JPWO2017046900A1 - 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法 - Google Patents

二次電池の再生処理装置及び再生処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017046900A1
JPWO2017046900A1 JP2017540398A JP2017540398A JPWO2017046900A1 JP WO2017046900 A1 JPWO2017046900 A1 JP WO2017046900A1 JP 2017540398 A JP2017540398 A JP 2017540398A JP 2017540398 A JP2017540398 A JP 2017540398A JP WO2017046900 A1 JPWO2017046900 A1 JP WO2017046900A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
battery module
voltage
battery
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017540398A
Other languages
English (en)
Inventor
吉田　昭雄
昭雄 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
U-PARTS, INC.
Original Assignee
U-PARTS, INC.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by U-PARTS, INC. filed Critical U-PARTS, INC.
Publication of JPWO2017046900A1 publication Critical patent/JPWO2017046900A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

単一の電池モジュールをそれぞれ設置可能に構成され、設置された該電池モジュールを経由する電流の経路を構成する複数の経由回路と、経由回路毎に対応して設けられ、対応する経由回路に設置された電池モジュールを経由しない電流の経路を構成する迂回回路と、経由回路毎に設けられ、経由回路と迂回回路とを切り替える回路切り替え部と、経由回路毎に設けられ、対応する経由回路に設置された電池モジュールの電圧を測定する電圧測定部と、経由回路に設置された電池モジュール毎に、放電完了、充電完了及び不良発生の少なくとも１つを判定可能に構成された制御部とを備える。制御部は、放電完了、充電完了又は不良発生と判定した際に、放電完了、充電完了又は不良発生と判定された電池モジュールに対応する回路切り替え部を、経由回路から迂回回路に切り替えさせるよう構成されている。

Description

本発明は、複数の電池モジュールにより構成される二次電池を再生する再生処理装置及び再生処理方法に関するものである。
従来、ハイブリッドカー等の電動車両に用いられる二次電池として、例えば、充放電可能な鉛蓄電池やニッケル水素電池が知られている。これら鉛蓄電池やニッケル水素電池等の二次電池は、長時間の使用や放置により性能が劣化し、再充電が不能となることがある。
そこで、近年、ベース電流とパルス電流とを重畳した充電電流により劣化した鉛蓄電池を繰り返し充電することで、劣化した鉛蓄電池を電気的に再生する方法が提案されている（特許文献１）。このような特許文献１の再生処理方法によれば、劣化した鉛蓄電池を電気的に再生し、中古車等に再利用することが可能となるため、資源の有効活用を図ることが可能である。
特開２０１２−９９２４７号公報
しかしながら、特許文献１の再生処理方法は、１つの電池モジュールで構成される鉛蓄電池に特化した再生処理方法であり、例えばニッケル水素電池等の複数の電池モジュールにより構成される二次電池については効果的に再生することができないという問題がある。すなわち、車両用のニッケル水素電池は、２０〜４０個程度の電池モジュールを直列に接続させることにより構成されており、これら複数の電池モジュールの劣化状況が必ずしも均一であるとは限らないものである。このため、特許文献１の再生処理方法によってニッケル水素電池全体を一律に充電すると、例えば図８に示すように、電池モジュール間の性能にばらつきが生じ、ニッケル水素電池全体として十分な性能を発揮できないおそれがあると共に、一部の電池モジュールについて過放電や過充電が生じ、電池モジュールが故障するおそれがあるという問題がある。また、ニッケル水素電池全体の性能のみに基づいて良否判定を行うと、再生可能な電池モジュールが含まれていても、再生不能としてニッケル水素電池全体が廃棄されるおそれがあるという問題がある。
そこで、本発明は、ニッケル水素電池等の複数の電池モジュールにより構成される二次電池を電気的に再生することが可能な再生処理装置及び再生処理方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る再生処理装置は、複数の電池モジュールに対する放電処理及び充電処理を行うことで、前記複数の電池モジュールにより構成される二次電池を再生する再生処理装置であって、単一の前記電池モジュールをそれぞれ設置可能に構成され、設置された該電池モジュールを経由する電流の経路を構成する複数の経由回路と、前記経由回路毎に対応して設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールを経由しない電流の経路を構成する迂回回路と、前記経由回路毎に設けられ、前記経由回路と前記迂回回路とを切り替える回路切り替え部と、前記経由回路毎に設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールの電圧を測定する電圧測定部と、前記経由回路に設置された前記電池モジュール毎に、放電完了、充電完了及び不良発生の少なくとも１つを判定可能に構成された制御部とを備え、前記制御部は、放電完了、充電完了又は不良発生と判定した際に、放電完了、充電完了又は不良発生と判定された電池モジュールに対応する前記回路切り替え部を、前記経由回路から前記迂回回路に切り替えさせるよう構成されていることを特徴とする。
本発明に係る再生処理装置において、前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧に基づいて、各電池モジュールの放電完了を判定するよう構成されることが好ましい。
本発明に係る再生処理装置は、前記経由回路毎に設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備えるとしても良く、前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧又は前記温度測定部により測定された温度に基づいて、各電池モジュールの充電完了を判定するよう構成されることが好ましい。
本発明に係る再生処理装置において、前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧に基づいて、各電池モジュールの不良発生を判定するよう構成されることが好ましい。
本発明に係る再生処理装置は、前記経由回路又は前記迂回回路を流れる電流を制御可能な電子負荷装置をさらに備えるとしても良い。
また、本発明に係る再生処理装置は、前記経由回路又は前記迂回回路に電流を供給可能な電源をさらに備えるとしても良い。
本発明に係る再生処理方法は、上述した再生装置を用いて行う再生処理方法であって、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ放電させ、放電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える放電工程と、前記放電工程後に、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ充電させ、充電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える充電工程とを備えることを特徴とする。
本発明に係る再生処理方法において、前記放電工程は、前記電圧測定部により測定された電圧値が予め定められた放電完了電圧値以下となった電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程であることが好ましい。
本発明に係る再生処理方法において、前記充電工程は、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えた電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程であることが好ましい。
本発明に係る再生処理方法は、前記充電工程と並行して実行される不良品検出工程をさらに備えることが好ましく、前記不良品検出工程は、前記電圧測定部により測定された電圧の上昇率が所定値を超えた電池モジュールについて、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程であることが好ましい。
本発明に係る他の再生処理方法は、上述した温度測定部を備える再生装置を用いて行う再生処理方法であって、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ放電させ、放電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える放電工程と、前記放電工程後に、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ充電させ、充電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える充電工程とを備え、前記充電工程は、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えた電池モジュール、又は、前記温度測定部により測定された温度の上昇率が所定値を超えた電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程であることを特徴とする。
本発明によれば、ニッケル水素電池等の複数の電池モジュールにより構成される二次電池を電気的に再生することが可能な再生処理装置及び再生処理方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る再生処理装置の概略構成を示す概略構成図である。 経由回路が接続された状態を示す概略図である。 迂回回路が接続された状態を示す概略図である。 本実施形態に係る再生処理方法の放電工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係る再生処理方法の充電工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係る再生処理方法の不良品検出工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係る再生処理方法によって再生された二次電池の放電特性を示すグラフである。 本実施形態に係る再生処理方法によって再生される前の二次電池の放電特性を示すグラフである。
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
本実施形態に係る再生処理装置１は、ｎ個（ｎは２以上の任意の整数）の電池モジュールＢ１〜Ｂｎに対する放電処理及び充電処理を行うことで、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎにより構成される二次電池を再生するよう構成されている。本実施形態に係る再生処理装置１は、７〜４０個程度、好適には２０〜４０個程度の電池モジュールＢ１〜Ｂｎを直列に接続させることにより構成される車両用のニッケル水素電池の再生処理に好適に用いることが可能である。なお、電池モジュールＢ１〜Ｂｎは、それぞれ、１又は複数のセル、本実施形態では６つのセルにより構成されている。
具体的には、本実施形態に係る再生処理装置１は、図１に示すように、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎに対して放電処理及び充電処理を行うための充放電回路１０と、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎（後述する経由回路１２毎）に設けられた電圧測定部３０と、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎（後述する経由回路１２毎）に設けられた温度測定部４０と、充放電回路１０の後述する各回路切り替え部２０をそれぞれ独立して制御する制御部５０とを備えている。
また、本実施形態に係る再生処理装置１は、充放電回路１０を流れる電流が一定となるよう制御（定電流制御）する電子負荷装置６０と、充放電回路１０に直流電流を供給する電源７０とを更に備えている。これら電子負荷装置６０及び電源７０は、種々の公知の電子負荷装置及び電源を採用可能であるため、その説明を省略する。なお、本実施形態に係る再生処理装置１において、電子負荷装置６０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの放電処理時にのみ用いられ、電源７０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電処理時及び不良品検出処理時にのみ用いられる。
充放電回路１０は、図１〜図３に示すように、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に設けられ、電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を経由する電流の経路を構成する経由回路１２と、経由回路１２毎に対応して設けられ、電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を経由しない電流の経路を構成する迂回回路（バイパス回路）１４と、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎（経由回路１２毎）に設けられ、経由回路１２と迂回回路１４とを切り替える回路切り替え部２０とを備えている。これら経由回路１２と迂回回路１４とは、並列に設けられており、回路切り替え部２０によっていずれか一方が選択されるよう構成されている。
各経由回路１２は、図２に示すように、単一の電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を着脱自在に設置可能に構成されている。経由回路１２は、それぞれ、回路切り替え部２０によって選択された際（第１の通電状態の際）に、設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を介して上流側から下流側に向けて電流が流れる経路を形成するよう構成されている。
各迂回回路１４は、図３に示すように、電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）が配置されていないバイパス回路である。迂回回路１４は、それぞれ、回路切り替え部２０によって選択された際（第２の通電状態の際）に、対応する経由回路１２に設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を介することなく上流側から下流側に向けて電流が流れる経路を形成するよう構成されている。
各回路切り替え部２０は、制御部５０の制御により動作するリレーである。各回路切り替え部２０は、制御部５０の制御により、経由回路１２に対して電気的に接続される第１の通電状態（図２参照）と、迂回回路１４に対して電気的に接続される第２の通電状態（図３参照）とを切り替えるよう構成されている。なお、本実施形態に係る再生処理装置１において、各回路切り替え部２０は、電磁リレー等の種々の公知のリレーを用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
充放電回路１０は、経由回路１２を選択した回路切り替え部２０に対応する電池モジュールが、電気的に直列となるよう構成されている。このように構成されることにより、実際に電動車両等に搭載された状態と同様の直列接続状態で、放電実験等を行うことが可能となる。また、充放電回路１０は、迂回回路１４を選択した回路切り替え部２０に対応する電池モジュールが、他の電池モジュールに対して電気的に切り離された状態となるよう構成されている。このように構成されることにより、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に最適な条件下で放電及び充電を行うことが可能となるため、過放電や過充電を防止することができる。また、不良品（再生不能な電池モジュール）を容易に検出することが可能となると共に、不良品を良品（再生可能な電池モジュール）に対して電気的に切り離すことが可能となるため、不良品の存在によって良品が破損することを防止することができる。
電圧測定部３０は、１つの電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対して１つ設けられており、各電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の電圧を測定するよう構成されている。各電圧測定部３０は、制御部５０と電気的に接続されており、測定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の電圧をリアルタイムで制御部５０に送信するよう構成されている。なお、本実施形態に係る再生処理装置１において、各電圧測定部３０は、種々の公知の直流電圧計を用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
温度測定部４０は、１つの電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対して１つ設けられており、各電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の温度を測定するよう構成されている。各温度測定部４０は、制御部５０と電気的に接続されており、測定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の温度をリアルタイムで制御部５０に送信するよう構成されている。なお、本実施形態に係る再生処理装置１において、各温度測定部４０は、種々の公知の温度計を用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。
制御部５０は、各電圧測定部３０により測定された各電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の電圧、又は、各温度測定部４０により測定された各電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の温度に基づいて、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、放電完了、充電完了及び不良発生を判定可能に構成されている。また、制御部５０は、放電完了、充電完了又は不良発生と判定した際に、放電完了、充電完了又は不良発生と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替えさせるよう構成されている。
具体的には、制御部５０は、充放電回路１０に電子負荷装置６０が接続された放電処理時では、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎのそれぞれについて、各電圧測定部３０により測定された電圧値を経時的にリアルタイムで監視するよう構成されている。そして、制御部５０は、電圧測定部３０により測定された電圧値が予め定められた放電完了電圧値以下となった電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）について、放電完了と判定するよう構成されている。また、制御部５０は、放電完了と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替えることで、順次、放電完了と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を他の電池モジュールから電気的に切り離すよう構成されている。なお、放電完了電圧値は、電池モジュールの規格に応じて適宜設定可能である。例えば、電池モジュールが６セルで構成される場合には、１セル当たりの放電完了電圧値を１Ｖに設定し、各電池モジュールの放電完了電圧値を６Ｖに設定することが可能であるが、これに限定されるものではない。
また、制御部５０は、充放電回路１０に電源７０が接続された充電処理時では、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎのそれぞれについて、各電圧測定部３０により測定された電圧値と、各温度測定部４０により測定された温度を経時的にリアルタイムで監視するよう構成されている。また、制御部５０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎のピーク電圧（飽和状態の電圧）をリアルタイムで特定可能に構成されると共に、ピーク電圧からの電圧の下降量をリアルタイムで算出するよう構成されている。さらに、制御部５０は、各温度測定部４０により測定された温度の上昇率をリアルタイムで算出するよう構成されている。そして、制御部５０は、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えた電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）、又は、温度の上昇率が所定値を超えた電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）について、充電完了と判定するよう構成されている。また、制御部５０は、充電完了と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替えることで、順次、充電完了と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を他の電池モジュールから電気的に切り離すよう構成されている。なお、ピーク電圧からの電圧の下降量に関する所定値及び温度の上昇率に関する所定値は、電池モジュールの規格及び特性等に応じて適宜設定可能である。例えば、ピーク電圧からの電圧の下降量に関する所定値は、１０ｍＶ程度に設定することが可能であり、温度の上昇率に関する所定値は、１〜２℃／分程度に設定することが可能であるが、これに限定されるものでない。
さらに、制御部５０は、充電処理時において、不良品検出処理を並行して実行するよう構成されている。具体的には、制御部５０は、各電圧測定部３０により測定された電圧値の上昇率をリアルタイムで算出するよう構成されている。そして、制御部５０は、充電完了前における電圧値の上昇率が所定値を超えた電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）について、不良発生（不良品）と判定するよう構成されている。また、制御部５０は、不良発生と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替えることで、不良発生と判定した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を他の電池モジュールから電気的に切り離すよう構成されている。なお、電圧値の上昇率に関する所定値は、電池モジュールの規格及び特性等に応じて適宜設定可能である。また、電圧値の上昇率は、充電開始時の電圧値と、充電開始から３分経過時の電圧値とを用いて算出されるとしても良い。さらに、制御部５０は、充電完了前の各電池モジュールＢ１〜Ｂｎについて、リアルタイムで監視している電圧値を他の電池モジュールの電圧値とリアルタイムで比較し、充電完了前における電圧値が他の電池モジュールの電圧値よりも所定値以上大きい電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）について、不良発生（不良品）と判定するよう構成されるとしても良い。この場合における所定値についても、電池モジュールの規格及び特性等に応じて適宜設定可能であり、また、実測で求めた良品と不良品との電圧差等としても良い。
次に、本実施形態に係る再生処理装置１を用いて行われる二次電池の再生処理方法について、図４〜図６を用いて説明する。図４は、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎに対して実行される放電制御の動作フローを概略的に示すフローチャートである。図５は、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎに対して実行される充電制御の動作フローを概略的に示すフローチャートである。図６は、充電制御と並行して実行される不良品検出制御の動作フローを概略的に示すフローチャートである。
本実施形態に係る再生処理方法は、概略的には、まず、全ての回路切り替え部２０が経由回路１２を選択した状態（全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎが直列で接続された状態）において、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎをそれぞれ放電させ、放電が完了した電池モジュールＢ１〜Ｂｎから順次迂回回路１４に切り替える放電制御を実行する（放電工程）。そして、放電工程後に、全ての回路切り替え部２０が経由回路１２を選択した状態において、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎをそれぞれ充電させ、充電が完了した電池モジュールＢ１〜Ｂｎから順次迂回回路１４に切り替える充電制御を実行する（充電工程）。また、この充電工程と並行して、再生不能な不良品（不良が発生している電池モジュール）を検出し、良品から切り離す不良品検出制御を実行する（不良品検出工程）。
［放電工程］
まず、放電工程について、図４を用いて説明する。なお、放電工程に先立ち、充放電回路１０には電子負荷装置６０が接続される。制御部５０による放電制御が開始されると（Ｓ１）、制御部５０の制御により、全ての回路切り替え部２０が経由回路１２を選択した第１の通電状態（全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎが直列で接続された状態）となるよう動作する（Ｓ２）。これにより、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎから放電が開始される。
制御部５０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎが放電している間、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎのそれぞれについて電圧値を経時的にリアルタイムで監視する（Ｓ３）。また、制御部５０において、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、電圧測定部３０により測定された電圧値が予め定められた放電完了電圧値以下であるか否か、すなわち、放電が完了したか否かがリアルタイムで判断される（Ｓ４）。
そして、この判定の結果、放電完了と判断された場合（電圧値が放電完了電圧値以下である場合）には、放電完了と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替える（Ｓ５）。これにより、順次、放電が完了した電池モジュールを他の電池モジュールから電気的に切り離す。一方、判定の結果、放電が完了していないと判断された場合（電圧値が放電完了電圧値より大きい場合）には、放電完了と判断されるまで、上記判定が繰り返し実行される。
そして、制御部５０では、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの放電が完了したか否かが判断され（Ｓ６）、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの放電が完了したと判断された場合には、制御部５０による放電制御が終了する（Ｓ７）。一方、放電が完了していない電池モジュールが存在する場合には、放電が完了していない電池モジュールについて、引き続き放電完了か否かの上記判定が繰り返し実行される。
以上の放電工程により、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの放電処理が並行して実行される。特に、本実施形態に係る放電工程では、放電が完了したタイミングで、放電が完了した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を順次電気的に切り離しているため、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの過放電を防止することができると共に、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの放電状態のバランスを揃えることができる。
［充電工程］
次に、充電工程について、図５を用いて説明する。なお、充電工程に先立ち、充放電回路１０には電源７０が接続される。制御部５０による充電制御が開始されると（Ｓ１０）、制御部５０の制御により、全ての回路切り替え部２０が経由回路１２を選択した第１の通電状態（全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎが直列で接続された状態）となるよう動作する（Ｓ１１）。これにより、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎに対する充電が開始される。
制御部５０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎが充電している間、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎのそれぞれについて電圧値を経時的にリアルタイムで監視する（Ｓ１２）。また、制御部５０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎のピーク電圧（飽和状態の電圧）をリアルタイムで特定し、このピーク電圧からの電圧の下降量をリアルタイムで算出する（Ｓ１３）。そして、制御部５０において、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えるか否か、すなわち、充電が完了したか否かがリアルタイムで判断される（Ｓ１４）。なお、二次電池の各電池モジュールＢ１〜Ｂｎは、連続的な充電によって電圧が上昇して飽和し、一定時間の経過後、ピーク電圧（飽和状態の電圧）が下降する。したがって、ピーク電圧から電圧が下降した段階で、各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電が完了したと判断することができる。
また、制御部５０は、上記電圧の下降量に基づく判定の代わりに、又は、これと並行して、電池モジュールＢ１〜Ｂｎが充電している間、ｎ個の電池モジュールＢ１〜Ｂｎのそれぞれについて温度を経時的にリアルタイムで監視する（Ｓ１２´）。また、制御部５０は、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎の温度の上昇率をリアルタイムで算出する（Ｓ１３´）。そして、制御部５０において、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、温度の上昇率が所定値を超えるか否か、すなわち、充電が完了したか否かがリアルタイムで判断される（Ｓ１４´）。なお、ニッケル水素電池は、満充電になると温度が急上昇するという特性を有している。したがって、温度の上昇率（温度の傾き）が急に大きくなった段階で、各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電が完了したと判断することができる。
そして、上記電圧の下降量に基づく判定又は上記温度の上昇率に基づく判定の結果、充電完了と判断された場合には、充電完了と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替える（Ｓ１５）。これにより、順次、充電が完了した電池モジュールを他の電池モジュールから電気的に切り離す。一方、上記判定の結果、充電が完了していないと判断された場合には、充電完了と判断されるまで、上記判定のいずれか又は双方が繰り返し実行される。
そして、制御部５０では、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電が完了したか否かが判断され（Ｓ１６）、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電が完了したと判断された場合には、制御部５０による充電制御が終了する（Ｓ１７）。一方、充電が完了していない電池モジュールが存在する場合には、充電が完了していない電池モジュールについて、引き続き充電完了か否かの上記判定が繰り返し実行される。
以上の充電工程により、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電処理が並行して実行される。特に、本実施形態に係る充電工程では、充電が完了したタイミングで、充電が完了した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を順次電気的に切り離しているため、電池モジュールＢ１〜Ｂｎの過充電を防止することができると共に、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの充電状態のバランスを揃えることができる。また、本実施形態に係る充電工程は、放電工程を経た後に実行されるため、上記放電工程及び充電工程を１回又は複数回繰り返し実行することで、二次電池をリフレッシュし、メモリー効果を解消することができる。
［不良品検出工程］
次に、不良品検出工程について、図６を用いて説明する。なお、不良品検出工程は、充電工程の開始後、充電工程と並行して実行される。制御部５０による不良品検出制御が開始されると（Ｓ２０）、制御部５０は、充電完了前の各電池モジュールＢ１〜Ｂｎについて、リアルタイムで監視している電圧値に基づいて、電圧値の上昇率をリアルタイムで算出する（Ｓ２１）。
そして、制御部５０において、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、充電完了前における電圧値の上昇率が所定値を超えるか否か、すなわち、不良品か否かがリアルタイムで判断される（Ｓ２２）。なお、再生不能な不良品は、充電完了に至る前に電圧が上昇してしまい、満充電に至らないという特性を有している。したがって、本実施形態では、充電完了前の所定期間内において、電圧値の上昇率が所定値を超えた段階で、この電池モジュールを不良品と判断することができる。
そして、上記判定の結果、不良品（不良発生）と判断された場合には、不良品と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を動作させ、経由回路１２（第１の通電状態）から迂回回路１４（第２の通電状態）に切り替える（Ｓ２３）。これにより、不良品と判定された電池モジュールを他の電池モジュールから電気的に切り離す。一方、上記判定の結果、不良品でないと判断された場合であっても、充電制御が終了するまで、又は、予め定められた所定期間が経過するまで、上記判定が繰り返し実行される。
そして、制御部５０では、充電制御が終了したか否か、又は、予め定められた所定期間が経過したか否かが判断され（Ｓ２４）、充電制御が終了した、又は、予め定められた所定期間が経過したと判断された場合には、制御部５０による不良品検出制御が終了する（Ｓ２５）。一方、充電制御が終了しておらず、予め定められた所定期間も経過していない場合には、充電制御が終了するまで、又は、予め定められた所定期間が経過するまで、上記不良品か否かの判定が繰り返し実行される。
以上の不良品検出工程により、充電処理が行われている電池モジュールＢ１〜Ｂｎに混在する不良品を検出することができる。特に、本実施形態に係る不良品検出工程では、不良品と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）をリアルタイムで電気的に切り離しているため、再生可能な良品と再生不能な不良品を分別することができると共に、切り離した不良品のみを良品と交換することにより、資源の有効活用を図ることができる。すなわち、複数の電池モジュールＢ１〜Ｂｎにより構成される二次電池では、１つでも不良品が混在すると、満充電に到達する前に二次電池全体の電圧が上がってしまい、満充電状態とすることができないため、再生可能な電池モジュールを含む場合であっても、二次電池全体を廃棄することがある。また、不良品が混在した状態で充電を行うと、再生可能な電池モジュールを破損するおそれがある。これに対し、本実施形態に係る不良品検出工程では、不良品のみを効率良く排除し、再生可能な電池モジュールを再利用することができるため、資源の有効活用を図ることができる。
以上のとおり、本実施形態に係る再生処理装置１は、単一の電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）をそれぞれ設置可能に構成され、設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を経由する電流の経路を構成する複数の経由回路１２と、経由回路１２毎に対応して設けられ、対応する経由回路１２に設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を経由しない電流の経路を構成する迂回回路１４と、経由回路１２毎に設けられ、経由回路１２と迂回回路１４とを切り替える回路切り替え部２０と、経由回路１２毎に設けられ、対応する経由回路１２に設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）の電圧を測定する電圧測定部３０と、経由回路１２に設置された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）毎に、放電完了、充電完了及び不良発生の少なくとも１つを判定可能に構成された制御部５０とを備え、制御部５０は、放電完了、充電完了又は不良発生と判定した際に、放電完了、充電完了又は不良発生と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）に対応する回路切り替え部２０を、経由回路１２から迂回回路１４に切り替えさせるよう構成されている。
このように構成された再生処理装置１によれば、ニッケル水素電池等の複数の電池モジュールＢ１〜Ｂｎにより構成される二次電池を電気的に再生することが可能となる。すなわち、本実施形態に係る再生処理装置１によれば、放電又は充電が完了したタイミングで、放電又は充電が完了した電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）を順次電気的に切り離すことが可能となるため、過放電や過充電を防止し、例えば図７に示すように、全ての電池モジュールＢ１〜Ｂｎの性能を揃えることができる。また、本実施形態に係る再生処理装置１によれば、不良品（再生不能な電池モジュール）と判定された電池モジュールＢ１（Ｂ２〜Ｂｎ）をリアルタイムで電気的に切り離すことが可能となるため、良品（再生可能な電池モジュール）と不良品とを分別することができると共に、不良品の存在によって良品が破損することを防止することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態の説明では、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に温度測定部４０が設けられるものとして説明したが、これに限定されず、各電池モジュールＢ１〜Ｂｎの電圧のみに基づいて満充電を判定可能である場合には、温度測定部４０を設けない構成としても良い。
また、上述した実施形態の説明では、本実施形態に係る再生処理装置１が車両用のニッケル水素電池の再生処理に好適に用いることが可能であると説明した。しかしながら、本実施形態に係る再生処理装置１が対象とする二次電池は、ニッケル水素電池に限定されるものではなく、複数の電池モジュールにより構成される二次電池であれば良い。また、本実施形態に係る再生処理装置１は、車両用の二次電池に限らず、種々の用途に用いられる種々の二次電池の再生処理に用いることが可能である。
さらに、上述した実施形態の説明では、制御部５０が、電池モジュールＢ１〜Ｂｎ毎に、放電完了、充電完了及び不良発生の全てを判定可能に構成されるものとして説明したが、これに限定されず、放電完了、充電完了及び不良発生の少なくとも１つを判定可能であれば良い。
上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
１ 再生処理装置、１０ 充放電回路、１２ 経由回路、１４ 迂回回路、２０ 回路切り替え部、３０ 電圧測定部、４０ 温度測定部、５０ 制御部、６０ 電子負荷装置、７０ 電源、Ｂ１〜Ｂｎ 電池モジュール

Claims (11)

  1. 複数の電池モジュールに対する放電処理及び充電処理を行うことで、前記複数の電池モジュールにより構成される二次電池を再生する再生処理装置であって、
    単一の前記電池モジュールをそれぞれ設置可能に構成され、設置された該電池モジュールを経由する電流の経路を構成する複数の経由回路と、
    前記経由回路毎に対応して設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールを経由しない電流の経路を構成する迂回回路と、
    前記経由回路毎に設けられ、前記経由回路と前記迂回回路とを切り替える回路切り替え部と、
    前記経由回路毎に設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールの電圧を測定する電圧測定部と、
    前記経由回路に設置された前記電池モジュール毎に、放電完了、充電完了及び不良発生の少なくとも１つを判定可能に構成された制御部と
    を備え、
    前記制御部は、放電完了、充電完了又は不良発生と判定した際に、放電完了、充電完了又は不良発生と判定された電池モジュールに対応する前記回路切り替え部を、前記経由回路から前記迂回回路に切り替えさせるよう構成されている
    ことを特徴とする再生処理装置。
  2. 請求項１に記載の再生処理装置であって、
    前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧に基づいて、各電池モジュールの放電完了を判定するよう構成されている
    ことを特徴とする再生処理装置。
  3. 請求項１に記載の再生処理装置であって、
    前記経由回路毎に設けられ、対応する経由回路に設置された前記電池モジュールの温度を測定する温度測定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧又は前記温度測定部により測定された温度に基づいて、各電池モジュールの充電完了を判定するよう構成されている
    ことを特徴とする再生処理装置。
  4. 請求項１に記載の再生処理装置であって、
    前記制御部は、前記電圧測定部により測定された電圧に基づいて、各電池モジュールの不良発生を判定するよう構成されている
    ことを特徴とする再生処理装置。
  5. 請求項１に記載の再生処理装置であって、
    前記経由回路又は前記迂回回路を流れる電流を制御可能な電子負荷装置をさらに備える
    ことを特徴とする再生処理装置。
  6. 請求項１に記載の再生処理装置であって、
    前記経由回路又は前記迂回回路に電流を供給可能な電源をさらに備える
    ことを特徴とする再生処理装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の再生処理装置を用いて行う再生処理方法であって、
    全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ放電させ、放電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える放電工程と、
    前記放電工程後に、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ充電させ、充電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える充電工程と
    を備えることを特徴とする再生処理方法。
  8. 請求項７に記載の再生処理方法であって、
    前記放電工程は、前記電圧測定部により測定された電圧値が予め定められた放電完了電圧値以下となった電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程である
    ことを特徴とする再生処理方法。
  9. 請求項７に記載の再生処理方法であって、
    前記充電工程は、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えた電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程である
    ことを特徴とする再生処理方法。
  10. 請求項７に記載の再生処理方法であって、
    前記充電工程と並行して実行される不良品検出工程をさらに備え、
    前記不良品検出工程は、前記電圧測定部により測定された電圧の上昇率が所定値を超えた電池モジュールについて、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程である
    ことを特徴とする再生処理方法。
  11. 請求項３に記載の再生処理装置を用いて行う再生処理方法であって、
    全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ放電させ、放電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える放電工程と、
    前記放電工程後に、全ての前記回路切り替え部が前記経由回路を選択した状態において、前記複数の電池モジュールをそれぞれ充電させ、充電が完了した電池モジュールから順次前記迂回回路に切り替える充電工程と
    を備え、
    前記充電工程は、ピーク電圧からの電圧の下降量が所定値を超えた電池モジュール、又は、前記温度測定部により測定された温度の上昇率が所定値を超えた電池モジュールについて、順次、前記経由回路から前記迂回回路に切り替える工程である
    ことを特徴とする再生処理方法。
JP2017540398A 2015-09-16 2015-09-16 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法 Pending JPWO2017046900A1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/076331 WO2017046900A1 (ja) 2015-09-16 2015-09-16 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2017046900A1 true JPWO2017046900A1 (ja) 2018-09-13

Family

ID=58288360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017540398A Pending JPWO2017046900A1 (ja) 2015-09-16 2015-09-16 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2017046900A1 (ja)
WO (1) WO2017046900A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6402225B1 (ja) * 2017-08-09 2018-10-10 東芝環境ソリューション株式会社 廃棄電池の放電処理装置および放電処理方法
JP7000845B2 (ja) * 2017-12-25 2022-01-19 トヨタ自動車株式会社 ニッケル水素電池の再生装置および再生方法
JP6647662B1 (ja) * 2019-01-30 2020-02-14 東洋システム株式会社 電池パックユニット及びセルバランス調整方法
KR102351768B1 (ko) * 2020-05-06 2022-01-17 (주)그린파워 직병렬 전환형 배터리 충전장치 및 방법
KR102350005B1 (ko) * 2020-05-08 2022-01-11 (주)그린파워 배터리 충전 장치 및 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH088116B2 (ja) * 1988-07-01 1996-01-29 トヨタ自動車株式会社 金属・ハロゲン電池の均等化のための完全放電方法およびこれに用いられる金属・ハロゲン電池
WO2006075740A1 (ja) * 2005-01-17 2006-07-20 Gs Yuasa Corporation 鉛蓄電池の良否判定方法及び良否判定装置
JP2007026733A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd パック電池の制御方法。
JP5424033B2 (ja) * 2009-09-29 2014-02-26 日立工機株式会社 充電装置
JP5916429B2 (ja) * 2012-02-21 2016-05-11 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ 組電池制御システムおよび組電池制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017046900A1 (ja) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107863789B (zh) 电源系统
WO2017046900A1 (ja) 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法
KR101424908B1 (ko) 차량용 조전지 균등화 시스템 및 차량용 조전지 균등화 방법
JP6233469B2 (ja) スイッチ故障診断装置、蓄電装置およびスイッチ故障診断プログラム、スイッチ故障診断方法
EP1837944B1 (en) Electric power supply control apparatus
US9431832B2 (en) Stationary electrical storage system and control method
US9685807B2 (en) Battery control device
WO2014132403A1 (ja) 二次電池劣化度判定装置
US20140021923A1 (en) Electrical storage system, and control method for electrical storage system
US20140084867A1 (en) Secondary battery device and battery capacity estimation system
JP5274110B2 (ja) 車両用の電源装置
JP4785797B2 (ja) 車両用の電源装置
JP6589368B2 (ja) 電源装置、及び、電源装置の異常を診断する診断方法
JP2013085386A (ja) 蓄電池制御装置、蓄電池制御方法、電力貯蔵システム及び電気自動車の駆動システム
TW201424188A (zh) 充放電裝置
JPWO2019058613A1 (ja) 充電可能電池短絡予測装置および充電可能電池短絡予測方法
WO2013008409A1 (ja) 電池パックの製造方法および電池パック
WO2019131741A1 (ja) 充電可能電池異常検出装置および充電可能電池異常検出方法
CN111164824A (zh) 电池组的管理装置和电池组系统
KR102261481B1 (ko) 배터리 퇴화 진단 장치 및 방법
JP2019204787A (ja) 電源装置、及び、電源装置の異常を診断する診断方法
JP5314626B2 (ja) 電源システム、放電制御方法および放電制御プログラム
US20110199058A1 (en) Agm battery recovery and capacity tester
JP6517092B2 (ja) バッテリー充電器及びそれを用いたバッテリー診断器並びにバッテリー再生器
JP2013116008A (ja) セルバランス装置