JP6635742B2 - 蓄電池保全装置、及び、蓄電池保全方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池保全装置、及び蓄電池保全方法に関し、特に、リチウムデンドライトの析出を検知する蓄電池保全装置及び蓄電池保全方法に関する。

近年、再生可能エネルギーの普及に伴う負荷平準化を図るための有効手段として、分散型電源としてのリチウムイオン電池システムの普及が進みつつある。こうしたリチウムイオン電池システムに用いられるリチウムイオン電池は、充放電を繰り返すにつれて劣化が進行していく。また、リチウムイオン電池が劣化する際、電極にいわゆるリチウムデンドライトが発生することがある。リチウムデンドライトが発生すると容量の低下を招き、リチウムデンドライトの成長が進むと負極と正極との間で短絡が生じるおそれがある。

このようなリチウムデンドライトによる短絡事故を未然に防止するため、リチウムデンドライトが析出しているか否かを判定するリチウムデンドライトの析出判定方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたリチウムデンドライトの析出判定方法は、正極電位と負極電位との電位差から求められる電池電圧が、リチウムデンドライトの析出による負極電位の変化によって変動することを利用し、リチウムイオン電池の定電流充電時に、定電流充電によって徐々に上昇する電池電圧Ｖの時間ｔ当たり変化量（ｄＶ／ｄｔ）を求め、この変化量の極小値近傍からリチウムデンドライトが析出したと判定するものである。

特開２０１３−８９３６３号公報

上述したように、特許文献１に記載のリチウムデンドライトの析出判定方法によれば、電池電圧Ｖの時間ｔ当たり変化量の極小値近傍からリチウムデンドライトが析出されているか否かを判定することができる。しかしながら、このリチウムデンドライトの析出判定方法では、定電流充電中に短い周期で常に電池電圧Ｖの時間ｔ当たり変化量を監視する必要があるため高い電圧精度と、高速な処理能力を持った高精度な検出装置が必要となる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能な蓄電池保全装置及び蓄電池保全方法を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出手段により検出された電圧値を記憶する記憶手段と、記憶手段により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得する特性変化取得手段と、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電圧変化量、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電圧変化量に基づいて、該電圧変化量の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、充電サイクル又は放電サイクルに対する電圧変化量の変化割合と、垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出ステップで検出された電圧値を記憶する記憶ステップと、記記憶ステップで記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得する特性変化取得ステップと、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電圧変化量、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電圧変化量の変化に基づいて、該電圧変化量の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、充電サイクル又は放電サイクルに対する、電圧変化量の変化割合と、垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。

ところで、リチウム金属が負極界面上に析出した状態で蓄電池（リチウムイオン電池）の充電が行われると、移動したリチウムイオインが、負極界面上に析出されたリチウム金属及び負極界面上の塞がれていない部位の負極結晶構造間に挿入される。そのため、リチウムイオンが減少して容量変化が生じる。また、リチウム金属が負極界面上に析出した状態で蓄電池（リチウムイオン電池）の放電が行われると、負極結晶構造間に挿入されたリチウムイオンのみが正極に移動する。その結果、リチウムイオンが減少して蓄電池の容量変化が生じる。

ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧値が記憶され、記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量が取得される。また、所定の回数、充電サイクル又は放電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクル又は放電サイクルに対する電圧変化量に基づいて、該電圧変化量の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル又は放電サイクルに対する電圧変化量の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、電圧変化量の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル又は放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

また、本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、蓄電池の電流値を検出する電流検出手段と、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出手段により検出された電圧値及び電流検出手段により検出された電流値を記憶する記憶手段と、記憶手段により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得する特性変化取得手段と、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電力量の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電力量の変化に基づいて、該電力量の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、充電サイクル又は放電サイクルに対する、電力量の変化割合と、垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段とを備え、垂下特性設定手段が、蓄電池の使用が開始された後、垂下特性を設定することを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、蓄電池の電流値を検出する電流検出ステップと、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出ステップで検出された電圧値及び電流検出ステップで検出された電流値を記憶する記憶ステップと、記憶ステップで記憶された電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得する特性変化取得ステップと、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電力量の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電力量の変化に基づいて、該電力量の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、充電サイクル又は放電サイクルに対する、電力量の変化割合と、垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップとを備え、垂下特性設定ステップでは、蓄電池の使用が開始された後、垂下特性を設定することを特徴とする。

本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧値及び電流値が記憶され、記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量（容量）が取得される。また、所定の回数、充電サイクル又は放電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクル又は放電サイクルに対する電力量、に基づいて、該電力量の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル又は放電サイクルに対する、電力量の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、電力量の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル又は放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

また、本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、蓄電池の電流値を検出する電流検出手段と、蓄電池の定電流充電と定電流放電、又は定電力充電と定電力放電が行われる際に、電圧検出手段により検出された電圧値及び電流検出手段により検出された電流値を記憶する記憶手段と、記憶手段により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率を取得する特性変化取得手段と、所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、充放電サイクルに対する、充放電効率の変化割合と、垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、蓄電池の電流値を検出する電流検出ステップと、蓄電池の定電流充電と定電流放電、又は定電力充電と定電力放電が行われる際に、電圧検出ステップで検出された電圧値及び電流検出ステップで検出された電流値を記憶する記憶ステップと、記憶ステップで記憶された電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率を取得する特性変化取得ステップと、所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、充放電サイクルに対する、充放電効率の変化割合と、垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、蓄電池の定電流充電と定電流放電、又は定電力充電と定電力放電が行われる際に、電圧値及び電流値が記憶され、記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率（放電容量／充電容量）が取得される。また、所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性が設定される。そして、充放電サイクルに対する、充放電効率の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、充放電効率の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出手段により検出された電圧値を記憶する記憶手段と、記憶手段により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧、又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧を取得する特性変化取得手段と、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化に基づいて、該差分電圧の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、充電サイクル又は放電サイクルに対する、差分電圧の変化割合と、垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧検出ステップで検出された電圧値を記憶する記憶ステップと、記憶ステップで記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧、又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧を取得する特性変化取得ステップと、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化に基づいて、該差分電圧の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、充電サイクル又は放電サイクルに対する、差分電圧の変化割合と、垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。

上述したように、リチウム金属が負極界面上に析出した状態で蓄電池に充電を行うと、移動したリチウムイオインが負極界面上に析出されたリチウム金属及び負極界面上の塞がれていない部位の負極結晶構造間に挿入されるため、リチウムイオンが減少して容量変化が生じる。また、内部抵抗が増大し、増大した分の電圧降下が生じて開放端電圧の変化量が大きくなる。一方、リチウム金属が負極界面上に析出した状態で放電が行われると、負極結晶構造間に挿入されたリチウムイオンのみが正極に移動する結果、リチウムイオンが減少して蓄電池の容量変化が生じる。また、リチウムイオンの減少に伴って内部抵抗が増大するので、内部抵抗が増大した分の電圧降下が生じ、開放端電圧の変化量が大きくなる。

ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、電圧値が記憶され、記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧、又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧が取得される。また、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化に基づいて、該差分電圧の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル又は放電サイクルに対する、差分電圧の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、上記差分電圧の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル又は放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、上記記憶手段が、所定の温度範囲毎に、電圧値を記憶し、上記特性変化取得手段が、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得し、上記垂下特性設定手段が、所定の温度範囲毎に、電圧変化量の垂下特性を設定し、上記判定手段が、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の温度を検出する温度検出ステップを備え、上記記憶ステップでは、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、上記特性変化取得ステップでは、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得し、上記垂下特性設定ステップでは、所定の温度範囲毎に、電圧変化量の垂下特性を設定し、上記判定ステップでは、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

ところで、リチウムデンドライトの生成は温度の影響を受ける。そこで、この場合には、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧値が記憶され、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量が取得され、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧変化量の垂下特性が設定され、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、より精度よくリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。

同様に、本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、上記記憶手段が、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、上記特性変化取得手段が、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得し、上記垂下特性設定手段が、所定の温度範囲毎に、電力量の垂下特性を設定し、上記判定手段が、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の温度を検出する温度検出ステップを備え、上記記憶ステップでは、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、上記特性変化取得ステップでは、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得し、上記垂下特性設定ステップでは、所定の温度範囲毎に、電力量の垂下特性を設定し、上記判定ステップでは、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

この場合には、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧値及び電流値が記憶され、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量が取得され、所定の温度範囲毎に、電力量の垂下特性が設定され、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、より精度よくリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。

同様に、本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、上記記憶手段が、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、上記特性変化取得手段が、所定の温度範囲毎に、充放電サイクル毎の充放電効率を取得し、上記垂下特性設定手段が、所定の温度範囲毎に、充放電効率の垂下特性を設定し、上記判定手段が、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の温度を検出する温度検出ステップを備え、上記記憶ステップでは、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、上記特性変化取得ステップでは、所定の温度範囲毎に、充放電サイクル毎の充放電効率を取得し、上記垂下特性設定ステップでは、所定の温度範囲毎に、充放電効率の垂下特性を設定し、上記判定ステップでは、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

この場合には、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧値及び電流値が記憶され、所定の温度範囲毎に、充放電サイクル毎の充放電効率が取得され、所定の温度範囲毎に、充放電効率の垂下特性が設定され、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、より精度よくリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。

同様に、本発明に係る蓄電池保全装置は、蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、上記記憶手段が、所定の温度範囲毎に、電圧値を記憶し、上記特性変化取得手段が、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の差分電圧を取得し、上記垂下特性設定手段が、所定の温度範囲毎に、差分電圧の垂下特性を設定し、上記判定手段が、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、蓄電池の温度を検出する温度検出ステップを備え、上記記憶ステップでは、所定の温度範囲毎に、電圧値を記憶し、上記特性変化取得ステップでは、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の差分電圧を取得し、上記垂下特性設定ステップでは、所定の温度範囲毎に、差分電圧の垂下特性を設定し、上記判定ステップでは、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが好ましい。

この場合には、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧値が記憶され、所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の差分電圧が取得され、所定の温度範囲毎に、差分電圧の垂下特性が設定され、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、より精度よくリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。

その際に、本発明に係る蓄電池保全装置では、上記所定の温度範囲が、蓄電池の温度が低くなるほど、狭くなるように設定されることが好ましい。

ここで、特に、低温ではリチウムデンドライトが成長（析出）しやすくなる。この場合、上記所定の温度範囲が、蓄電池の温度が低くなるほど、狭くなるように設定されるため、より精度よく、かつ適切にリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。なお、この場合、逆に、高温領域では温度範囲を大きくすることができるため、蓄積するデータ量を削減することができ、処理負荷を低減することができる。

特に、本発明に係る蓄電池保全装置では、上記所定の温度範囲が、蓄電池の温度が所定温度以下の場合には、３℃〜５℃に設定されることが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全装置では、垂下特性設定手段が、蓄電池の使用が開始された後、垂下特性を設定することが好ましい。

このようにすれば、予め判定用の垂下特性を取得して記憶しておく必要がない。すなわち、蓄電池の使用を開始する前に、他の蓄電池を用いて事前に垂下特性を取得して記憶しておく必要がない。また、蓄電池の個体ばらつきを吸収することが可能となる。

本発明によれば、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

第１実施形態に係る蓄電池保全装置及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 ＥＭＳを構成する蓄電システムのブロック図である。 蓄電システムを構成するバッテリモジュールのブロック図である。 定電流充電時におけるセルの電流値、温度および電圧値の時間変化を示すグラフである。 充電サイクルに対する定格容量比率の変化を示すグラフである。 定電流放電時におけるセルの電流値、温度および電圧値の時間変化を示すグラフである。 第２実施形態に係る蓄電池保全装置及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る蓄電池保全装置及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る蓄電池保全装置及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 充電時及び充電停止時におけるサイクル経過毎の電圧値の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を併せて用いて、第１実施形態に係る蓄電池保全装置１の構成について説明する。図１は、蓄電池保全装置１及び該蓄電池保全装置１が適用されたＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）２０の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、蓄電池保全装置１が、例えば事務所や工場等の高圧受電契約の電力需要者が保有するＥＭＳ２０に適用された場合を例にして説明する。

蓄電池保全装置１は、主として、データサーバ１０と蓄電システム２６とから構成されている。データサーバ１０は、保全センターに設置されており、複数のＥＭＳ２０，２０における蓄電システム２６とデマンドの管理を行っている。データサーバ１０は、演算処理を行うＣＰＵ、該ＣＰＵによって実行されるプログラムを記憶するＨＤＤやＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、ＥＭＳ２０との間でデータを送受信する通信インターフェイスなどを備えて構成されている。

データサーバ１０（保全センター）は、蓄電システム２６の管理にあたって、該蓄電システム２６に関するデータ受信、解析・状態分析、データベース化、状態情報の通報、異常警報の受信やその警報の対処などを行う。また、デマンド管理にあたって、デマンドに関するデータの受信、解析やデマンドの予測、管理パラメータの生成、制御値の送受信、警報の受信やその警報の対処などを行う。

さらに、データサーバ１０（保全センター）は、ＥＭＳ２０で収集したデマンド電力・環境情報、電池情報等をデータベース化し、このデータベースの情報に基づいて判断される蓄電池（リチウムイオン電池）や各機器の劣化状態、異常状態等の予測や監視を行う。またこれらの情報をＥＭＳ２０におけるデマンド制御装置２５に送信してＥＭＳ２０の需要者にその状態を表示するとともに、必要に応じて各機器の遠隔操作や緊急停止信号の送信や保全出動の判断を行う。

ＥＭＳ２０は、高圧受電設備２１と、太陽光発電設備２２と、設備機器２３とを備えている。また、ＥＭＳ２０は、蓄電システムデマンド監視装置２４と、デマンド制御装置２５と、蓄電システム２６とを備えている。なお、高圧受電設備２１には、６．６ｋＶの系統配線Ｌが接続されている。

高圧受電設備２１は、ＥＭＳ２０を所有する需要者の構内に設置され、系統配線Ｌから供給される電気を受電し、降圧して設備機器２３に供給する。太陽光発電設備２２は、太陽電池およびパワーコンディショナを備えている。太陽光発電設備２２では、太陽電池が発電する直流電力をパワーコンディショナによって交流電力に変換し、三相２００Ｖ（または単相２００Ｖ）配電系統に接続して設備機器２３に電力を供給する。設備機器２３は、需要者の建物内の空調、換気機器、工作機械、エレベータ等の照明やＯＡ機器などである。これらの設備機器２３には、温度や消費電力などの状態を検出する状態検出センサや設備機器を運転する際の制御装置などが設けられている。

蓄電システムデマンド監視装置２４は、通信インターフェイスを備えており、例えば、蓄電システム２６の電池状態、及び高圧受電設備２１や設備機器２３等の状態監視データを収集し、保全センターのデータサーバ１０に送信する。また、データサーバ１０から送信される情報を受信し、デマンド制御装置２５に伝送する。

デマンド制御装置２５は、各設備機器２３および蓄電システム２６の充放電の最適運転となるように組み込まれたアルゴリズムに基づく制御を行う。デマンド制御装置２５は、制御対象となる設備機器２３の状態検出センサや制御装置とのインターフェイスを備えている。さらには、蓄電システム２６や蓄電システムデマンド監視装置２４とのインターフェイスを備えている。デマンド制御装置２５では、需要者における省エネルギー化、負荷標準化、およびピークカットを実現している。

蓄電システム２６は、図２に示すように、バッテリパック３１を備えている。バッテリパック３１には、制御電源３２、統合ＥＣＵ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３３、およびジャンクション回路３４が接続されている。また、ジャンクション回路３４には、インバータ３５が接続されている。

バッテリパック３１は、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）４１および複数のバッテリモジュール４２を備えている。また、バッテリモジュール４２の間には、安全プラグ４３が介在されている。また、バッテリパック３１には、該バッテリパック３１を冷却するための冷却システム４４が設けられている。冷却システム４４としては、空冷式のものと水冷式のものとのいずれを用いることもできる。

バッテリモジュール４２は、図３に示すように、複数のセル（単電池：リチウムイオン電池）４２Ａ，４２Ａを有して構成されている。各セル４２Ａそれぞれには、該セル４２の電圧を検出する電圧センサ５１（特許請求の範囲に記載の電圧検出手段に相当）、および該セル４２の温度を検出する温度センサ５３（特許請求の範囲に記載の温度検出手段に相当）が設けられている。また、バッテリモジュール４２は、系（バッテリモジュール４２）に流れる電流値を検出する電流センサ５２（特許請求の範囲に記載の電流検出手段に相当）を有している。電圧センサ５１、電流センサ５２、および温度センサ５３は、ＢＭＵ４１に接続されている。

ＢＭＵ４１は、電圧センサ５１により検出された電圧値、電流センサ５２により検出された電流値、及び、温度センサ５３により検出された温度を所定の周期、例えば５０〜１００ｍｓｅｃ周期で読み込み、充放電禁止・許可・停止等の信号を統合ＥＣＵ３３に出力する。統合ＥＣＵ３３は、ＢＭＵ４１から出力された信号に基づいてジャンクション回路３４（インバータ３５）を制御する。

さらに、統合ＥＣＵ３３は、これらの電圧値、電流値、および温度等の情報を蓄電システムデマンド監視装置２４に伝送し、蓄電システムデマンド監視装置２４は、伝送されたこれらの情報をデータサーバ１０に送信する。データサーバ１０は、受信した電圧値、電流値、及び温度情報等に基づいて、蓄電システム２６が有するバッテリモジュール４２（セル４２Ａ）について、リチウムデンドライトが析出しているか否かの判定を行う。なお、本実施形態では、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）にリチウムデンドライトが析出しているか否かの判定を保全センターのデータサーバ１０で行っているが、例えば、ＥＭＳ２０内における蓄電システムデマンド監視装置２４などで行うようにすることもできる。

特に、データサーバ１０は、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知する機能を有している。そのため、データサーバ１０は、記憶部１１、特性変化取得部１２、垂下特性設定部１３、判定部１４を機能的に備えている。データサーバ１０では、ＨＤＤ等に記憶されているプログラムがＣＰＵで実行されることにより、記憶部１１、特性変化取得部１２、垂下特性設定部１３、判定部１４の各機能が実現される。

記憶部１１は、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定電流充電及び定電流放電（又は、定電力充電及び定電力放電）が行われる際に、検出されたセル４２Ａの電圧値、電流値、及び温度を記憶する。すなわち、記憶部１１は、特許請求の範囲に記載の記憶手段として機能する。なお、その際に、記憶部１１は、所定の温度範囲毎に区分して（温度範囲別に）、電圧値及び電流値を記憶する。ここで、上記所定の温度範囲は、蓄電池の温度が低くなるほど、狭くなるように設定されている。好ましくは、上記所定の温度範囲は、蓄電池の温度が所定温度（例えば１５℃）以下の場合には、３℃〜５℃に設定される。

特性変化取得部１２は、記憶部１１により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電力量（Ｗｈ）を取得する。すなわち、特性変化取得部１２は、特許請求の範囲に記載の特性変化取得手段として機能する。なお、その際に、特性変化取得部１２は、上記所定の温度範囲毎に区分して（温度範囲別に）、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電力量を取得する。特性変化取得部１２により取得された充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電力量は、判定部１４に出力される。

垂下特性設定部１３は、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始されてから、所定の回数、充電サイクル（又は放電サイクル）が繰り返されたときに、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する電力量の変化に基づいて、該電力量の垂下特性を設定する。すなわち、垂下特性設定部１３は、特許請求の範囲に記載の垂下特性設定手段として機能する。なお、その際に、垂下特性設定部１３は、上記所定の温度範囲毎に区分して、電力量の垂下特性を設定する。垂下特性設定部１３により設定された電力量の垂下特性は、判定部１４に出力される。

判定部１４は、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する、電力量の変化割合（変化の傾き）と、垂下特性設定部１３により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。すなわち、判定部１４は、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。なお、その際に、判定部１４は、上記所定の温度範囲毎に区分して、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。

次に、本実施形態に係る蓄電池保全装置１によるリチウムデンドライトの生成状態の判定手順について説明する。なお、ここでは、バッテリモジュール４２におけるセル４２Ａ,４２Ａ・・・それぞれのリチウムデンドライトの生成状態を判定する。また、ここでは、定電流充電を繰り返し行ったときの定格容量比率（電力量）の変化（容量変化）に基づいて、リチウムデンドライトの析出の有無を判定する。

データサーバ１０（記憶部１１）では、定電流充電が行われているときに、ＥＭＳ２０から送出されるセル４２Ａの電流値、電圧値および温度を受信して記憶する。なお、ＥＭＳ２０によるセル４２Ａの電流値や電圧値等の検出及び送信は、所定の間隔、例えば５０ｍｓ間隔で行われる。その際に、データサーバ１０（記憶部１１）では、所定の温度範囲毎に区分して（温度範囲別に）、電圧値及び電流値を記憶する。なお、以下説明する各処理も、該所定の温度範囲毎に区分されたデータに基づいて（すなわち、温度範囲別に）処理される。

ここで、記憶された電圧値、電流値、及び温度の時間変化の例を図４に示す。図４に示されるように、定電流充電が行われている間、セル４２Ａの電圧は徐々に高くなっていく。また、所定の電圧値、この例では４．２０Ｖの近傍に到達したときに、定電流充電から、定電圧充電に移行している。なお、この例では、充電中のセル４２Ａの温度は、２５℃〜２２℃の範囲に含まれている。

図４に示す例では、定電流充電が行われている時間、すなわちセル４２Ａの電圧が４．２０Ｖの近傍となるまでの時間は、約２８００秒である。ここで、定格容量比率（電力量（Ｗｈ））は、特定の時間（例えば、図４の例では、約１１００秒〜２４００秒までの１３００秒間）における、電圧値及び電流値に基づいて算出される。なお、定格容量比率（電力量（Ｗｈ））は、特定の電圧範囲（例えば、図４に示される例では、約３．６０Ｖから４．００Ｖまで変化する間）における、電圧値及び電流値に基づいて算出するようにしてもよい。

同様にして、以後、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の充電が繰り返されるたびに電力量が算出される。そして、算出された電力量の定格容量（Ｗｈ）との比率である定格容量比率が算出される。ここで、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の充放電を繰り返すと、一般的には、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定格容量比率は低下していく。そこで、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始された後、定格容量比率の算出値が所定数得られたときに、得られた定格容量比率が直線近似されて、定格容量比率の垂下特性（通常の劣化特性）が設定される。充放電サイクルに対する定格容量比率の変化および設定された垂下特性を図５に示す。

図５に示されるように、定格容量比率は、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の充電を繰り返すごとに徐々に低下していく。このときのバッテリモジュール４２におけるセル４２Ａ（セル４２Ａ）の定格容量比率は、２００サイクル程度までは、一次関数的に低下していく。この特徴をとらえて、定格容量比率の変化を直線近似して垂下特性が設定される。直線近似の方法としては、例えば、最小二乗法を用いた方法など、適宜の方法とすることができる。

垂下特性が設定された後、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の充放電のサイクルが繰り返される毎に、同様にして定電流充電時の電圧値（電力量）の変化に基づいて定格容量比率が算出される。そして、定格容量比率の変化割合と垂下特性の変化割合に基づいて、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）のリチウムデンドライトの生成状態の判定が行われる。

より具体的には、例えば、定格容量比率の前回値と今回値との差、すなわち、充放電が１サイクル進行したときの定格容量比率の低下量を求める。一方、垂下特性は直線であり、一次関数的に低下するので、その低下量は一定である。そこで、定格容量比率の低下量と垂下特性の低下量との差が所定のしきい値を超えた場合に、リチウムデンドライトが生成していると判定される。なお、ここでの定格容量比率の前回値は、直前の値のみならず数回前の前回値とすることもできる。

（変形例）
上記実施形態では、定電流充電時におけるセル４２Ａの電圧値の経時変化に基づいて、定格容量比率の垂下特性を求めたが、定電流放電時におけるセル４２Ａの電圧値の経時変化に基づいて、定格容量比率の垂下特性を求める構成としてもよい。ここで、定電流放電中におけるセル４２Ａの電圧値の経時変化の例を図６に示す。セル４２Ａの放電が開始されると、放電中の電流は一定であるが、電圧値が時間とともに低下していく。そして、電圧値が２．６０Ｖ程度となったときに放電が終了する。よって、このような定電流放電中における電圧変化に基づいて、定格容量比率の垂下特性を設定するようにしてもよい。さらに、定電力充電時、又は定電力放電時におけるセル４２Ａの電圧値、電流値の経時変化に基づいて、定格容量比率の垂下特性を求める構成とすることもできる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定電流充電（又は、定電力充電、定電流放電、定電力放電）が行われる際に、電圧値及び電流値が記憶され、記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の定格容量比率（電力量）が取得される。また、所定の回数、充電サイクル（又は放電サイクル）が繰り返されたときの、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する定格容量比率（電力量）、に基づいて、該定格容量比率（電力量）の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する、定格容量比率（電力量）の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、定格容量比率（電力量）の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル（又は放電サイクル）毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

また、本実施形態によれば、所定の温度範囲毎に（温度範囲別に）、電圧値及び電流値が記憶され、所定の温度範囲毎に、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の定格容量比率（電力量）が取得され、所定の温度範囲毎に、定格容量比率（電力量）の垂下特性が設定され、所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、より精度よくリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、上記所定の温度範囲が、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の温度が低くなるほど、狭くなるように設定されるため、より精度よく、かつ適切にリチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することが可能となる。なお、この場合、逆に、高温領域では温度範囲を大きくすることができるため、蓄積するデータ量を削減することができ、処理負荷を低減することができる。

また、本実施形態によれば、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始された後、所定の回数、充電サイクル（又は放電サイクル）が繰り返されたときに、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する充放電効率（電力量）の変化に基づいて、該充放電効率（電力量）の垂下特性が設定される。そのため、予め判定用の垂下特性を取得して記憶しておく必要がない。すなわち、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用を開始する前に、他のバッテリモジュール４２（セル４２Ａ）を用いて事前に垂下特性を取得して記憶しておく必要がない。また、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の個体ばらつきを吸収することが可能となる

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、例えば定電流充電を繰り返し行ったときの定格容量比率（電力量）の変化（容量変化）に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定したが、これに代えて、例えば、定電流充電を繰り返し行ったときの電圧値の変化に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定する構成とすることもできる。

そこで、次に、図７を用いて、第２実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｂの構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る蓄電池保全装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図７は、第２実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｂ及び該蓄電池保全装置１Ｂが適用されたＥＭＳ２０の構成を示すブロック図である。なお、図７において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｂは、データサーバ１０に代えてデータサーバ１０Ｂを備えている点で、上述した蓄電池保全装置１と異なっている。また、データサーバ１０Ｂは、特性変化取得部１２、垂下特性設定部１３、判定部１４に代えて、特性変化取得部１２Ｂ、垂下特性設定部１３Ｂ、判定部１４Ｂを有している点で上述したデータサーバ１０と異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

特性変化取得部１２Ｂは、記憶部１１により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電圧変化量（特定の時間（例えば、図４の例では、約１１００秒〜２４００秒までの１３００秒間）における電圧変化量）を取得する。なお、その際に、特性変化取得部１２Ｂは、所定の温度範囲毎に区分して（温度範囲別に）、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電圧変化量を取得する。特性変化取得部１２Ｂにより取得された充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電圧変化量は、判定部１４Ｂに出力される。

垂下特性設定部１３Ｂは、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始された後、所定の回数、充電サイクル（又は放電サイクル）が繰り返されたときに、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する電圧変化量の変化に基づいて、該電圧変化量の垂下特性を設定する。なお、その際に、垂下特性設定部１３Ｂは、上記所定の温度範囲毎に区分して、電圧変化量の垂下特性を設定する。垂下特性設定部１３Ｂにより設定された電圧変化量の垂下特性は、判定部１４Ｂに出力される。

判定部１４Ｂは、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する、電圧変化量の変化割合（変化の傾き）と、垂下特性設定部１３Ｂにより設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。なお、その際に、判定部１４Ｂは、上記所定の温度範囲毎に区分して、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。

本実施形態によれば、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定電流充電（又は、定電力充電、定電流放電、定電力放電）が行われる際に、電圧値が記憶され、記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル（又は放電サイクル）毎の電圧変化量が取得される。また、所定の回数、充電サイクル又は放電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する電圧変化量に基づいて、該電圧変化量の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する電圧変化量の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、電圧変化量の変化割合が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル（又は放電サイクル）毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

（第３実施形態）
上述した第１実施形態では、例えば定電流充電を繰り返し行ったときの定格容量比率（電力量）の変化（容量変化）に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定したが、これに代えて、例えば、定電流充電・定電流放電（又は定電力充電・定電力放電）を繰り返し行ったときの充放電効率（放電容量／充電容量）の変化に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定する構成とすることもできる。

そこで、次に、図８を用いて、第３実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｃの構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る蓄電池保全装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図８は、第３実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｃ及び該蓄電池保全装置１Ｃが適用されたＥＭＳ２０の構成を示すブロック図である。なお、図８において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｃは、データサーバ１０に代えてデータサーバ１０Ｃを備えている点で、上述した蓄電池保全装置１と異なっている。また、データサーバ１０Ｃは、特性変化取得部１２、垂下特性設定部１３、判定部１４に代えて、特性変化取得部１２Ｃ、垂下特性設定部１３Ｃ、判定部１４Ｃを有している点で上述したデータサーバ１０と異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

特性変化取得部１２Ｃは、記憶部１１により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率（放電容量（Ｗｈ）／充電容量（Ｗｈ））を取得する。なお、その際に、特性変化取得部１２Ｃは、所定の温度範囲毎に区分して（温度範囲別に）、充放電サイクル毎の充放電効率を取得する。特性変化取得部１２Ｃにより取得された充放電サイクル毎の充放電効率は、判定部１４Ｃに出力される。

垂下特性設定部１３Ｃは、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始されてから、所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときに、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性を設定する。なお、その際に、垂下特性設定部１３Ｃは、上記所定の温度範囲毎に区分して、充放電効率の垂下特性を設定する。垂下特性設定部１３Ｃにより設定された充放電効率の垂下特性は、判定部１４Ｃに出力される。

判定部１４Ｃは、充放電サイクルに対する、充放電効率の変化割合（変化の傾き）と、垂下特性設定部１３Ｃにより設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。なお、その際に、判定部１４Ｃは、上記所定の温度範囲毎に区分して、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。

本実施形態によれば、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定電流充電と定電流放電（又は定電力充電と定電力放電）が行われる際に、電圧値及び電流値が記憶され、記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率（放電容量／充電容量）が取得される。また、所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性が設定される。そして、充放電サイクルに対する、充放電効率の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、充放電効率の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

（第４実施形態）
上述した第１実施形態では、例えば定電流充電を繰り返し行ったときの定格容量比率（電力量）の変化（容量変化）に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定したが、これに代えて、例えば、定電流充電を繰り返し行ったときの充電終了時のセル電圧と充電停止後の開放端電圧との差分電圧の変化に基づいて、垂下特性を設定し、リチウムデンドライトの析出の有無を判定する構成とすることもできる。

そこで、次に、図９を用いて、第４実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｄの構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る蓄電池保全装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図９は、第４実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｄ及び該蓄電池保全装置１Ｄが適用されたＥＭＳ２０の構成を示すブロック図である。なお、図９において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｄは、データサーバ１０に代えてデータサーバ１０Ｄを備えている点で、上述した蓄電池保全装置１と異なっている。また、データサーバ１０Ｄは、特性変化取得部１２、垂下特性設定部１３、判定部１４に代えて、特性変化取得部１２Ｄ、垂下特性設定部１３Ｄ、判定部１４Ｄを有している点で上述したデータサーバ１０と異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

特性変化取得部１２Ｄは、記憶部１１により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧（又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧）を取得する。特性変化取得部１２Ｄにより取得された充電サイクル（又は放電サイクル）毎の差分電圧は、判定部１４Ｄに出力される。

垂下特性設定部１３Ｄは、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の使用が開始された後、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化（又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化）に基づいて、該差分電圧の垂下特性を設定する。垂下特性設定部１３Ｄにより設定された差分電圧の垂下特性は、判定部１４Ｄに出力される。

判定部１４Ｄは、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する、差分電圧の変化割合（変化の傾き）と、垂下特性設定部１３Ｄにより設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する。

ここで、充電時及び充電停止時における電圧値の変化（グラフ）を図１０に示す。図１０に示されるように、使用開始後２サイクル目の充電では、セル４２Ａの電圧は、充電を開始してから約８３０秒後に約４．４０Ｖとなる。この時点で充電が終了する。その際、充電停止後の開放端電圧は、約４．２５Ｖとなって安定する。また、使用開始後１００サイクル目の充電では、セル４２Ａの充電電圧は、充電を開始してから約７２０秒後に約４．４０Ｖとなる。この場合、充電停止後の開放端電圧は、約４．２４Ｖとなって安定する。このように、充電サイクルが進行すると、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の充電時間が短くなるとともに、充電終了時の電圧と充電停止後の開放端子子電圧との差分電圧が大きくなる傾向がある。同様に、使用開始後２００サイクル目、３００サイクル目、３７５サイクル目の充電では、それぞれ約６７０秒、５００秒、３６０秒でセル４２Ａの電圧が４．４０Ｖに到達する。その後、開放端電圧がそれぞれ約４．２２Ｖ、４．２０Ｖ、４．１０Ｖまで低下する。

ここで、２サイクル目〜２００サイクル目までは、差分電圧は、一定の傾きを持って減少している。一方、３００サイクル目では、それまでのサイクルと比較して、差分電圧が大きくなり、３７５サイクル目では極端に大きくなっている。よって、この例では、２００から３００サイクル目までにリチウムデンドライトの成長が進んだと判断することができる。

本実施形態によれば、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の定電流充電（又は、定電力充電、定電流放電、定電力放電）が行われる際に、電圧値が記憶され、記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧（又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧）が取得される。また、所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化（又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化）に基づいて、該差分電圧の垂下特性が設定される。そして、充電サイクル（又は放電サイクル）に対する差分電圧の変化割合と、設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かが判定される。よって、上記差分電圧の変化割合（変化の傾き）が上記垂下特性（正常な劣化に伴う変化割合）から所定値以上ずれた場合に、リチウムデンドライトが生成されていると判定することができる。また、その判定は、例えば、充電サイクル又は放電サイクル毎に行えばよいため、例えば充電中に常時監視する必要はない。その結果、高精度な検出装置を用いることなく、リチウムデンドライトが析出しているか否かを確実に検知することが可能となる。

なお、本実施形態に係るリチウムデンドライトの析出判定方法は、単独で用いることもできるが、例えば、上述した第１〜第３実施形態に係るリチウムデンドライトの析出判定方法と組み合わせて用いることもできる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をＥＭＳ２０に用いられるバッテリモジュール４２に適用したが、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載されるバッテリモジュールに適用することもできる。

また、上記実施形態では、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の劣化判定を保全センター（データサーバ１０）で総括的に行う構成としたが、例えば、ＥＭＳ２０内における蓄電システムデマンド監視装置２４においてＥＭＳ２０ごとに行う態様とすることもできる。

また、上記実施形態では、セル４２Ａごとに電圧値、電流値、および温度を検出しているが、バッテリモジュール４２ごとにこれらを検出してバッテリモジュール４２を単位としてリチウムデンドライトの析出判定を行うようにしてもよい。この場合、セル４２Ａごとの判定と比較して、取り扱うデータ量を削減することができる。

また、リチウムデンドライトが生成していると判定された場合に、そのバッテリモジュール４２の使用（充放電）を自動的に停止するようにしてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 蓄電池保全装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ データサーバ
１１ 記憶部
１２，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 特性変化取得部
１３，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ 垂下特性設定部
１４，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ 判定部
２０ ＥＭＳ
２１ 高圧受電設備
２２ 太陽光発電設備
２３ 設備機器
２４ 蓄電システムデマンド監視装置
２５ デマンド制御装置
２６ 蓄電システム
３１ バッテリパック
３２ 制御電源
３３ 統合ＥＣＵ
３４ ジャンクション回路
３５ インバータ
４１ ＢＭＵ
４２ バッテリモジュール
４２Ａ セル
４３ 安全プラグ
４４ 冷却システム
５１ 電圧センサ
５２ 電流センサ
５３ 温度センサ

Claims (15)

1. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出手段により検出された電圧値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得する特性変化取得手段と、
   所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電圧変化量、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電圧変化量に基づいて、該電圧変化量の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、
   充電サイクル又は放電サイクルに対する前記電圧変化量の変化割合と、前記垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
2. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記蓄電池の電流値を検出する電流検出手段と、
   前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出手段により検出された電圧値及び前記電流検出手段により検出された電流値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得する特性変化取得手段と、
   所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電力量の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電力量の変化に基づいて、該電力量の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、
   充電サイクル又は放電サイクルに対する、前記電力量の変化割合と、前記垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記垂下特性設定手段は、前記蓄電池の使用が開始された後、前記垂下特性を設定することを特徴とする蓄電池保全装置。
3. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記蓄電池の電流値を検出する電流検出手段と、
   前記蓄電池の定電流充電と定電流放電、又は定電力充電と定電力放電が行われる際に、前記電圧検出手段により検出された電圧値及び前記電流検出手段により検出された電流値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段により記憶されている電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率を取得する特性変化取得手段と、
   所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、
   充放電サイクルに対する、前記充放電効率の変化割合と、前記垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
4. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出手段と、
   前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出手段により検出された電圧値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段により記憶されている電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧、又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧を取得する特性変化取得手段と、
   所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化に基づいて、該差分電圧の垂下特性を設定する垂下特性設定手段と、
   充電サイクル又は放電サイクルに対する、前記差分電圧の変化割合と、前記垂下特性設定手段により設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
5. 前記蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記記憶手段は、所定の温度範囲毎に、電圧値を記憶し、
   前記特性変化取得手段は、前記所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得し、
   前記垂下特性設定手段は、前記所定の温度範囲毎に、電圧変化量の垂下特性を設定し、
   前記判定手段は、前記所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池保全装置。
6. 前記蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記記憶手段は、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、
   前記特性変化取得手段は、前記所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量を取得し、
   前記垂下特性設定手段は、前記所定の温度範囲毎に、電力量の垂下特性を設定し、
   前記判定手段は、前記所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の蓄電池保全装置。
7. 前記蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記記憶手段は、所定の温度範囲毎に、電圧値及び電流値を記憶し、
   前記特性変化取得手段は、前記所定の温度範囲毎に、充放電サイクル毎の充放電効率を取得し、
   前記垂下特性設定手段は、前記所定の温度範囲毎に、充放電効率の垂下特性を設定し、
   前記判定手段は、前記所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の蓄電池保全装置。
8. 前記蓄電池の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記記憶手段は、所定の温度範囲毎に、電圧値を記憶し、
   前記特性変化取得手段は、前記所定の温度範囲毎に、充電サイクル又は放電サイクル毎の差分電圧を取得し、
   前記垂下特性設定手段は、前記所定の温度範囲毎に、差分電圧の垂下特性を設定し、
   前記判定手段は、前記所定の温度範囲毎に、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の蓄電池保全装置。
9. 前記所定の温度範囲は、前記蓄電池の温度が低くなるほど、狭くなるように設定されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の蓄電池保全装置。
10. 前記所定の温度範囲は、前記蓄電池の温度が所定温度以下の場合には、３℃〜５℃に設定されることを特徴とする請求項９に記載の蓄電池保全装置。
11. 前記垂下特性設定手段は、前記蓄電池の使用が開始された後、前記垂下特性を設定することを特徴とする請求項１、３〜５、７〜１０のいずれか１項に記載の蓄電池保全装置。
12. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出ステップで検出された電圧値を記憶する記憶ステップと、
    前記記憶ステップで記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電圧変化量を取得する特性変化取得ステップと、
    所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電圧変化量、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電圧変化量に基づいて、該電圧変化量の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、
    充電サイクル又は放電サイクルに対する、前記電圧変化量の変化割合と、前記垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。
13. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記蓄電池の電流値を検出する電流検出ステップと、
    前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出ステップで検出された電圧値及び前記電流検出ステップで検出された電流値を記憶する記憶ステップと、
    前記記憶ステップで記憶された電圧値及び電流値に基づいて、充電サイクル又は放電サイクル毎の電力量、を取得する特性変化取得ステップと、
    所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの、充電サイクルに対する電力量の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの、放電サイクルに対する電力量の変化に基づいて、該電力量の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、
    充電サイクル又は放電サイクルに対する、前記電力量の変化割合と、前記垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップと、を備え、
    前記垂下特性設定ステップでは、前記蓄電池の使用が開始された後、前記垂下特性を設定することを特徴とする蓄電池保全方法。
14. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記蓄電池の電流値を検出する電流検出ステップと、
    前記蓄電池の定電流充電と定電流放電、又は定電力充電と定電力放電が行われる際に、前記電圧検出ステップで検出された電圧値及び前記電流検出ステップで検出された電流値を記憶する記憶ステップと、
    前記記憶ステップで記憶された電圧値及び電流値に基づいて、充放電サイクル毎の充放電効率を取得する特性変化取得ステップと、
    所定の回数、充放電サイクルが繰り返されたときの、充放電サイクルに対する充放電効率の変化に基づいて、該充放電効率の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、
    充放電サイクルに対する、前記充放電効率の変化割合と、前記垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。
15. 蓄電池の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
    前記蓄電池の定電流充電、定電力充電、定電流放電、又は定電力放電が行われる際に、前記電圧検出ステップで検出された電圧値を記憶する記憶ステップと、
    前記記憶ステップで記憶された電圧値に基づいて、充電サイクル毎の充電終了時の電圧値と充電停止後の開放端電圧との差分電圧、又は、放電サイクル毎の放電終了時の電圧値と放電停止後の開放端電圧との差分電圧を取得する特性変化取得ステップと、
    所定の回数、充電サイクルが繰り返されたときの充電サイクルに対する差分電圧の変化、又は、所定の回数、放電サイクルが繰り返されたときの放電サイクルに対する差分電圧の変化に基づいて、該差分電圧の垂下特性を設定する垂下特性設定ステップと、
    充電サイクル又は放電サイクルに対する、前記差分電圧の変化割合と、前記垂下特性設定ステップで設定された垂下特性とのずれの大きさに基づいて、リチウムデンドライトが生成されているか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。

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