 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする。
この場合、前記均等化制御対象セルに対して並列に接続された前記均等化制御用スイッチを入状態とすることによって、前記補充電回路から前記均等化制御対象セルに電流を流して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行うように構成することができる。
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された補充電回路及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 2 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする。
この場合、前記均等化制御対象セルに対して並列に接続された前記均等化制御用スイッチを入状態とすることによって、前記補充電回路から前記均等化制御対象セルに電流を流して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行うように構成することができる。
また、前記演算処理装置において、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
また、本発明の蓄電セルの劣化判定方法は、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、
を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする。
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、
を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
また、本発明の蓄電セルの劣化判定方法は、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、
を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 2 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする。
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、
を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 2 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
また、本発明の蓄電セルの劣化判定プログラムは、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
また、本発明の劣化判定プログラムは、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ2よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
また、本発明の劣化判定プログラムは、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ2よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行することを特徴とする。
この場合、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
本発明によれば、複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、既存の均等化制御回路を用いて、各蓄電セルの均等化回数を記憶しておくだけで、容易かつ正確に、蓄電セルの劣化判定を行うことができる。
このため、劣化の進んだ蓄電セルを早期に検出して、劣化した蓄電セルを交換するなどの対応を取ることができ、蓄電装置が使用中に故障するようなことを防止できる。
以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。なお、本実施例の実施形態を以下に示すが、本発明はこの実施形態に限られるものではない。また、本発明に用いられる実施形態は、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーなどの蓄電セルに好適に用いることができる。
図１は、本実施例の劣化判定装置を備える蓄電装置の回路構成図である。
本実施例の蓄電装置１０は、例えば、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーなどの蓄電セルＣ1〜Ｃnと、均等化制御回路１２とを備えている。
本実施例の蓄電装置１０は、例えば、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンバッテリーなどの蓄電セルＣ1〜Ｃnと、均等化制御回路１２とを備えている。
均等化制御回路１２は、蓄電セルＣ1〜Ｃnに対してそれぞれ並列に接続された均等化制御用抵抗Ｒ1〜Ｒn及びＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を備える均等化制御用スイッチＳ1〜Ｓnと、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧をそれぞれ検出するためのセル電圧検出回路及び均等化制御を行う蓄電セルＣ1〜Ｃnに対して並列に接続された均等化制御用スイッチＳ1〜Ｓnを制御するための均等化セル選択回路を含む均等化ＩＣ１４と、均等化ＩＣ１４を制御するための演算処理装置１６と、蓄電セルＣ1〜Ｃnから演算処理装置１６を動作させるための電力を供給するための電源回路１８とから構成されている。
なお、本実施例においては、均等化制御用抵抗Ｒ1〜Ｒn及び均等化制御用スイッチＳ1〜Ｓnによって、均等化回路が構成されている。
また、本実施例では、均等化制御用スイッチＳ1〜ＳnとしてＦＥＴを用いているが、これに限定されず、ダイオードスイッチやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチなどの高周波スイッチなど、均等化セル選択回路（本実施例の場合は、均等化ＩＣ１４）の出力に基づいて入切を制御できるスイッチを用いることができる。
また、本実施例では、均等化制御用スイッチＳ1〜ＳnとしてＦＥＴを用いているが、これに限定されず、ダイオードスイッチやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチなどの高周波スイッチなど、均等化セル選択回路（本実施例の場合は、均等化ＩＣ１４）の出力に基づいて入切を制御できるスイッチを用いることができる。
また、本実施例では、セル電圧検出回路及び均等化セル選択回路などを含む均等化ＩＣ１４（例えば、リニアテクノロジー社製ＬＴＣ６８０２）を用いているが、セル電圧検出回路及び均等化セル選択回路をそれぞれ独立して構成してもよい。
なお、演算処理装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）やＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、演算処理プログラムや後述する劣化判定方法を実行するためのプログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory：リードオンリーメモリ）などによって構成されている。
また、本実施例において、演算処理装置１６には、各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部２４を備えている。なお、本実施例では、独立した均等化回数記憶部２４を備えているが、演算処理装置１６のＲＡＭを均等化回数記憶部２４として、均等化回数を記憶するようにしてもよい。
また、演算処理装置１６と均等化ＩＣ１４は、例えば、演算処理装置１６から均等化ＩＣ１４へ制御命令を送信したり、均等化ＩＣ１４から演算処理装置１６へセル電圧値や電流値などを送信したりするなど、双方向に通信するための通信手段２０を備えている。
また、蓄電装置１０の蓄電部２２は、ｎ個の蓄電セルＣ1〜Ｃnが直列に接続されて構成される。
蓄電部２２の両端は電源回路１８に接続されており、蓄電部２２の電力を用いて演算処理装置１６を動作させるように構成されている。すなわち、本実施例の蓄電装置１０においては、蓄電装置１０自身の電力を用いて、蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御を行うことができる。
蓄電部２２の両端は電源回路１８に接続されており、蓄電部２２の電力を用いて演算処理装置１６を動作させるように構成されている。すなわち、本実施例の蓄電装置１０においては、蓄電装置１０自身の電力を用いて、蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御を行うことができる。
なお、本実施例では、蓄電装置１０自身の電力を用いて演算処理装置１６を動作させる電源回路１８を備えているが、蓄電装置１０の外部からの電力を用いて演算処理装置１６を動作させるように構成する場合には、電源回路１８を備えずに、演算処理装置１６を動作させるための電力を外部から直接供給するように構成することもできる。
なお、本実施例においては、このような演算処理装置１６及び均等化回数記憶部２４を含む均等化制御回路１２によって劣化判定装置２６が構成されている。
以下、図２に示すフローチャートに基づいて、本実施例における蓄電セルの劣化判定を行う場合の、劣化判定装置２６の動作の流れを説明する。
以下、図２に示すフローチャートに基づいて、本実施例における蓄電セルの劣化判定を行う場合の、劣化判定装置２６の動作の流れを説明する。
図２は、図１の蓄電装置１０において、劣化判定装置２６を用いて蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御を行うとともに劣化判定を行う流れを示すフローチャートである。
均等化制御回路１２が作動すると（Ｓ１０）、まず、セル電圧検出回路（均等化ＩＣ１４）を用いて、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧が順次測定される（Ｓ２０）。
均等化制御回路１２が作動すると（Ｓ１０）、まず、セル電圧検出回路（均等化ＩＣ１４）を用いて、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧が順次測定される（Ｓ２０）。
全ての蓄電セルＣ1〜Ｃnについてセル電圧が測定されたか否かが判断され（Ｓ３０）、セル電圧が測定されていない蓄電セルがある場合には、Ｓ２０に戻って、次の蓄電セルのセル電圧が測定される。なお、測定されたセル電圧の値は、蓄電セルＣ1〜Ｃnに関連付けて演算処理装置１６のＲＡＭに記憶される。
次に、演算処理装置１６のＲＡＭに記憶された蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧値から、演算処理装置１６によって、蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御が必要か否かが判断される（Ｓ４０）。
蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化制御が必要か否かは、例えば、蓄電セルのうち最も高いセル電圧値と、最も低いセル電圧値の差が、所定の値よりも大きい場合や、蓄電セルのセル電圧値が、所定の上限電圧値よりも大きい場合などには、均等化制御が必要であると判断することができる。
均等化制御が不要と判断された場合には、Ｓ２０に戻って、再度、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧の測定が行われる。
一方で、均等化制御が必要と判断された場合には、均等化目標電圧値ＶTを設定する（Ｓ５０）。
一方で、均等化制御が必要と判断された場合には、均等化目標電圧値ＶTを設定する（Ｓ５０）。
均等化目標電圧値ＶTは、例えば、所定の電圧値とすることもできるし、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧値の平均としたり、均等化制御の都度、ユーザーによって入力するように構成することもできる。
次いで、演算処理装置１６において、各蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧値と、均等化目標電圧値ＶTとを比較することによって、均等化目標電圧値ＶTよりもセル電圧値が高い蓄電セルを均等化制御対象セルＣm（ｍはセルの番号であって、１〜ｎ（ｎ≧２）の間の値）に決定する（Ｓ６０）。
そして、均等化制御対象セルＣmに対して並列に接続された均等化制御用スイッチＳmを順次入状態として、均等化制御対象セルＣmから均等化制御用抵抗Ｒmへ電流を流し、均等化制御対象セルＣmのセル電圧が均等化目標電圧値ＶTとなるまで電荷を消費させることで、均等化制御対象セルＣmの均等化制御が実行される（Ｓ７０）。
なお、このような均等化制御を行う場合には、均等化制御対象セルＣmのセル電圧を常時または定期的に監視することによって、均等化制御対象セルＣmのセル電圧が均等化目標電圧値ＶTとなった場合に、均等化制御用スイッチＳmを切状態として均等化制御を完了することができる。
もしくは、均等化制御開始時の均等化制御対象セルＣmのセル電圧と均等化目標電圧値ＶTとから、演算処理装置１６によって均等化制御時間を算出して、均等化制御対象セルＣmの均等化制御が開始してから、均等化制御時間が経過した時点で、均等化制御用スイッチＳmを切状態として均等化制御を完了するようにしてもよい。
均等化制御対象セルに決定された蓄電セル全てについて、均等化制御が行われたか否かが判断され（Ｓ８０）、均等化制御が行われていない蓄電セルがある場合には、Ｓ７０に戻って、繰り返し蓄電セルの均等化制御が行われる。
均等化制御対象セルに決定された蓄電セル全てについて均等化制御が完了した場合には、均等化制御された蓄電セルについて、均等化回数記憶部２４に記憶された各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化回数を増加（インクリメント）する。（Ｓ９０）。
これによって、均等化制御が行われるたびに、均等化回数が１増加するため、各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数が計数されることになる。
次いで、均等化回数記憶部２４に記憶された各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化回数に基づいて、蓄電装置１０の劣化判定が行われる（Ｓ１００）。
次いで、均等化回数記憶部２４に記憶された各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化回数に基づいて、蓄電装置１０の劣化判定が行われる（Ｓ１００）。
蓄電装置１０の劣化判定方法としては、例えば、各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値（均等化回数最大値Ａ）と、最も均等化回数が小さい値（均等化回数最小値Ｂ）との差分が、所定の劣化判定値Ｊ1よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在するとして、蓄電装置１０が劣化していると判定することができる。
蓄電装置１０が劣化していないと判定された場合には、Ｓ２０に戻って、再度、均等化制御の処理が行われることになる。
一方で、蓄電装置１０が劣化していると判定された場合には、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較して、均等化回数が劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定する（Ｓ１１０）。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
一方で、蓄電装置１０が劣化していると判定された場合には、各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較して、均等化回数が劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定する（Ｓ１１０）。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1
劣化した蓄電セルを含む複数の蓄電セルに対して均等化制御を行おうとすると、均等化制御が繰り返されることになり、蓄電装置１０の電圧低下が進む原因となるため、このように、蓄電セルの劣化を検出した場合には、均等化制御を中止するように構成することが好ましい。
なお、本実施例では、所定の劣化判定値Ｊ1を用いて、蓄電装置及び蓄電セルの劣化判定を行っているが、例えば、演算処理装置１６において、各蓄電セルＣ1〜Ｃnの均等化回数のばらつきを解析し、均等化回数が極端に少ない蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することもできる。
図３は、別の実施例の劣化判定装置を備える蓄電装置の回路構成図である。
なお、この実施例の蓄電装置１０は、図１に示す蓄電装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
なお、この実施例の蓄電装置１０は、図１に示す蓄電装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１に示す実施例の蓄電装置１０では、均等化目標電圧値ＶTよりもセル電圧の高い蓄電セルを放電することによって、均等化制御を行っているが、本実施例の蓄電装置１０では、均等化目標電圧値ＶTよりもセル電圧の低い蓄電セルに対して補充電を行うことによって均等化制御を行うように構成されている。
具体的には、均等化制御用抵抗Ｒ1〜Ｒnの代わりに、各蓄電セルＣ1〜Ｃnを個別に充電することができる補充電回路Ｅ1〜Ｅnを備えている。
なお、補充電回路Ｅ1〜Ｅnは、本実施例のように、電源回路１８を介して、蓄電部２２の電力を用いて動作させることもできるし、また、蓄電装置１０の外部からの電力を用いて動作させるように構成することもできる。
なお、補充電回路Ｅ1〜Ｅnは、本実施例のように、電源回路１８を介して、蓄電部２２の電力を用いて動作させることもできるし、また、蓄電装置１０の外部からの電力を用いて動作させるように構成することもできる。
本実施例においては、補充電回路Ｅ1〜Ｅn及び均等化制御用スイッチＳ1〜Ｓnによって、均等化回路が構成されている。
このように構成された蓄電装置１０では、図４に示すフローチャートに基づいて、蓄電セルの劣化判定を行うことができる。
このように構成された蓄電装置１０では、図４に示すフローチャートに基づいて、蓄電セルの劣化判定を行うことができる。
以下、図４に示すフローチャートに基づいて、図２に示すフローチャートとは異なる動作の流れについてのみ説明する。
本実施例においては、Ｓ５０において、均等化目標電圧値ＶTを設定した後、演算処理装置１６において、各蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧値と、均等化目標電圧値ＶTとを比較することによって、均等化目標電圧値ＶTよりもセル電圧値が低い蓄電セルを均等化制御対象セルＣm（ｍはセルの番号であって、１〜ｎ（ｎ≧２）の間の値）に決定する（Ｓ６５）。
本実施例においては、Ｓ５０において、均等化目標電圧値ＶTを設定した後、演算処理装置１６において、各蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧値と、均等化目標電圧値ＶTとを比較することによって、均等化目標電圧値ＶTよりもセル電圧値が低い蓄電セルを均等化制御対象セルＣm（ｍはセルの番号であって、１〜ｎ（ｎ≧２）の間の値）に決定する（Ｓ６５）。
そして、均等化制御対象セルＣmに対して並列に接続された均等化制御用スイッチＳmを順次入状態として、補充電回路から均等化制御対象セルＣmへ電流を流し、均等化制御対象セルＣmのセル電圧が均等化目標電圧値ＶTとなるまで補充電することで、均等化制御対象セルＣmの均等化制御が実行される（Ｓ７５）。
このように、補充電による均等化制御を行う場合には、Ｓ１１５において、例えば、均等化回数が、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することができる。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、蓄電セルＣ1〜Ｃnのセル電圧測定や均等化制御などを順次実行するように構成しているが、セル電圧測定や均等化制御を全て同時に実行するようにしてもよいなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
１０ 蓄電装置
１２ 均等化制御回路
１４ 均等化ＩＣ
１６ 演算処理装置
１８ 電源回路
２０ 通信手段
２２ 蓄電部
２４ 均等化回数記憶部
２６ 劣化判定装置
Ｃ1〜Ｃn 蓄電セル
Ｃｍ 均等化制御対象セル
Ｅ1〜Ｅn 補充電回路
Ｒ1〜Ｒn 均等化制御用抵抗
Ｒm 均等化制御用抵抗
Ｓ1〜Ｓn 均等化制御用スイッチ
Ｓｍ 均等化制御用スイッチ
１００ 蓄電装置
１０２ 均等化制御回路
１０４ マイコン
ＣS1〜ＣSn 蓄電セル
ＲS1〜ＲSn 抵抗
ＳS1〜ＳSn スイッチ
ＶS1〜ＶSn 電圧計
１２ 均等化制御回路
１４ 均等化ＩＣ
１６ 演算処理装置
１８ 電源回路
２０ 通信手段
２２ 蓄電部
２４ 均等化回数記憶部
２６ 劣化判定装置
Ｃ1〜Ｃn 蓄電セル
Ｃｍ 均等化制御対象セル
Ｅ1〜Ｅn 補充電回路
Ｒ1〜Ｒn 均等化制御用抵抗
Ｒm 均等化制御用抵抗
Ｓ1〜Ｓn 均等化制御用スイッチ
Ｓｍ 均等化制御用スイッチ
１００ 蓄電装置
１０２ 均等化制御回路
１０４ マイコン
ＣS1〜ＣSn 蓄電セル
ＲS1〜ＲSn 抵抗
ＳS1〜ＳSn スイッチ
ＶS1〜ＶSn 電圧計
Claims (14)
- 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定装置であって、
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された均等化制御用抵抗及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ1よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする劣化判定装置。 - 前記均等化制御対象セルに対して並列に接続された前記均等化制御用スイッチを入状態とすることによって、前記均等化制御対象セルから前記均等化制御用抵抗に電流を流して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の劣化判定装置。
- 前記演算処理装置において、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ1以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の劣化判定装置。式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1 - 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定装置であって、
前記複数の蓄電セルに接続された均等化制御回路と、
前記均等化制御回路を制御するとともに、均等化制御回数が記憶される均等化回数記憶部を有する演算処理装置と、を備え、
前記均等化制御回路が、前記複数の蓄電セルに対してそれぞれ並列に接続された補充電回路及び均等化制御用スイッチを備え、
前記演算処理装置が、
前記蓄電セルのうち均等化制御が必要な均等化制御対象セルを決定し、
前記均等化制御対象セルに対して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行い、
均等化制御された蓄電セルについて、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数を増加し、
前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ2よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定するように構成されていることを特徴とする劣化判定装置。 - 前記均等化制御対象セルに対して並列に接続された前記均等化制御用スイッチを入状態とすることによって、前記補充電回路から前記均等化制御対象セルに電流を流して、前記均等化制御対象セルの均等化制御を行うように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の劣化判定装置。
- 前記演算処理装置において、前記均等化回数記憶部に記憶された各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値Ｔ2以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項４または５に記載の劣化判定装置。式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2 - 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ1よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法。 - 各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項７に記載の劣化判定方法。式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1 - 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程において、各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ2よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法。 - 各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項９に記載の劣化判定方法。式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2 - 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルの電荷を消費することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ 1 よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行するための劣化判定プログラム。 - 各蓄電セルの均等化回数と、下記式（１）によって算出される劣化判定閾値Ｔ1とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以下の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項１１に記載の劣化判定プログラム。
式（１）：劣化判定閾値Ｔ1＝均等化回数最大値Ａ−劣化判定値Ｊ1 - 複数の蓄電セルを含む蓄電装置において、蓄電セルの劣化判定を行う劣化判定方法であって、
前記複数の蓄電セルに対して均等化制御を行う工程と、
前記各蓄電セルについて均等化制御が行われた回数を計数する工程と、
各蓄電セルの均等化回数に基づいて、前記各蓄電セルの劣化判定を行う工程と、を有し、
前記均等化制御が、均等化制御の対象である蓄電セルに補充電することによって行われ、
各蓄電セルの均等化回数のうち、最も均等化回数が大きい値、すなわち均等化回数最大値Ａと、最も均等化回数が小さい値、すなわち均等化回数最小値Ｂとの差分を算出し、該差分が、所定の劣化判定値Ｊ2よりも大きい場合に、劣化した蓄電セルが存在すると判定することを特徴とする劣化判定方法を演算処理装置によって実行するための劣化判定プログラム。 - 各蓄電セルの均等化回数と、下記式（２）によって算出される劣化判定閾値Ｔ2とを比較し、
前記均等化回数が、前記劣化判定閾値以上の蓄電セルを、劣化した蓄電セルであると判定することを特徴とする請求項１３に記載の劣化判定プログラム。
式（２）：劣化判定閾値Ｔ2＝均等化回数最小値Ｂ＋劣化判定値Ｊ2
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