JP7192323B2 - Method for reusing secondary battery, management device, and computer program - Google Patents

Method for reusing secondary battery, management device, and computer program Download PDF

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Description

本発明は、複数のセルを有する二次電池の再利用方法、管理装置、及びコンピュータプログラムに関する。本明細書では、複数回数の充放電が可能な蓄電池を「二次電池」と総称し、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池に加え、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(コンデンサ)型の蓄電素子も二次電池に含むものとする。 The present invention relates to a reuse method, a management device, and a computer program for a secondary battery having multiple cells. In this specification, storage batteries that can be charged and discharged multiple times are collectively referred to as “secondary batteries.” shall be included in the following batteries.

電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)に搭載される電池パックは、例えば8~20個の電池セル(以下、セルという)を含む電池モジュール(組電池)を、パックケースの中に複数収容している。 A battery pack mounted on an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) includes, for example, a battery module (assembled battery) containing 8 to 20 battery cells (hereinafter referred to as cells) in a pack case. are housed in several

近年、EVやPHEVで数年間使用された車両駆動用の電池パック、電池モジュール、又はセルを、再利用(リサイクル)するための検討が活発化している(例えば特許文献1参照)。極端な環境(例えば過度の高温環境、度重なる過度のハイレート放電)で使われたものを除けば、車両駆動用に電池パックを10年使用しても、満充電容量は新品時の70%程度維持されていると期待される。このような電池パック又は電池モジュールを、再利用のために車両から取り外して、工場に輸送することが考えられる。工場では、例えば電池モジュールにおいてリユースできるセルを選別し、リユースできるセルを用いて、電池モジュールをリビルド(再構成)する。電池パックにおいてリユースできる電池モジュールを選別し、リユースできる電池モジュールを用いて、電池パックをリビルドしてもよい。 2. Description of the Related Art In recent years, there has been active research into reusing (recycling) vehicle-driving battery packs, battery modules, or cells that have been used in EVs and PHEVs for several years (see Patent Document 1, for example). Except for those used in extreme environments (excessive high temperature environment, repeated excessive high rate discharge), even if the battery pack is used for 10 years for driving a vehicle, the full charge capacity is about 70% of that of a new one. expected to be maintained. It is conceivable to remove such battery packs or battery modules from vehicles for reuse and transport them to factories. At a factory, for example, reusable cells in a battery module are selected, and the battery module is rebuilt (reconfigured) using the reusable cells. Reusable battery modules may be selected from the battery pack, and the reusable battery modules may be used to rebuild the battery pack.

特開2016-152110号公報JP 2016-152110 A

特許文献1においては、使用履歴のある電池パックを解体して得られる複数のセルの残容量を測定し、残容量が、0よりも大きく電池パック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電池モジュールを選別する。選別された電池モジュールを用いて、電池パックを組み立てる。 In Patent Document 1, the remaining capacity of a plurality of cells obtained by dismantling a battery pack with a history of use is measured, and the lower limit of the control range in a vehicle in which a battery pack with a remaining capacity greater than 0 is mounted. The battery modules whose remaining capacity is equal to or higher than the lower limit value set within the range of less than the value are sorted out. A battery pack is assembled using the selected battery modules.

車両駆動用の電池パックや電池モジュールは、体積及び重量が大きく、かつ注意深く取り扱う必要があり、エンドユーザによってユーザ対応窓口(例えばカーディラー)に持ち込まれた車両から取り外して輸送するには労力及びコストがかかる。車両から取外されて工場に輸送された電池パックや電池モジュールが、極端に劣化していて結局再利用できないという状況を避けることが、コスト抑制のために望まれる。 Battery packs and battery modules for driving vehicles are large in volume and weight and need to be handled carefully, and it takes labor and cost to remove them from the vehicle brought in by the end user to a customer service window (for example, a car dealer) and transport them. It takes In order to reduce costs, it is desirable to avoid situations in which battery packs and battery modules that have been removed from vehicles and transported to factories are extremely deteriorated and cannot be reused after all.

本発明の目的は、再利用に適さない電池を、取り外し前又は輸送前に、検出(選別)することを可能にする二次電池の再利用方法、管理装置、及びコンピュータプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a secondary battery reuse method, a management device, and a computer program that enable detection (sorting) of batteries unsuitable for reuse before removal or transportation. be.

本発明に係る二次電池の再利用方法は、互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する。 A method for reusing a secondary battery according to the present invention discharges a power storage device including a plurality of secondary battery cells electrically connected to each other, acquires changes in the voltage of each cell, and obtains information on the discharge. and the transition of the voltage, the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device is evaluated.

本発明によれば、再利用に適さないセルを、取り外し前又は輸送前に、検出(選別)することができる。 According to the invention, cells not suitable for reuse can be detected (sorted) prior to removal or transport.

実施形態1に係る車両及び管理装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing configurations of a vehicle and a management device according to Embodiment 1; FIG. BMUの構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the configuration of a BMU; FIG. 電池モジュールの斜視図である。It is a perspective view of a battery module. 電池モジュール又はセルの再利用の過程を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a process of recycling battery modules or cells. 管理装置の制御部による電池モジュールのセルの再利用可能性の評価処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of evaluation processing of reusability of cells of a battery module by a control unit of a management device; 最小容量のセル及び他のセルの満充電容量の求め方を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining how to obtain the full charge capacity of a minimum capacity cell and other cells; 管理装置の制御部による電池モジュール又はセルの再利用可能性の評価処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a battery module or cell reusability evaluation process performed by a control unit of a management device; 電池パックの電池モジュールのうち、電池モジュール(a)、(b)、(c)の各セルの満充電容量を示すグラフである。4 is a graph showing the full charge capacity of each cell of battery modules (a), (b), and (c) among the battery modules of the battery pack. 電池パックの電池モジュールのうち、電池モジュール(a)、(b)、(c)の各セルの内部抵抗を示すグラフである。4 is a graph showing the internal resistance of each cell of battery modules (a), (b), and (c) among the battery modules of the battery pack.

(実施形態の概要)
実施形態に係る二次電池の再利用方法は、互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する。
(Overview of embodiment)
A method for reusing a secondary battery according to an embodiment discharges a power storage device including a plurality of secondary battery cells electrically connected to each other, acquires changes in the voltage of each cell, and collects information on the discharge. and the transition of the voltage, the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device is evaluated.

「蓄電装置」は、電池パックであってもよいし、電池モジュールであってもよい。蓄電装置は、通常の電池パックまたは電池モジュールが備える、個々のセルの電圧を測定する電圧センサ(例えば電圧測定回路、セル監視IC)が、取り外されていないことが好ましい。
「放電の情報」は、放電レート(例えばCレート)、放電時の環境温度等を含んでもよい。「放電の情報」は、少なくともその一部が、一定値に設定されてもよい。
放電は、評価用の負荷に対して行ってもよいし、車両に搭載されている負荷に対して行ってもよい。実質的に一定の条件で放電を行えることから、評価用の負荷に蓄電装置を接続してそれに対して放電を行うことが好ましい。
The "storage device" may be a battery pack or a battery module. The power storage device preferably does not have the voltage sensor (for example, voltage measurement circuit, cell monitoring IC) that measures the voltage of each cell, which is provided in a normal battery pack or battery module, removed.
The "discharge information" may include the discharge rate (for example, C rate), the environmental temperature during discharge, and the like. At least part of the “discharge information” may be set to a constant value.
The discharge may be performed on the load for evaluation, or may be performed on the load mounted on the vehicle. Since the discharge can be performed under substantially constant conditions, it is preferable to connect the power storage device to the load for evaluation and discharge the load.

「複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性の評価」とは、電池モジュールの個々のセルの再利用可能性の評価、複数のセルを有する電池モジュールの再利用可能性の評価、又は複数の電池モジュールを有する電池パックの再利用可能性の評価をいう。 “Evaluation of reusability of multiple cells and/or storage devices” means evaluation of reusability of individual cells of a battery module, evaluation of reusability of a battery module having multiple cells, or This refers to evaluation of the reusability of a battery pack with multiple battery modules.

車両に搭載されている蓄電装置は、使用履歴(電流履歴、電圧履歴、温度履歴等)が記録されていることが多い。記録された使用履歴に基づいて、セルの健全度(SOH:State Of Health)をおおまかに推定することができる。しかし、このような使用履歴に基づく推定の精度は十分には高くないことがある。そこで、使用履歴に基づくSOH推定によって再利用可能性のプレ評価(一次選別)を行い、更なる評価(二次選別)のために上述の方法を用いてもよい。 A power storage device mounted on a vehicle often records a usage history (current history, voltage history, temperature history, etc.). The state of health (SOH) of the cell can be roughly estimated based on the recorded usage history. However, the accuracy of estimation based on such usage history may not be sufficiently high. Therefore, pre-evaluation (primary screening) of reusability may be performed by estimating SOH based on usage history, and the above-described method may be used for further evaluation (secondary screening).

上述の方法によれば、蓄電装置に組まれた状態で個々のセルの電圧挙動を測定することで、より高い精度でSOHを推定できる。
従来、セルのSOHを評価する場合、セルを電池パックや電池モジュールから取り外して(蓄電装置を解体して)、個別のセルについて評価を行うことが一般的である。この従来の評価方法は、労力及びコストの負担が大きい。
本発明者らは、低コストでの再利用可能性の評価という目的に照らして、蓄電装置を解体する前に各セルのSOHを放電の情報と電圧の推移とを用いて検出できる上述の方法を考案した。上述の方法により、再利用に適さないセル及び/又は蓄電装置を、コストが高くかかる解体及び工場への輸送の前に、簡便に検出できる。
According to the above-described method, the SOH can be estimated with higher accuracy by measuring the voltage behavior of each cell assembled in the power storage device.
Conventionally, when evaluating the SOH of a cell, it is common to remove the cell from the battery pack or battery module (dismantle the power storage device) and evaluate each individual cell. This conventional evaluation method is labor intensive and costly.
In light of the purpose of evaluating reusability at low cost, the present inventors have developed the above-described method that can detect the SOH of each cell using discharge information and voltage transitions before dismantling the power storage device. devised. The methods described above allow convenient detection of cells and/or storage devices that are not suitable for reuse prior to costly disassembly and transport to the factory.

上述の二次電池の再利用方法において、前記放電の情報と、満充電容量が最も小さいセルの電圧の推移とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定し、それらセルの満充電容量に基づいて、再利用可能性を評価してもよい。 In the above-described secondary battery reuse method, the full charge capacity of other cells is estimated based on the discharge information and the transition of the voltage of the cell with the smallest full charge capacity, and the full charge capacity of those cells reusability may be evaluated based on

二次電池セルは、劣化に伴い、満充電容量が低下する。互いに電気的に接続された複数のセルを含む蓄電装置を放電する場合、満充電容量が最も小さいセル(以下、最小容量セルともいう)が最初に放電下限電圧(更に放電を継続すると過放電に至ることを示す下限電圧)に達する。この最小容量セルについては、この放電プロセスを通じて満充電容量を直接測定できる。他の二次電池セルは未だ放電下限電圧に達していないため満充電容量を直接測定することはできないが、上述の放電プロセスにおける最小容量セルの電圧挙動に基づいて、他の二次電池セルの満充電容量を推定することができる。複数のセル(最小容量セルと、他のセル)の満充電容量に基づいて、再利用可能性を評価することで、セル及び/又は蓄電装置の再利用可能性の評価の精度を高めることができる。 The full charge capacity of the secondary battery cell decreases as it deteriorates. When discharging a power storage device containing multiple cells that are electrically connected to each other, the cell with the smallest full charge capacity (hereinafter also referred to as the smallest capacity cell) first reaches the discharge lower limit voltage reaches the lower limit voltage). For this minimum capacity cell, the full charge capacity can be measured directly through this discharge process. Since the other secondary battery cells have not yet reached the discharge lower limit voltage, the full charge capacity cannot be directly measured, but based on the voltage behavior of the minimum capacity cell in the discharge process described above, the other secondary battery cells Full charge capacity can be estimated. By evaluating the reusability based on the full charge capacity of multiple cells (minimum capacity cell and other cells), it is possible to improve the accuracy of the reusability evaluation of the cell and/or the storage device. can.

上述の二次電池の再利用方法において、前記電圧の推移に基づいて、個々のセルの直流内部抵抗を取得し、取得した直流内部抵抗に基づいて、再利用可能性を評価してもよい。 In the above-described secondary battery reuse method, the direct current internal resistance of each cell may be obtained based on the transition of the voltage, and the reusability may be evaluated based on the obtained direct current internal resistance.

放電プロセスにおける蓄電装置に流れる電流値と、個々のセルの電圧とから、個々のセルの直流内部抵抗を求めることができる。直流内部抵抗も考慮して再利用可能性を評価することで、評価の精度を高めることができる。 The DC internal resistance of each cell can be obtained from the current value flowing through the power storage device in the discharge process and the voltage of each cell. By evaluating reusability in consideration of DC internal resistance, it is possible to improve the accuracy of evaluation.

上述の二次電池の再利用方法において、前記蓄電装置が有するバランサを動作させながら前記蓄電装置を充電した後、前記蓄電装置を放電して個々のセルの電圧の推移を取得してもよい。 In the above-described secondary battery reuse method, the power storage device may be charged while a balancer included in the power storage device is operated, and then the power storage device may be discharged to obtain changes in voltage of individual cells.

再利用可能性の評価対象である蓄電装置は、通常の電池パックまたは電池モジュールが備える、個々のセルに並列接続されたバランサが、取り外されていないことが好ましい。バランサを動作させながら蓄電装置を充電することで、充電終了時の個々のセルの電圧を実質的に揃えることができる。その状態から蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得することで、再利用可能性の評価の精度を高めることができる。 It is preferable that the balancers connected in parallel to individual cells, which are provided in a normal battery pack or battery module, are not removed from the power storage device to be evaluated for reusability. By charging the power storage device while operating the balancer, the voltages of the individual cells can be substantially uniformed at the end of charging. By discharging the power storage device from that state and acquiring the transition of the voltage of each cell, the accuracy of reusability evaluation can be improved.

実施形態に係る管理装置は、互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得する取得部と、前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する評価部とを備える。 A management device according to an embodiment discharges a power storage device including a plurality of secondary battery cells that are electrically connected to each other, and includes an acquisition unit that acquires a change in voltage of each cell, the information on the discharge, and the and an evaluation unit that evaluates the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device based on changes in voltage.

上記構成によれば、蓄電装置を解体する前に、各セルのSOHを放電の情報と電圧の推移とを用いて検出でき、再利用に適さないセル及び/又は蓄電装置を、労力及びコストがかかる解体及び工場への輸送の前に、簡便に選別できる。 According to the above configuration, the SOH of each cell can be detected by using the discharge information and voltage transition before the power storage device is dismantled. It can be conveniently screened prior to such dismantling and transport to the factory.

実施形態に係るコンピュータプログラムは、互いに電気的に接続された複数の二次電池セルの再利用可能性を評価するコンピュータに、前記セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧の推移を取得し、前記放電の情報と前記電圧の推移とに基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する処理を実行させる。 A computer program according to an embodiment causes a computer that evaluates the reusability of a plurality of secondary battery cells that are electrically connected to each other to discharge a power storage device that includes the cells, and changes the voltage of each cell. is obtained, and processing for evaluating the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device is executed based on the discharge information and the voltage transition.

(実施形態1)
車両に搭載される蓄電装置(リチウムイオン二次電池)を例に、再利用方法を説明する。
図1は、車両1(本実施形態では、自動車等の四輪車両)及び管理装置13の構成を示すブロック図である。
車両1は、リチウムイオン二次電池セル2と、CMU(Cell Monitoring Unit)5と、BMU(Battery Management Unit)6と、統括ECU(Electronic Control Unit)7と、通信部8と、負荷9と、電流センサ10と、温度センサ11とを備える。電池パック4は、複数のリチウムイオン二次電池セル2が直列及び/又は並列に接続された電池モジュール3を、複数含む。本実施形態では、複数のリチウムイオン二次電池セル2が直列に接続された電池モジュール3が、複数直列に接続されている。
(Embodiment 1)
A recycling method will be described by taking an electric storage device (lithium ion secondary battery) mounted on a vehicle as an example.
FIG. 1 is a block diagram showing configurations of a vehicle 1 (in this embodiment, a four-wheeled vehicle such as an automobile) and a management device 13. As shown in FIG.
The vehicle 1 includes a lithium-ion secondary battery cell 2, a CMU (Cell Monitoring Unit) 5, a BMU (Battery Management Unit) 6, an integrated ECU (Electronic Control Unit) 7, a communication unit 8, a load 9, A current sensor 10 and a temperature sensor 11 are provided. The battery pack 4 includes a plurality of battery modules 3 in which a plurality of lithium ion secondary battery cells 2 are connected in series and/or in parallel. In this embodiment, a plurality of battery modules 3 in which a plurality of lithium ion secondary battery cells 2 are connected in series are connected in series.

統括ECU7は、車両1の電源装置全体を制御する。統括ECU7は車両1がHEV車又はガソリン車である場合、エンジンも制御する。統括ECU7とBMU6とは、例えばCAN通信によりデータの送受信を行う。 The general ECU 7 controls the entire power supply of the vehicle 1 . The supervising ECU 7 also controls the engine when the vehicle 1 is an HEV vehicle or a gasoline vehicle. The supervising ECU 7 and the BMU 6 transmit and receive data by CAN communication, for example.

管理装置13は、制御部14、記憶部15、入力部16、インタフェース部17を備える。これらのコンポーネントは、バスを介して互いに通信可能に接続されている。
入力部16は、電流センサ10、温度センサ11の検出結果、後述するSOC-OCVデータ63及び使用履歴64の入力を受け付ける。インタフェース部17は、例えば、LANインタフェース等により構成され、有線又は無線により、例えばLAN等のネットワーク12及び通信部8を介し、統合ECU7との通信を行う。ネットワーク12はインターネットでもよい。インタフェース部17は、LANインタフェースに限定はされない。
代替的に、管理装置13は、通信部8及び統合ECU7を介さずに、BMU6と通信してもよい。
The management device 13 includes a control section 14 , a storage section 15 , an input section 16 and an interface section 17 . These components are communicatively connected to each other via a bus.
The input unit 16 accepts inputs of detection results of the current sensor 10 and the temperature sensor 11, SOC-OCV data 63 and usage history 64, which will be described later. The interface unit 17 is configured by, for example, a LAN interface or the like, and communicates with the integrated ECU 7 via a network 12 such as a LAN and the communication unit 8 by wire or wirelessly. Network 12 may be the Internet. The interface unit 17 is not limited to a LAN interface.
Alternatively, the management device 13 may communicate with the BMU 6 without going through the communication section 8 and the integrated ECU 7 .

記憶部15は、例えばハードディスクドライブ(HDD)等により構成され、各種のプログラム及びデータを記憶する。記憶部15には、二次電池の再利用可能性を評価するための評価プログラム151が格納されている。評価プログラム151は、例えば、CD-ROMやDVD-ROM、USBメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体18に格納された状態で提供され、管理装置13にインストールすることにより記憶部15に格納される。代替的に、ネットワーク12に接続されている図示しない外部コンピュータから評価プログラム151を取得し、記憶部15に記憶させてもよい。 The storage unit 15 is configured by, for example, a hard disk drive (HDD) or the like, and stores various programs and data. The storage unit 15 stores an evaluation program 151 for evaluating reusability of secondary batteries. The evaluation program 151 is provided in a state stored in a computer-readable recording medium 18 such as a CD-ROM, DVD-ROM, USB memory, etc., and is stored in the storage unit 15 by being installed in the management device 13. . Alternatively, the evaluation program 151 may be obtained from an external computer (not shown) connected to the network 12 and stored in the storage unit 15 .

制御部14は、例えばCPUやROM、RAM等により構成され、記憶部15から評価プログラム151を読み出して実行することにより、二次電池の再利用可能性の評価処理を実行する処理部として機能する。 The control unit 14 is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and functions as a processing unit that executes a process of evaluating the reusability of the secondary battery by reading out and executing the evaluation program 151 from the storage unit 15. .

以下、管理装置13が二次電池の再利用可能性の評価を行う場合につき説明する。(代替的に、BMU6又は統括ECU7が、管理装置として機能してもよい。BMU6又は統括ECU7が管理装置として機能する場合、車両1に管理装置13を接続する必要はない。)本実施形態では、CMU5を含む電池モジュール3が、「蓄電装置」として機能する。
BMU6は、電池ECUであってもよい。
A case where the management device 13 evaluates the reusability of the secondary battery will be described below. (Alternatively, the BMU 6 or the supervising ECU 7 may function as the management device. When the BMU 6 or the supervising ECU 7 functions as the management device, there is no need to connect the management device 13 to the vehicle 1.) In this embodiment, , the battery module 3 including the CMU 5 functions as a "storage device".
The BMU 6 may be a battery ECU.

CMU5には、電圧ばらつきを解消するためのバランサ(回路)と、各セル2の電圧を検出する電圧センサとが設けられている(不図示)。バランサは、各セル2に対して並列に接続された放電回路であり、スイッチ及び抵抗器を有してもよい。スイッチは、CMU5に含まれる制御回路からの制御信号によってオン/オフされる。電圧センサは、検出したセル2の電圧をBMU6へ伝達する。 The CMU 5 is provided with a balancer (circuit) for eliminating voltage variations and a voltage sensor for detecting the voltage of each cell 2 (not shown). A balancer is a discharge circuit connected in parallel to each cell 2 and may have a switch and a resistor. The switch is turned on/off by a control signal from a control circuit included in CMU5. The voltage sensor transmits the detected cell 2 voltage to the BMU 6 .

CMU5は、各セル2の状態を監視する電子制御装置(監視基板)である。
CMU5は、セル2間に電圧ばらつきがある場合に、電圧の高いセル2と、他のセル2とが同等の電圧になるように、電圧の高いセル2を放電させるバランシングを実施する。即ち、放電させるセル2のバランサのスイッチをオンして、該セルの電圧を下げ、他のセルの電圧に一致させる。
The CMU 5 is an electronic control unit (monitoring board) that monitors the state of each cell 2 .
The CMU 5 performs balancing by discharging the high-voltage cell 2 so that the high-voltage cell 2 and the other cells 2 have the same voltage when there is a voltage variation between the cells 2 . That is, the switch of the balancer of cell 2 to be discharged is turned on to lower the voltage of the cell to match the voltage of the other cells.

図2は、BMU6の構成を示すブロック図である。BMU6は、制御部61と、記憶部62と、入力部66と、インタフェース部67とを備える。これらのコンポーネントは、バスを介して互いに通信可能に接続されている。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of BMU 6. As shown in FIG. The BMU 6 includes a control section 61 , a storage section 62 , an input section 66 and an interface section 67 . These components are communicatively connected to each other via a bus.

入力部66は、電流センサ10、温度センサ11、CMU5の電圧センサの検出結果の入力を受け付ける。インタフェース部67は、例えば、CANインタフェース等により構成され、有線又は無線により統合ECU7等の他の装置との通信を行う。インタフェース部67は、LANインタフェース及び/又はUSBインタフェースであってもよい。 The input unit 66 receives input of detection results of the current sensor 10 , the temperature sensor 11 , and the voltage sensor of the CMU 5 . The interface unit 67 is configured by, for example, a CAN interface or the like, and performs wired or wireless communication with other devices such as the integrated ECU 7 . The interface unit 67 may be a LAN interface and/or a USB interface.

記憶部62は、ハードディスクドライブ(HDD)等により構成され、各種のプログラム及びデータを記憶する。 The storage unit 62 is configured by a hard disk drive (HDD) or the like, and stores various programs and data.

記憶部62には、予め実験により複数の条件別に求めた、SOC(State Of Charge)とOCV(Open Circuit Voltage)との関係を示すSOC-OCVデータ63が記憶されている。記憶部62には、使用履歴(電流履歴、電圧履歴、温度履歴等)64も記憶されている。 The storage unit 62 stores SOC-OCV data 63 indicating the relationship between SOC (State Of Charge) and OCV (Open Circuit Voltage) obtained in advance for a plurality of conditions through experiments. The storage unit 62 also stores a usage history (current history, voltage history, temperature history, etc.) 64 .

制御部61は、例えばCPUやROM、RAM等により構成され、記憶部62から読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、BMU6の動作を制御する。 The control unit 61 is composed of, for example, a CPU, ROM, RAM, etc., and controls the operation of the BMU 6 by executing a computer program read from the storage unit 62 .

図3は、電池モジュール3の斜視図である。
電池モジュール3は、複数のセル2を保持する保持部材31(例えば、直方体状のモジュールケース、セル2を圧迫した状態で拘束する拘束部材)と、複数のセル2と、CMU5とを備える。
FIG. 3 is a perspective view of the battery module 3. FIG.
The battery module 3 includes a holding member 31 that holds a plurality of cells 2 (for example, a rectangular parallelepiped module case, a binding member that holds the cells 2 in a pressed state), a plurality of cells 2, and a CMU 5.

セル2は、直方体状のケース本体21と、蓋板22と、蓋板22に設けられた、極性が異なる一対の端子23,23と、ケース本体21に収容された電極体24とを備える。電極体24は正極板、セパレータ、及び負極板を積層してなる。
電極体24は、長尺帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層し扁平状に巻回して得られる巻回タイプであってもよいし、長方形板状の正極板と負極板とをセパレータを介して積層したスタックタイプであってもよい。
セル2は、角形セル(prismatic cell)に限らず、円筒形セルやパウチセルであってもよい。再利用の観点からは、堅牢な金属製のケース本外を有して長期寿命を期待できる、角形セルや円筒形セルが好ましい。特に、エネルギー密度を下げることなく(セル間にデッドスペースを生じることなく)個々のセルの容量を大きくできる角形セルが好ましい。角形セルのケース本体の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を採用できる。再利用の観点からは、電池膨れを生じにくい、ステンレス製のケース本体21及び蓋板22を有する角形セルが好ましい。
The cell 2 includes a rectangular parallelepiped case body 21 , a cover plate 22 , a pair of terminals 23 , 23 with different polarities provided on the cover plate 22 , and an electrode body 24 housed in the case body 21 . The electrode assembly 24 is formed by laminating a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate.
The electrode body 24 may be of a winding type obtained by laminating a long belt-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator interposed therebetween and winding them into a flat shape, or may be a rectangular plate-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate. may be of a stack type in which the are stacked with separators interposed therebetween.
The cells 2 are not limited to prismatic cells, but may be cylindrical cells or pouch cells. From the viewpoint of reuse, a prismatic cell or a cylindrical cell is preferable because it has a robust metal case and can be expected to have a long service life. In particular, prismatic cells are preferable because they can increase the capacity of individual cells without lowering the energy density (without creating dead spaces between cells). Aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, or the like can be used as the material of the case body of the prismatic cell. From the point of view of reuse, a prismatic cell having a case body 21 and a cover plate 22 made of stainless steel, which is less likely to swell, is preferable.

正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる板状(シート状)又は長尺帯状の金属箔である正極基材上に活物質層が形成されたものである。負極板は、銅及び銅合金等からなる板状(シート状)又は長尺帯状の金属箔である負極基材上に活物質層が形成されたものである。セパレータは、合成樹脂からなる微多孔性のシートである。セパレータは、正極板及び負極板とは別個の部材であってもよいし、正極板又は負極板に一体化されていてもよい。 The positive electrode plate is formed by forming an active material layer on a positive electrode substrate, which is a plate-like (sheet-like) or long band-like metal foil made of aluminum, an aluminum alloy, or the like. The negative electrode plate is formed by forming an active material layer on a negative electrode base material, which is a plate-like (sheet-like) or long belt-like metal foil made of copper, a copper alloy, or the like. The separator is a microporous sheet made of synthetic resin. The separator may be a separate member from the positive electrode plate and the negative electrode plate, or may be integrated with the positive electrode plate or the negative electrode plate.

正極板に含まれる正極活物質、又は負極板に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質又は負極活物質であれば、適宜の公知の材料を使用できる。
正極活物質としては、例えば、LiMPO4 、LiMSiO4 、LiMBO3 (MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種以上の遷移金属元素)等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、LiMO2 (MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種以上の遷移金属元素)等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
As the positive electrode active material contained in the positive electrode plate or the negative electrode active material used in the negative electrode plate, an appropriate known material can be used as long as it is a positive electrode active material or negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions.
Examples of the positive electrode active material include polyanion compounds such as LiMPO 4 , LiMSiO 4 , LiMBO 3 (where M is one or more transition metal elements selected from Fe, Ni, Mn, Co, etc.), lithium titanate, and manganic acid. Spinel compounds such as lithium, lithium transition metal oxides such as LiMO 2 (M is one or more transition metal elements selected from Fe, Ni, Mn, Co, etc.) and the like can be used.

負極活物質としては、ハードカーボン、Si、Sn、Cd、Zn、Al、Bi、Pb、Ge、Ag等の金属若しくは合金、又はこれらを含むカルコゲン化物等が挙げられる。カルコゲン化物の一例として、SiOが挙げられる。 Examples of negative electrode active materials include hard carbon, metals or alloys such as Si, Sn, Cd, Zn, Al, Bi, Pb, Ge, and Ag, chalcogenides containing these, and the like. An example of a chalcogenide is SiO.

電池モジュール3の隣り合うセル2の隣り合う端子23は極性が異なり、これら端子23同士がバスバー32により電気的に接続されることで、複数のセル2が直列に接続されている。
電池モジュール3の両端のセル2の、互いに極性が異なる端子23,23には、隣接する電池モジュール3に電気的に接続するためのリード(外部接続部材)33,33が設けられている。
Adjacent terminals 23 of adjacent cells 2 of the battery module 3 have different polarities, and these terminals 23 are electrically connected to each other by bus bars 32, thereby connecting a plurality of cells 2 in series.
Leads (external connection members) 33 , 33 for electrically connecting to the adjacent battery module 3 are provided on the terminals 23 , 23 of the cells 2 at both ends of the battery module 3 , which have different polarities.

以下、電池パック4、電池モジュール3又はセル2の再利用について詳述する。
図4は、電池モジュール3又はセル2の再利用の過程を示すフローチャートである。
管理装置13により、統合ECU7から取得した車両の走行距離、BMU6から取得した各電池モジュール3の使用履歴64等に基づいて、一次選別を行う(S1)。管理装置13は例えば電池モジュール3の使用履歴64に基づいて、セル2のSOHを推定し、SOHが閾値以上である電池モジュール3を再利用可能性の評価を行う電池モジュール3として選別する。
Reuse of the battery pack 4, battery module 3 or cell 2 will be described in detail below.
FIG. 4 is a flow chart showing the process of recycling the battery module 3 or the cell 2. As shown in FIG.
Primary sorting is performed by the management device 13 based on the mileage of the vehicle acquired from the integrated ECU 7, the usage history 64 of each battery module 3 acquired from the BMU 6, and the like (S1). The management device 13 estimates the SOH of the cell 2 based on, for example, the usage history 64 of the battery module 3, and selects the battery module 3 whose SOH is equal to or greater than the threshold as the battery module 3 to be evaluated for reusability.

管理装置13により、再利用可能性の評価を行う(S2)。管理装置13は、電池モジュール3がリユース可能であるか否か、又は、電池モジュール3に含まれるセル2がリユース可能であるか否かを評価する。 The management device 13 evaluates reusability (S2). The management device 13 evaluates whether the battery module 3 is reusable or whether the cells 2 included in the battery module 3 are reusable.

管理装置13が、再利用可能性を満足すると評価した場合、電池パック4又は電池モジュール3が工場へ輸送される(S3)。ここで、電池モジュール3がリユース可能であるセル2を含むと評価された場合、電池モジュール3を輸送してもよいし、リユース可能であるセル2のみを輸送してもよい。電池パック4がリユース可能である電池モジュール3を含むと評価された場合、電池パック4を輸送してもよいし、リユース可能である電池モジュール3のみを輸送してもよい。 When the management device 13 evaluates that the reusability is satisfied, the battery pack 4 or the battery module 3 is transported to the factory (S3). If the battery module 3 is evaluated to include reusable cells 2, the battery module 3 may be transported, or only the reusable cells 2 may be transported. If the battery pack 4 is evaluated to include reusable battery modules 3, the battery pack 4 may be transported, or only the reusable battery modules 3 may be transported.

工場では、リビルド可能性が評価される(S4)。リユース可能であると評価されたセル2を、リビルト電池モジュールに用いることが可能であるか否かが判定される。セル2に対し回復操作が実施され、容量チェック及び短絡検査等の所定の試験が行われる。
又は、リユース可能であると評価された電池モジュール3を、リビルト電池パックに用いることが可能であるか否かが判定される。電池モジュール3に対し回復操作が実施され、所定の試験が行われる。
At the factory, the rebuildability is evaluated (S4). It is determined whether or not the cells 2 evaluated as reusable can be used in the rebuilt battery module. A recovery operation is performed on the cell 2 and predetermined tests such as capacity check and short circuit test are performed.
Alternatively, it is determined whether or not the battery module 3 evaluated as reusable can be used in a rebuilt battery pack. A recovery operation is performed on the battery module 3, and a predetermined test is performed.

こうして、リユース可能であると評価されたセル2を用いて、例えば初期の用途とは異なる用途の電池モジュールがリビルドされる。又はリユース可能であると評価された電池モジュール3を用いて、例えば初期の用途とは異なる用途の電池パックがリビルドされる(S5)。 In this way, using the cells 2 evaluated as reusable, for example, a battery module for an application different from the initial application is rebuilt. Alternatively, battery modules 3 evaluated as reusable are used to rebuild a battery pack for a different application from the initial application (S5).

電池パック4は、多数(例えば8個~20個)のセル2を含む電池モジュール3を、複数個(例えば10個)有しており、新品の電池パック4の価格は比較的高い。車両に搭載された電池パック4において、空冷の影響等により、個々の電池モジュールの劣化の度合いが異なる。例えば、車両1の前側の電池モジュール3は、後ろ側の電池モジュール3より加温され易く、劣化し易い場合がある。電池パック4全体として満充電容量の維持率が、新品時の70%である場合に、車両前側の電池モジュールの容量維持率は60%で、後ろ側の電池モジュールの容量維持率は75~80%であることもある。
使用済みの電池パック4全体を材料のリサイクルのために回収し、又は廃棄するのは、経済的に合理的でなく、資源保護の観点からも改善の余地がある。電池モジュール3がリユース可能であるか否かを評価することで、電池パック4全体をリユースしたり、リユースできる電池モジュール3を用いて電池パック4をリビルドできる。電池モジュール3をリユースできない場合、リユース可能と評価されたセル2を用いて電池モジュール3をリビルドできる。リビルト品は新品と比較して低価格にすることができる。
The battery pack 4 has a plurality (eg, 10) of battery modules 3 each including a large number (eg, 8 to 20) of cells 2, and the price of a new battery pack 4 is relatively high. In the battery pack 4 mounted on the vehicle, the degree of deterioration of each battery module differs due to the influence of air cooling and the like. For example, the battery module 3 on the front side of the vehicle 1 may be more easily heated and deteriorated than the battery module 3 on the rear side. When the battery pack 4 as a whole has a full charge capacity maintenance rate of 70% when new, the capacity maintenance rate of the battery module on the front side of the vehicle is 60%, and the capacity maintenance rate of the battery module on the rear side is 75 to 80%. %.
It is not economically rational to collect or dispose of the entire used battery pack 4 for material recycling, and there is room for improvement from the viewpoint of resource conservation. By evaluating whether or not the battery module 3 is reusable, the entire battery pack 4 can be reused or the battery pack 4 can be rebuilt using reusable battery modules 3 . When the battery module 3 cannot be reused, the battery module 3 can be rebuilt using cells 2 evaluated as reusable. Remanufactured products can be cheaper than new products.

図5は、管理装置13の制御部14による、電池モジュール3のセル2の再利用可能性の評価処理の手順を示すフローチャートである。
制御部14は、各CMU5によりバランシング制御を行いながら各電池モジュール3の各セル2の充電を行う(S11)。CMU5(バランサ)を用いながら評価のための充電を行うことで、充電終了時の各セル2の電圧が実質的に揃えられる。
制御部14は、各電池モジュール3を放電して、各セル2の放電電圧の推移をCMU5(電圧センサ)を用いて取得するとともに、放電の条件を取得する(S12)。放電の条件は、入力部16により入力されてもよい。放電の条件としては、放電レート(Cレート)、及び温度センサ11から取得した温度等が挙げられる。放電時の負荷9は、上述したように、評価用の負荷であることが好ましい。
FIG. 5 is a flow chart showing the procedure of evaluation processing of the reusability of the cells 2 of the battery module 3 by the control unit 14 of the management device 13 .
The control unit 14 charges each cell 2 of each battery module 3 while performing balancing control by each CMU 5 (S11). By performing charging for evaluation while using the CMU 5 (balancer), the voltage of each cell 2 at the end of charging is substantially uniformed.
The control unit 14 discharges each battery module 3, acquires changes in the discharge voltage of each cell 2 using the CMU 5 (voltage sensor), and acquires conditions for discharge (S12). The discharge condition may be input through the input unit 16 . The discharge conditions include the discharge rate (C rate), the temperature obtained from the temperature sensor 11, and the like. The load 9 during discharge is preferably an evaluation load, as described above.

制御部14は、各セル2の内部抵抗を算出する(S13)。
制御部14は、電流積算法によりセル2のSOCを算出する。制御部14は、BMU6の記憶部62からSOC-OCVデータ63を読み出し、SOCに対応するOCVを取得する。制御部14は、電流センサ10により検出した電流I、及び電圧センサにより検出したセルの電圧Vに基づき、下記の式(1)により内部抵抗Rを算出する。
R=(V-OCV)/I…(1)
内部抵抗の算出方法は、これに限定はされず、他の公知の手法を採用してもよい。
The control unit 14 calculates the internal resistance of each cell 2 (S13).
The control unit 14 calculates the SOC of the cell 2 by the current integration method. The control unit 14 reads the SOC-OCV data 63 from the storage unit 62 of the BMU 6 and acquires the OCV corresponding to the SOC. Based on the current I detected by the current sensor 10 and the cell voltage V detected by the voltage sensor, the control unit 14 calculates the internal resistance R by the following formula (1).
R=(V−OCV)/I (1)
The method of calculating the internal resistance is not limited to this, and other known methods may be adopted.

制御部14は、最小容量セルの満充電容量を取得する(S14)。
制御部14は、他のセルの満充電容量を算出する(S15)。
The control unit 14 acquires the full charge capacity of the minimum capacity cell (S14).
The control unit 14 calculates the full charge capacity of other cells (S15).

図6は、最小容量のセル2及び他のセル2の満充電容量の求め方を説明するための説明図である。
ここでは、電池モジュール3が(a)、(b) 、(c)の3つのセル2を含む場合を説明する。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining how to obtain the full charge capacities of the minimum capacity cell 2 and other cells 2 .
Here, the case where the battery module 3 includes three cells 2 (a), (b), and (c) will be described.

セル2が直列に接続された電池モジュール3においては、最小容量のセル(a)が放電下限電圧(ここでは2.8V)に達した場合、他のセル(b)、(c)が下限電圧に達していなくても、それ以上放電を行うことはできない。セル(a)が過放電となってしまうためである。
電池モジュール3で、実際に測定できるのは、個々のセル2の放電電圧の推移と、電池モジュール3全体の放電電気量(Ah)である。3つのセル2を有する電池モジュール3について、セル(a)が放電下限電圧に達するまでに電池モジュール3が87Ahの電気量を放電した場合、一つのセル2は29Ah放電したことになる。
In the battery module 3 in which the cells 2 are connected in series, when the cell (a) with the minimum capacity reaches the discharge lower limit voltage (here, 2.8 V), the other cells (b) and (c) reach the lower limit voltage. No further discharge can be performed even if it has not reached This is because the cell (a) is overdischarged.
What the battery module 3 can actually measure is the transition of the discharge voltage of each cell 2 and the discharge electricity amount (Ah) of the entire battery module 3 . For the battery module 3 having three cells 2, if the battery module 3 discharges 87 Ah of electricity before the cell (a) reaches the discharge lower limit voltage, one cell 2 discharges 29 Ah.

本発明者らは、セル(b)、(c)の放電曲線は、最小容量セルの放電曲線とほぼ相似な形状(数学的に厳密な相似を意味するものではなく、放電末期の曲線の傾きが各セルでほぼ等しく、最小容量セルの放電曲線をX軸方向に延長した形状)を持つと仮定し、次の算出法を用いることを着想した。
セル(c)のカット電圧(最小容量セル(a)が放電下限電圧に達した時点の電圧)は3.52Vである。最小容量セル(a)において、電圧が3.52VのときのSOCは、91%であったとする。セル(c)の放電曲線はセル(a)の放電曲線と相似な形状を持つと仮定すると、セル(C)においては、29AhがSOC91%に相当するので、SOC100%のときの満充電容量は、29(Ah)/91(%)=31.9(Ah)と算出される。セル(c)の満充電容量を求めるとは、図6のグラフにおいて、セル(c)の放電曲線を放電下限電圧(2.8V)にまで仮想的に延長することを意味する。セル(b)の満充電容量も同様にして求められる。
複数セルの満充電容量の算出方法は、これに限定されない。カット電圧に基づいて、より簡易的に算出してもよい。
The present inventors have found that the discharge curves of cells (b) and (c) are similar in shape to the discharge curve of the minimum capacity cell (this does not mean a mathematically strict similarity, but the slope of the curve at the end of discharge). is almost equal in each cell, and has a shape obtained by extending the discharge curve of the minimum capacity cell in the X-axis direction), and the idea of using the following calculation method was conceived.
The cut voltage of the cell (c) (the voltage when the minimum capacity cell (a) reaches the discharge lower limit voltage) is 3.52V. Assume that the SOC of the minimum capacity cell (a) is 91% when the voltage is 3.52V. Assuming that the discharge curve of cell (c) has a similar shape to the discharge curve of cell (a), in cell (C), 29 Ah corresponds to SOC 91%, so the full charge capacity at SOC 100% is , 29(Ah)/91(%)=31.9(Ah). Obtaining the full charge capacity of the cell (c) means virtually extending the discharge curve of the cell (c) to the discharge lower limit voltage (2.8 V) in the graph of FIG. The full charge capacity of the cell (b) is similarly obtained.
The method of calculating the full charge capacity of multiple cells is not limited to this. It may be calculated more simply based on the cut voltage.

制御部14は、電池モジュール3内に、上述のようにして求めた満充電容量がa1 (Ah)以上であるセル(以下、高容量セルという)2が存在するか否かを判定する(S16)。
制御部14は、高容量セルが存在しないと判定した場合(S16:NO)、セル2の材料をリサイクルすると判定し(S17)、処理を終了する。S17において、制御部14は、セル2を廃棄すると判定してもよい。
The control unit 14 determines whether or not there is a cell (hereinafter referred to as a high-capacity cell) 2 whose full charge capacity obtained as described above is equal to or greater than a1 (Ah) in the battery module 3 (S16 ).
When the control unit 14 determines that there is no high-capacity cell (S16: NO), it determines to recycle the material of the cell 2 (S17), and ends the process. In S<b>17 , the control unit 14 may determine to discard the cell 2 .

制御部14は高容量セルが存在すると判定した場合(S16:YES)、該高容量セルの内部抵抗がc1 (Ω)以下であるか否かを判定する(S18)。制御部14は高容量セルの内部抵抗がc1 以下でないと判定した場合(S18:NO)、処理をS17へ進める。
制御部14は該高容量セルの内部抵抗がc1 以下であると判定した場合(S18:YES)、高容量セルはリユース可と評価し(S19)、処理を終了する。
When the controller 14 determines that there is a high-capacity cell (S16: YES), it determines whether the internal resistance of the high-capacity cell is c1 (Ω) or less (S18). When the control unit 14 determines that the internal resistance of the high-capacity cell is not less than c1 (S18: NO), the process proceeds to S17.
When the control unit 14 determines that the internal resistance of the high-capacity cell is equal to or less than c1 (S18: YES), it evaluates that the high-capacity cell is reusable (S19), and terminates the process.

本実施形態によれば、電池モジュール3を解体しなくても、個々のセル2を放電させてその電圧の推移を測定することで、高い精度でSOHを推定できる。セル2を電池パック4や電池モジュール3から取り外し、個別のセル2について評価を行う場合、労力及びコストの負担が大きい。本実施形態によれば、再利用に適さないセル2を含む電池モジュール3を、コストが高くかかる解体及び工場への輸送の前に、簡便に選別できる。 According to this embodiment, the SOH can be estimated with high accuracy by discharging individual cells 2 and measuring the transition of the voltage without disassembling the battery module 3 . When the cells 2 are removed from the battery pack 4 or the battery module 3 and evaluated individually, labor and costs are great. According to this embodiment, the battery modules 3 including the cells 2 not suitable for reuse can be easily sorted out before dismantling and transportation to the factory, which are costly.

本実施形態においては、S11においてバランシングを行っているが、バランシングを行わずに充電してもよい。但し、バランシングを行い、充電終了時の各セル2の電圧を揃えた方が、再利用可能性の評価の精度が高くなる。S12で放電条件を取得しているが、放電レートが一定であり、温度が略一定である場合等は、放電条件を取得しなくてもよい。
満充電容量が高いと判定された場合(S16:YES)、内部抵抗はチェックせずにセルのリユース可能と判定してもよい。但し、高容量セルの内部抵抗がc1 以下であるか否かを判定することにより、セル2の評価の精度が向上する。
In this embodiment, balancing is performed in S11, but charging may be performed without balancing. However, the accuracy of reusability evaluation can be improved by balancing the voltages of the cells 2 at the end of charging. Although the discharge conditions are acquired in S12, it is not necessary to acquire the discharge conditions when the discharge rate is constant and the temperature is substantially constant.
If it is determined that the full charge capacity is high (S16: YES), it may be determined that the cell can be reused without checking the internal resistance. However, by judging whether the internal resistance of the high-capacity cell is c1 or less, the accuracy of the evaluation of the cell 2 is improved.

(変形例)
変形例においては、電池モジュール3及びセル2の再利用可能性の評価を行う。
図7は、管理装置13の制御部14による電池モジュール3及びセル2の再利用可能性の評価処理の手順を示すフローチャートである。
制御部14は、各CMU5によりバランシング制御を行いながら各電池モジュール3のセル2の充電を行う(S21)。
制御部14は、電池モジュール3を放電して、セル2の放電電圧の推移、及び放電条件を取得する(S22)。
制御部14は、内部抵抗を算出する(S23)。
制御部14は、最小容量セルの満充電容量を取得する(S24)。
制御部14は、他のセルの満充電容量を算出する(S25)。
(Modification)
In the modified example, the reusability of the battery modules 3 and the cells 2 is evaluated.
FIG. 7 is a flow chart showing the procedure of evaluation processing of the reusability of the battery modules 3 and the cells 2 by the control unit 14 of the management device 13 .
The control unit 14 charges the cells 2 of each battery module 3 while performing balancing control by each CMU 5 (S21).
The control unit 14 discharges the battery module 3 and acquires the transition of the discharge voltage of the cell 2 and the discharge conditions (S22).
The controller 14 calculates the internal resistance (S23).
The control unit 14 acquires the full charge capacity of the minimum capacity cell (S24).
The control unit 14 calculates the full charge capacity of other cells (S25).

制御部14は、最小容量のセル2及び他のセル2の容量に基づいて、電池モジュール3のセル2の容量のばらつき(σ)を算出する(S26)。 The control unit 14 calculates the variation (σ) of the capacity of the cells 2 of the battery module 3 based on the capacities of the minimum capacity cell 2 and the other cells 2 (S26).

制御部14は、最小容量セルの満充電容量がa1 (Ah)以上であるか否かを判定する(S27)。
制御部14は、最小容量セルの満充電容量がa1 以上であると判定した場合(S27:YES)、電池モジュール3のセル2の容量のばらつきがb1 以下であるか否かを判定する(S28)。制御部14は、電池モジュール3のセルの容量のばらつきがb1 以下でないと判定した場合(S28:NO)、処理をS33へ進める。
The control unit 14 determines whether or not the full charge capacity of the minimum capacity cell is equal to or greater than a1 (Ah) (S27).
When the control unit 14 determines that the full charge capacity of the minimum capacity cell is equal to or greater than a1 (S27: YES), it determines whether the variation in capacity of the cells 2 of the battery module 3 is equal to or less than b1 (S28). ). If the controller 14 determines that the variation in cell capacity of the battery module 3 is not equal to or less than b1 (S28: NO), the process proceeds to S33.

制御部14は、電池モジュール3のセルの容量のばらつきがb1 以下であると判定した場合(S28:YES)、内部抵抗>c1 のセルがあるか否かを判定する(S29)。制御部14は、内部抵抗>c1 のセルがあると判定した場合(S29:YES)、処理をS33へ進める。
制御部14は、内部抵抗>c1 のセルがないと判定した場合(S29:NO)、電池モジュール3のリユースが可能と評価し(S30)、処理を終了する。
When the control unit 14 determines that the variation in cell capacity of the battery module 3 is equal to or less than b1 (S28: YES), it determines whether or not there is a cell with internal resistance>c1 (S29). If the control unit 14 determines that there is a cell with internal resistance>c1 (S29: YES), the process proceeds to S33.
When the control unit 14 determines that there is no cell with internal resistance>c1 (S29: NO), the control unit 14 evaluates that the battery module 3 can be reused (S30), and terminates the process.

最小容量セルの満充電容量がa1 以上でないと判定した場合(S27:NO)、電池モジュール3内に、容量がa1 以上であるセル(高容量セル)が存在するか否かを判定する(S31)。制御部14は高容量セルが存在しないと判定した場合(S31:NO)、セル2の材料をリサイクルすると判定し(S32)、処理を終了する。制御部14はセル2を廃棄すると判定してもよい。 If it is determined that the full charge capacity of the minimum capacity cell is not equal to or greater than a1 (S27: NO), it is determined whether or not there is a cell (high capacity cell) having a capacity equal to or greater than a1 in the battery module 3 (S31). ). When the control unit 14 determines that there is no high-capacity cell (S31: NO), it determines to recycle the material of the cell 2 (S32), and terminates the process. The control unit 14 may determine to discard cell 2 .

制御部14は高容量セルが存在すると判定した場合(S31:YES)、該高容量セルの内部抵抗がc1 以下であるか否かを判定する(S33)。
制御部14は高容量セルの内部抵抗がc1 以下でないと判定した場合(S33:NO)、処理をS32へ進める。
制御部14は該高容量セルの内部抵抗がc1 以下であると判定した場合(S33:YES)、高容量セルはリユース可と評価し(S34)、処理を終了する。
When the control unit 14 determines that there is a high-capacity cell (S31: YES), it determines whether the internal resistance of the high-capacity cell is c1 or less (S33).
If the control unit 14 determines that the internal resistance of the high-capacity cell is not less than c1 (S33: NO), the process proceeds to S32.
When the control unit 14 determines that the internal resistance of the high-capacity cell is c1 or less (S33: YES), it evaluates that the high-capacity cell is reusable (S34), and terminates the process.

図8は、電池パック4における各電池モジュール3の各セル2の満充電容量を示すグラフである。各電池モジュール3が8個のセル2を有する場合を示す。図8においては、電池モジュール(a)、(b)、(c)の各セル2の満充電容量のみを示している。
図8に示すように、電池モジュール3内で、8つのセル2の容量にばらつきがあり、電池パック4内においても、電池モジュール3間で容量のばらつきがあることが分かる。
FIG. 8 is a graph showing the full charge capacity of each cell 2 of each battery module 3 in the battery pack 4. As shown in FIG. A case where each battery module 3 has eight cells 2 is shown. FIG. 8 shows only the full charge capacity of each cell 2 of battery modules (a), (b), and (c).
As shown in FIG. 8 , it can be seen that there are variations in the capacity of the eight cells 2 within the battery module 3 , and variations in capacity among the battery modules 3 within the battery pack 4 as well.

図9は、電池パック4における各電池モジュール3の各セル2の内部抵抗(直流内部抵抗)を示すグラフである。図9においては、電池モジュール(a)、(b)、(c)の内部抵抗のみを示している。
図9に示すように、電池モジュール3内で、8つのセル2の内部抵抗にばらつきがあり、電池パック4内においても、電池モジュール3間で内部抵抗のばらつきがあることが分かる。
FIG. 9 is a graph showing the internal resistance (DC internal resistance) of each cell 2 of each battery module 3 in the battery pack 4 . In FIG. 9, only the internal resistances of battery modules (a), (b), and (c) are shown.
As shown in FIG. 9 , there are variations in the internal resistance of the eight cells 2 within the battery module 3 , and variations in internal resistance among the battery modules 3 within the battery pack 4 as well.

本実施形態においては、S27で、最小容量のセル2の容量がa1 以上と判定された場合に、セル2の容量のばらつきがb1 より大きいときに、電池モジュール3をリユースせず、高容量のセル2のみをリユースする。電池モジュール3が、容量が平均値より大きく離れたセル2を含む場合、工場へ輸送した後、セル2の容量を揃えて電池モジュール3をリユースすることができず、電池パック4にリビルドできないためである。 In this embodiment, when it is determined in S27 that the capacity of the cell 2 with the minimum capacity is equal to or greater than a1, the battery module 3 is not reused when the variation in the capacity of the cell 2 is greater than b1. Only cell 2 is reused. If the battery module 3 includes cells 2 whose capacities are significantly different from the average value, the battery module 3 cannot be reused by aligning the capacities of the cells 2 after transportation to the factory, and the battery pack 4 cannot be rebuilt. is.

S28で、容量のばらつきがb1 以下であると判定された場合に、内部抵抗がc1 より大きいセル2を含むときに、電池モジュール3をリユースせず、高容量のセル2のみをリユースする。電池モジュール3が、内部抵抗が大きいセル2を含む場合、該セル2の劣化度が高く、リビルドした電池パック4の寿命が短くなるためである。 If it is determined in S28 that the variation in capacity is equal to or less than b1, the battery module 3 is not reused and only the high-capacity cells 2 are reused when the cells 2 whose internal resistance is greater than c1 are included. This is because if the battery module 3 includes cells 2 with high internal resistance, the deterioration of the cells 2 is high and the service life of the rebuilt battery pack 4 is shortened.

上述したように、車両1の後ろ側の電池モジュール3は、前側の電池モジュール3より劣化し難いので、容量が高い。このような電池モジュール3を選び出し、リユースできる電池モジュール3を用いて電池パック4をリビルドしてもよい。 As described above, the battery module 3 on the rear side of the vehicle 1 is less susceptible to deterioration than the battery module 3 on the front side, and thus has a higher capacity. Such battery modules 3 may be selected and the battery pack 4 may be rebuilt using the reusable battery modules 3 .

本発明は上述した実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, the technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims.

本発明に係る二次電池の再利用方法は、車載用に限定されず、鉄道用回生電力貯蔵装置、太陽光発電システム等の分散電源装置に用いられる二次電池にも適用できる。
管理装置も、車載用に限定はされない。管理装置は、ユーザ対応窓口(エンドユーザが蓄電装置を持ち込むサイト)に設置されるか持ち込まれて、そこで二次電池の再利用可能性の評価を行うことが好ましい。管理装置は、ユーザ対応窓口に設置された情報端末であってもよい。
管理装置は、可搬型の情報端末であってもよい。管理装置は、車両に接続するためのプローブ又はケーブルを有してもよい。管理装置は、可搬型の情報端末であって、車両と無線通信(例えば近距離無線通信)を行い、二次電池の再利用可能性を評価することが好ましい。
二次電池はリチウムイオン二次電池に限定はされず、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ(コンデンサ)型の蓄電素子等の他の二次電池であってもよい。
The method of reusing a secondary battery according to the present invention is not limited to use in vehicles, and can also be applied to secondary batteries used in distributed power supply devices such as regenerative power storage devices for railways and photovoltaic power generation systems.
The management device is also not limited to in-vehicle use. It is preferable that the management device is installed or brought to a user service window (a site where end users bring in power storage devices), and evaluates the reusability of the secondary battery there. The management device may be an information terminal installed at a user service window.
The management device may be a portable information terminal. The management device may have probes or cables for connecting to the vehicle. Preferably, the management device is a portable information terminal that performs wireless communication (for example, short-range wireless communication) with the vehicle and evaluates the reusability of the secondary battery.
The secondary battery is not limited to a lithium ion secondary battery, and may be other secondary batteries such as a capacitor (capacitor) type storage element such as a nickel hydrogen battery or an electric double layer capacitor.

本発明は、リチウムイオン二次電池等の二次電池セル及び/又はそのようなセルが複数組まれた蓄電装置の再利用可能性の評価に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to evaluation of reusability of secondary battery cells such as lithium ion secondary batteries and/or power storage devices in which a plurality of such cells are assembled.

1 車両
2 セル
3 電池モジュール(蓄電装置)
4 電池パック(蓄電装置)
5 CMU
6 BMU
14 制御部(取得部、評価部)
61 制御部
15、62 記憶部
151 評価プログラム
63 SOC-OCVデータ
64 使用履歴
16、66 入力部
17、67 インタフェース部
7 統合ECU
8 通信部
10 電流センサ
11 温度センサ
13 管理装置
1 Vehicle 2 Cell 3 Battery Module (Power Storage Device)
4 Battery pack (storage device)
5 CMUs
6 BMUs
14 control unit (acquisition unit, evaluation unit)
61 control unit 15, 62 storage unit 151 evaluation program 63 SOC-OCV data 64 usage history 16, 66 input unit 17, 67 interface unit 7 integrated ECU
8 communication unit 10 current sensor 11 temperature sensor 13 management device

Claims (6)

互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧を取得し、
前記放電の条件、満充電容量が最も小さいセルの前記電圧の推移と、他のセルの前記電圧とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定し、
それらセルの満充電容量に基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する、二次電池の再利用方法。
Discharging a power storage device including a plurality of secondary battery cells electrically connected to each other to obtain the voltage of each cell,
estimating the full charge capacity of the other cell based on the discharge conditions , the transition of the voltage of the cell with the smallest full charge capacity, and the voltage of the other cells;
A method of reusing a secondary battery, which evaluates the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device based on the full charge capacity of the cells.
互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧を取得し、Discharging a power storage device including a plurality of secondary battery cells electrically connected to each other to obtain the voltage of each cell,
前記放電の放電電気量と、満充電容量が最も小さいセルの前記電圧の推移と、他のセルの前記電圧とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定し、 estimating the full charge capacity of the other cell based on the amount of discharge electricity of the discharge, the transition of the voltage of the cell with the smallest full charge capacity, and the voltage of the other cell;
それらセルの満充電容量に基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する、二次電池の再利用方法。 A method of reusing a secondary battery, which evaluates the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device based on the full charge capacity of the cells.
前記電圧に基づいて、個々のセルの直流内部抵抗を取得し、
取得した直流内部抵抗に基づいて、再利用可能性を評価する、請求項1又は2に記載の二次電池の再利用方法。
obtaining the DC internal resistance of the individual cell based on said voltage ;
3. The method for reusing a secondary battery according to claim 1, wherein reusability is evaluated based on the obtained DC internal resistance.
前記蓄電装置が有するバランサを動作させながら前記蓄電装置を充電した後、前記蓄電装置を放電して個々のセルの電圧を取得する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の二次電池の再利用方法。 4. The second method according to claim 1, wherein after charging the power storage device while operating a balancer included in the power storage device, the power storage device is discharged to obtain the voltage of each cell. How to reuse the next battery. 互いに電気的に接続された複数の二次電池セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧を取得する取得部と、
前記放電の条件、満充電容量が最も小さいセルの前記電圧の推移と、他のセルの前記電圧とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定する推定部と、
それらセルの満充電容量に基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する評価部と
を備える管理装置。
an obtaining unit that discharges a power storage device that includes a plurality of secondary battery cells electrically connected to each other and obtains the voltage of each cell;
an estimating unit for estimating the full charge capacity of other cells based on the discharge conditions , the transition of the voltage of the cell with the smallest full charge capacity, and the voltages of the other cells;
and an evaluation unit that evaluates the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device based on the full charge capacities of the cells.
互いに電気的に接続された複数の二次電池セルの再利用可能性を評価するコンピュータに、
前記セルを含む蓄電装置を放電して、個々のセルの電圧を取得し、
前記放電の条件、満充電容量が最も小さいセルの前記電圧の推移と、他のセルの前記電圧とに基づいて、他のセルの満充電容量を推定し、
それらセルの満充電容量に基づいて前記複数のセル及び/又は蓄電装置の再利用可能性を評価する
処理を実行させる、コンピュータプログラム。
a computer that evaluates the reusability of a plurality of secondary battery cells that are electrically connected to each other;
Discharging a power storage device containing the cells to obtain the voltage of each cell,
estimating the full charge capacity of the other cell based on the discharge conditions , the transition of the voltage of the cell with the smallest full charge capacity, and the voltage of the other cells;
A computer program for executing a process of evaluating the reusability of the plurality of cells and/or the power storage device based on the full charge capacities of the cells.
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