WO2013018888A1 - 電池交換判定装置 - Google Patents

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WO2013018888A1
WO2013018888A1 PCT/JP2012/069837 JP2012069837W WO2013018888A1 WO 2013018888 A1 WO2013018888 A1 WO 2013018888A1 JP 2012069837 W JP2012069837 W JP 2012069837W WO 2013018888 A1 WO2013018888 A1 WO 2013018888A1
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WO
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battery
unit
replacement
battery unit
group
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/069837
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English (en)
French (fr)
Inventor
中島 武
千絵 杉垣
泰生 奥田
Original Assignee
三洋電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005Detection of state of health [SOH]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery replacement determination apparatus that performs determination regarding battery replacement.
  • the battery unit (battery pack) composed of one or more secondary batteries deteriorates due to repeated charging and discharging.
  • the battery replacement determination device can acquire some index depending on the degree of deterioration of the battery unit, and determine whether or not the battery unit needs to be replaced according to the acquired index.
  • the index depending on the degree of deterioration of the battery part is, for example, the full charge capacity of the battery part (current full charge capacity in comparison with the rated capacity) (see Patent Document 1 below).
  • a battery system storage system
  • battery packs battery packs
  • a method of always replacing all the battery parts incorporated in the battery system at once is also conceivable.
  • priority is given to economy, etc., and it is also conceivable to replace only battery parts whose deterioration has progressed over a certain level. .
  • the number of replacement work required within a certain period tends to increase compared to the former method. For example, after it is determined that the first battery part needs to be replaced and the first battery part is replaced, one week later, it is determined that the second battery part needs to be replaced, and one week later, the third battery part is replaced. If it is determined that the parts need to be replaced, three replacements are required in two weeks. It is not preferable for the user or administrator of the battery system that the replacement frequency of the battery unit (the frequency of replacement work) is high.
  • an object of the present invention is to provide a battery replacement determination device that contributes to suppression of the replacement frequency of the battery unit.
  • the battery replacement determination device is a battery replacement determination device for a plurality of battery units each composed of one or more secondary batteries, and each battery unit has an index corresponding to the state or characteristics of the battery unit. Based on an index acquisition unit to be acquired and a plurality of indexes acquired for the plurality of battery units, a plurality of target battery units are selected from the plurality of battery units and the plurality of target battery units need to be replaced. And a replacement necessity determination unit that collectively determines whether or not.
  • the present invention it is possible to provide a battery replacement determination device that contributes to suppression of the replacement frequency of the battery unit.
  • FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a battery system according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of the battery unit which concerns on embodiment of this invention. It is the figure which showed a mode that the battery replacement determination apparatus was provided in the main control part of FIG. It is an internal block diagram of the battery replacement determination apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which concerns on 1st Example of this invention and shows the connection state of a some battery part. It is a figure which concerns on 1st Example of this invention and shows the distribution state of an electric current value. It is a figure which concerns on 2nd Example of this invention and shows the connection state of a some battery part.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a battery unit BU according to the present embodiment.
  • the battery unit BU includes a battery unit 1 composed of one or more secondary batteries.
  • the secondary battery forming the battery unit 1 is an arbitrary type of secondary battery, for example, a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
  • the number of secondary batteries forming the battery unit 1 may be one, but in the present embodiment, the battery unit 1 is composed of a plurality of secondary batteries connected in series. However, some or all of the secondary batteries included in the battery unit 1 may be a plurality of secondary batteries connected in parallel.
  • the positive electrode of the secondary battery located on the highest potential side among the plurality of secondary batteries connected in series is connected to the positive terminal 4 and the negative electrode of the secondary battery located on the lowest potential side Is connected to the negative terminal 5.
  • the positive terminal 4 and the negative terminal 5 are connected to a pair of input / output terminals in the battery unit BU, and the battery unit 1 is charged and discharged via the pair of input / output terminals.
  • the battery unit BU is further provided with a voltage measuring device 2 and a current measuring device 3.
  • the voltage measuring device 2 measures the output voltage of the battery unit 1, that is, the voltage between the positive terminal 4 and the negative terminal 5 with reference to the potential of the negative terminal 5.
  • the measured value of the output voltage of the battery unit 1 by the voltage measuring device 2 is represented by the symbol V DET .
  • the current measuring device 3 measures the current flowing through the positive terminal 4.
  • the measured value of the current by the current measuring device 3 is represented by the symbol IDET .
  • the current flowing through the positive terminal 4 is classified into the discharge current and the charging current of the battery unit 1 depending on the direction, and the current flowing through the positive terminal 4 is a discharge current and the charging current.
  • the polarities of the measured current values IDET are different from each other.
  • the voltage measuring device 2 and the current measuring device 3 may be provided outside the battery unit BU.
  • discharge and charge mean discharge and charge of the battery part 1 unless there is particular description.
  • FIG. 2 is a schematic overall configuration diagram of the battery system according to the present embodiment.
  • the battery system is formed including all or a part of the parts shown in FIG.
  • the main control unit 11 is composed of a microcomputer or the like, and performs charge / discharge control of the battery block 12, switching control of the switching circuit 13, operation control of the breaker 14, and the like.
  • the battery block 12 has n battery units BU.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the n battery units BU in the battery block 12 are represented by symbols BU [1] to BU [n].
  • the battery units BU [1] to BU [n] are assumed to be the same battery block. (Thus, the n battery units 1 in the battery units BU [1] to BU [n] have the same configuration). All or some of the battery units BU [1] to BU [n] may be connected in parallel or in series.
  • the battery unit 1, the voltage measuring device 2, the current measuring device 3, the positive terminal 4 and the negative terminal 5 of the battery unit BU [i] are denoted by reference numerals 1 [i], 2 [ i], 3 [i], 4 [i], and 5 [i], and the measured voltage value V DET measured by the voltage measuring device 2 [i] and the measured current value IDET measured by the current measuring device 3 [i], respectively.
  • V DET [i] and IDET [i] i is an integer).
  • the measured voltage values V DET [1] to V DET [n] and the measured current values I DET [1] to I DET [n] are transmitted from the battery units BU [1] to BU [n] to the main control unit 11.
  • the switching circuit 13 includes a switching element, and is connected or disconnected between the AC / DC converter 16 and the battery block 12 and connected between the AC / DC converter 16 and the DC / AC inverter 17 under the control of the main control unit 11. The connection or non-connection between the battery block 12 and the DC / AC inverter 17 is switched.
  • the switching circuit 13 connects the AC / DC converter 16 and the battery block 12 under the control of the main control unit 11 to connect the battery units BU [1] to BU [n] with the output power of the AC / DC converter 16. Can be charged, and by connecting the battery block 12 and the DC / AC inverter 17, the battery units 1 in the battery units BU [1] to BU [n] can be discharged. .
  • the breaker 14 is composed of a mechanical relay or the like interposed in series between the battery block 12 and the switching circuit 13, and disconnects the connection between the battery block 12 and the switching circuit 13 when necessary. In the following description, it is assumed that the connection between the battery block 12 and the switching circuit 13 is maintained unless otherwise specified.
  • the storage unit 15 is a memory including a semiconductor memory or a magnetic disk.
  • the main control unit 11 can store arbitrary information in the storage unit 15 and can read arbitrary information stored in the storage unit 15 at an arbitrary timing.
  • the storage unit 15 may be connected to the main control unit 11 via a communication network such as the Internet network.
  • the AC power source 21 is, for example, a commercial AC power supply, and outputs AC power having a predetermined frequency and voltage value.
  • the AC / DC converter 16 converts AC power from the AC power source 21 into DC power and outputs it.
  • the output DC power from the AC / DC converter 16 and / or the DC power due to the discharge of the battery block 12 is supplied to the DC / AC inverter 17.
  • the DC / AC inverter 17 converts the supplied DC power into AC power and supplies the obtained AC power to the load 22.
  • a DC load (not shown) driven by DC power is connected to the switching circuit 13, and each DC load is connected to each DC load. You may make it drive with the discharge electric power etc. of the battery part 1.
  • FIG. Further, instead of the AC power source 21 and the AC / DC converter 16, or in addition to the AC power source 21 and the AC / DC converter 16, a DC power source (not shown; for example, a solar cell) that outputs DC power is used as the switching circuit 13.
  • the battery unit 1 may be charged by the output DC power of the DC power source.
  • the main control unit 11 includes a battery replacement determination device 50 that determines whether or not each battery unit 1 in the battery units BU [1] to BU [n] needs to be replaced.
  • the battery replacement determination device 50 includes an index acquisition unit 51, a replacement necessity determination unit 52, and a notification information output unit 53. The replacement of the battery unit 1 in the battery unit BU [i] may be read as the replacement of the battery unit BU [i].
  • the index acquisition unit 51 acquires an index corresponding to the state or characteristics of the battery unit 1 for each battery unit 1. Since the number of battery units 1 in the battery block 12 is n, n indexes can be acquired per one acquisition operation. As will be apparent from the following description, since this index depends on the degree of deterioration of the battery unit 1, it can also be called a deterioration index.
  • the deterioration index acquired for the battery unit 1 [i] is represented by the symbol H [i].
  • the replacement necessity determination unit 52 determines whether or not each battery unit 1 needs to be replaced based on the deterioration indexes H [1] to H [n] acquired by the index acquisition unit 51.
  • Each of the battery units 1 [1] to 1 [n] can be individually attached to and detached from the battery block 12.
  • the replacement of the battery unit 1 [i] is the battery unit 1 mounted on the battery block 12. [I] refers to an operation of removing the battery block 12 and attaching the new battery unit 1 to the battery block 12 as the battery unit 1 [i].
  • the battery unit 1 is deteriorated by repeated charging and discharging.
  • the replacement necessity determination unit 52 can estimate the degree of deterioration of each battery unit 1 based on the deterioration indexes H [1] to H [n], and the battery unit 1 having a correspondingly high degree of deterioration needs to be replaced. It can be determined that
  • the notification information output unit 53 When it is determined that the battery unit 1 [i] needs to be replaced, the notification information output unit 53 outputs notification information related to the replacement of the battery unit 1 [i].
  • the notification information related to the replacement of the battery unit 1 [i] is, for example, information requesting replacement of the battery unit 1 [i] or information appealing the necessity of replacement of the battery unit 1 [i].
  • the broadcast information may be video information or audio information.
  • the user or administrator of the battery system needs to replace the battery unit 1 [i] via video output, audio output, light emission of a light emitting diode, or the like according to notification information related to replacement of the battery unit 1 [i]. Can be recognized.
  • the replacement necessity determination unit 52 selects a plurality of target battery units from the plurality of battery units 1 based on a plurality of deterioration indexes acquired for the plurality of battery units 1. It has a function of collectively determining whether or not the target battery unit needs to be replaced. At this time, the replacement necessity determination unit 52 estimates the degree of deterioration of each battery unit 1 based on a plurality of deterioration indexes, and includes the battery unit 1 estimated to have a relatively high degree of deterioration in the plurality of target battery units. Thus, the battery unit 1 estimated to have a relatively low degree of deterioration can be excluded from the plurality of target battery units.
  • the battery units 1 [1] to 1 [n] are connected in parallel with each other, the output voltages of the battery units 1 [1] to 1 [n] are naturally the same. If the battery units 1 [1] to 1 [n] have the same characteristics (including the deteriorated state), the charging current or the discharge current having the same current value is transferred to the battery units 1 [1] to 1 [n]. ]. However, when any one of the battery parts 1 deteriorates compared to the other battery parts 1, the internal resistance of the battery part 1 having a large degree of deterioration becomes larger than that of the other battery parts 1, and the battery parts 1 [1] to [1] to There is a non-negligible difference between the current values of 1 [n].
  • the current values of the battery units 1 [1] to 1 [n] are the values of the battery units 1 [1] to 1 [n].
  • the index acquisition unit 51 converts the measured current values I DET [1] to I DET [n] of the battery units 1 [1] to 1 [n] into the degradation indexes H [1] to H [ n].
  • I DET [i] may be considered to be the magnitude of the current value for discharging or charging the battery unit 1 [i].
  • the replacement necessity determination unit 52 classifies the current values I DET [1] to I DET [9] measured at the same timing into a plurality of groups. At this time, the replacement necessity determination unit 52 sets the current values that fall within a predetermined range having a predetermined magnitude ⁇ A among the current values I DET [1] to I DET [9] to belong to the same group. Classification is performed ( ⁇ A > 0). Now, as shown in FIG.
  • the current value belonging to the i-th group is greater than the current value belonging to the (i + 1) -th group. Then, the current values I DET [1] to I DET [3] are classified into the first group, the current values I DET [4] are classified into the second group, and the current values I DET [5] are classified into the third group. The current values I DET [6] to I DET [9] are classified into the fourth group.
  • the exchange necessity determination unit 52 identifies the representative value (statistic) of each group after classification into the first to fourth groups.
  • the representative value of the focused group is one current value itself belonging to the group. Therefore, the representative values of the second and third groups are the current values IDET [4] and IDET [5], respectively.
  • an average value, intermediate value, maximum value, or minimum value of the two or more current values belonging to the group is obtained as a representative value of the group of interest. Can do.
  • the intermediate value of q current values refers to the ((q / 2) +0.5) -th largest current value among q current values.
  • the intermediate value of q current values refers to the (q / 2) -th largest current value among q current values (provided that ((q / 2) +1)
  • the largest current value may be regarded as an intermediate value).
  • a value between the maximum value and the minimum value of the two or more current values is obtained as a representative value of the one group of interest.
  • the replacement necessity determination unit 52 determines that the battery unit 1 [i] corresponding to the current value IDET [i] is also classified into the jth group.
  • J is an integer. That is, the classification of the current value I DET [i] into the j-th group is equivalent to the classification of the battery unit 1 [i] into the j-th group.
  • the representative values of the first to fourth groups are represented by I REP [1] to I REP [4], respectively.
  • Replacement necessity determination section 52 after setting the representative value I REP [1] ⁇ I REP [4], a representative value I REP [1] of the first group, the representative value I REP other groups [2] By comparing with I REP [4], it is possible to determine whether or not each battery unit 1 belonging to the second, third, or fourth group needs to be replaced.
  • the replacement necessity determination unit 52 sets, as the replacement determination target group, the group estimated to have the highest degree of deterioration among the first to fourth groups, and sets each battery unit 1 belonging to the replacement determination target group. It may be determined whether or not replacement is necessary.
  • the replacement necessity determination unit 52 determines that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger than that of the battery unit 1 [j]. Can be estimated. Accordingly, the group that is estimated to have the highest degree of deterioration by the replacement necessity determination unit 52 is the fourth group.
  • the replacement necessity determination unit 52 selects a plurality of target battery units (1 [6] to 1 [9]) belonging to the replacement determination target group (fourth group) from the battery units 1 [1] to 1 [9]. It is possible to select and collectively determine whether or not to replace a plurality of target battery units.
  • the replacement necessity determination unit 52 makes a replacement necessity determination for all the battery units 1 belonging to the i-th group when the following formula (A1) is established, and when the following formula (A1) is not established. , It is determined that no replacement is required for all battery units 1 belonging to the i-th group.
  • the process for determining whether or not replacement is necessary or not is performed on the battery unit 1 is referred to as “necessity determination process for replacement”.
  • i in the formula (A1) is 4.
  • the TH A is a predetermined current value having a positive value.
  • the current value TH A may be a predetermined fixed value, or a variable value that changes according to the SOC, the measured voltage value V DET, the temperature, and the like of the battery units 1 [1] to 1 [n]. May be.
  • the SOC (state of charge) of the battery unit 1 [i] is the actual remaining capacity of the battery unit 1 with respect to the storage capacity of the battery unit 1 [i] when the battery unit 1 [i] is fully charged. Refers to the percentage. Note that, when using the formula (A1), the replacement necessity determination process is performed using the difference between the representative values I REP [1] and I REP [i], but the representative values I REP [1] and I REP are used. The exchange necessity determination process may be performed using a ratio between [i].
  • Making the replacement necessity determination for the battery unit 1 [i] means determining that the replacement of the battery unit 1 [i] is necessary, and making the replacement unnecessary determination for the battery unit 1 [i].
  • “Compose” means that it is determined that replacement of the battery unit 1 [i] is unnecessary. Therefore, when the battery unit 1 [6] to 1 [9] is determined to be replaced, the notification information output unit 53 displays the notification information related to the replacement of the battery units 1 [6] to 1 [9]. Output. Thereby, the user or administrator of the battery system can recognize the necessity of replacement of the battery units 1 [6] to 1 [9].
  • a difference value between the current value IDET [1] and another current value is calculated, and the battery unit 1 (battery units 1 other than the battery unit 1 [1]) whose difference value has reached a predetermined value or more is calculated.
  • a method of sequentially determining whether replacement is necessary is also conceivable.
  • the replacement necessity determination for the battery units 1 [9], 1 [8], 1 [7], and 1 [6] is sequentially performed at different timings.
  • the battery units 1 [9], 1 [1] [8] The exchange of 1 [7] and 1 [6] may need to be performed four times.
  • the current values within the range of ⁇ A are grouped into one group, and the replacement necessity determination process is performed for the entire group, so that frequent battery unit replacement can be suppressed. Become.
  • the classification of the current values I DET [1] to I DET [9] and the method of classification of the battery units 1 [1] to 1 [9] according to the classification are not limited to the above description.
  • the inequality “I DET [1] ⁇ I DET [4]> ⁇ A ” can be assumed.
  • the current values I DET [1] to I DET [9] can be classified into a plurality of groups by performing arbitrary clustering on the current values I DET [1] to I DET [9].
  • Clustering can be performed by, for example, a known clustering method (for example, Toshihiro Kamisu, “Clustering Method in the Data Mining Field (1)-Let's Use Clustering!”, Journal of Artificial Intelligence, vol.18, no.1, pp .59-65 (2003)), the detailed description is omitted here.
  • a known clustering method for example, Toshihiro Kamisu, “Clustering Method in the Data Mining Field (1)-Let's Use Clustering!”, Journal of Artificial Intelligence, vol.18, no.1, pp .59-65 (2003)
  • Second Example A second embodiment will be described.
  • the battery units 1 [1] to 1 [n] are connected in series with each other, the charging or discharging currents of the battery units 1 [1] to 1 [n] are naturally the same. If the battery units 1 [1] to 1 [n] have the same characteristics (including the deteriorated state), the SOCs of the battery units 1 [1] to 1 [n] are the same as each other, and the battery The rate of change of the SOC of the battery units 1 [1] to 1 [n] during charging or discharging of the units 1 [1] to 1 [n] is the same, and as a result, the battery units 1 [1] to 1 [n] ], The rate of change of the output voltage of the battery units 1 [1] to 1 [n] at the time of charging or discharging is the same.
  • the full charge capacity of the battery unit 1 [2] is smaller than that of the battery unit 1 [1].
  • the rate of change of the SOC of the battery unit 1 [2] during charging or discharging of the battery units 1 [1] and 1 [2] is larger than that of the battery unit 1 [1].
  • the battery unit 1 [1] And the rate of change of the output voltage of the battery unit 1 [2] during charging or discharging of 1 [2] is larger than that of the battery unit 1 [1].
  • the index acquisition unit 51 acquires the rate of change of the output voltage of the battery units 1 [1] to 1 [n] as the degradation indexes H [1] to H [n].
  • the rate of change of the output voltage of the battery unit 1 [i] is represented by the symbol V CR [i].
  • the index acquisition unit 51 acquires the measurement voltage value V DET [i] at the first and second timings during the period when the battery unit 1 [i] is charged or discharged, and the first and second timings
  • the absolute value V DFF [i] of the difference between the measured voltage values V DET [i] is obtained, and the absolute value V DFF [i] is divided by the time difference ⁇ T between the first and second timings to obtain the battery unit 1 [i].
  • the index acquisition unit 51 can perform the process for obtaining such a change rate V CR [i] for each battery unit 1.
  • the replacement necessity determination unit 52 classifies the change rates V CR [1] to V CR [9] measured at the same timing into a plurality of groups. At this time, the replacement necessity determination unit 52 makes the change rate that falls within a predetermined range having a predetermined magnitude ⁇ B among the change rates V CR [1] to V CR [9] belong to the same group. Classification is performed ( ⁇ B > 0). Now, as shown in FIG.
  • the rate of change belonging to the i-th group is smaller than the rate of change belonging to the (i + 1) -th group. Then, the rate of change V CR [1] to V CR [3] is classified into the first group, the rate of change IDET [4] is classified into the second group, and the rate of change V CR [5] is classified into the third group. The change rates V CR [6] to V CR [9] are classified into the fourth group.
  • the exchange necessity determination unit 52 identifies the representative value (statistic) of each group after classification into the first to fourth groups.
  • the representative value of the group of interest is one change rate itself belonging to the group. Therefore, the representative values of the second and third groups are the change rates V CR [4] and V CR [5], respectively.
  • an average value, intermediate value, maximum value, or minimum value of the two or more change rates belonging to the group is obtained as a representative value of the attention group. Can do.
  • the intermediate value of q change rates refers to the ((q / 2) +0.5) -th highest change rate among q change rates.
  • the intermediate value of q change rates refers to the (q / 2) -th largest change rate among q change rates (provided that ((q / 2) +1)
  • the largest change rate may be regarded as an intermediate value).
  • a value between the maximum value and the minimum value at the two or more change rates is obtained as a representative value of the one focused group.
  • the replacement necessity determination unit 52 determines that the battery unit 1 [i] corresponding to the change rate V CR [i] is also classified into the jth group.
  • J is an integer. That is, the classification of the rate of change V CR [i] into the j-th group is equivalent to the classification of the battery unit 1 [i] into the j-th group.
  • the representative values of the first to fourth groups are represented by V REP [1] to V REP [4], respectively.
  • Replacement necessity determination section 52 after setting the representative value V REP [1] ⁇ V REP [4], as a representative value V REP [1] of the first group, the representative value V REP other groups [2] By comparing with V REP [4], it is possible to determine whether or not each battery unit 1 belonging to the second, third, or fourth group needs to be replaced.
  • the replacement necessity determination unit 52 sets, as the replacement determination target group, the group estimated to have the highest degree of deterioration among the first to fourth groups, and sets each battery unit 1 belonging to the replacement determination target group. It may be determined whether or not replacement is necessary.
  • the replacement necessity determination unit 52 determines that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is greater than that of the battery unit 1 [j]. Can be estimated. Accordingly, the group that is estimated to have the highest degree of deterioration by the replacement necessity determination unit 52 is the fourth group.
  • the replacement necessity determination unit 52 selects a plurality of target battery units (1 [6] to 1 [9]) belonging to the replacement determination target group (fourth group) from the battery units 1 [1] to 1 [9]. It is possible to select and collectively determine whether or not to replace a plurality of target battery units.
  • the replacement necessity determination unit 52 makes a replacement necessity determination for all the battery units 1 belonging to the i-th group when the following formula (B1) is established, and when the following formula (B1) is not established. , It is determined that no replacement is required for all battery units 1 belonging to the i-th group.
  • the exchange determination target group is the fourth group, i in the formula (B1) is 4.
  • the change rate TH B is a predetermined rate of change having a positive value.
  • the change rate TH B may be a fixed value determined in advance, or according to the SOC, the measured voltage value V DET , the measured current value IDET, the temperature, etc. of the battery units 1 [1] to 1 [n]. It may be a variable value that changes.
  • the replacement necessity determination process is performed using the difference between the representative values V REP [1] and V REP [i], but the representative values V REP [1] and V REP are used.
  • the exchange necessity determination process may be performed using a ratio between [i].
  • notification information output unit 53 outputs notification information relating to replacement of battery units 1 [6] to 1 [9]. . Thereby, the user or administrator of the battery system can recognize the necessity of replacement of the battery units 1 [6] to 1 [9].
  • a difference value between the change rate V CR [1] and another change rate is calculated, and the battery unit 1 (battery units 1 other than the battery unit 1 [1]) whose difference value has reached a predetermined value or more.
  • a method of sequentially determining whether replacement is necessary is also conceivable.
  • the replacement necessity determination for the battery units 1 [9], 1 [8], 1 [7], and 1 [6] is sequentially performed at different timings.
  • the battery units 1 [9], 1 [1] [8] The exchange of 1 [7] and 1 [6] may need to be performed four times.
  • the rate of change within the range of ⁇ B is grouped into one group, and the replacement necessity determination process is performed for the entire group, so that frequent battery unit replacement can be suppressed. Become.
  • the classification of the change rates V CR [1] to V CR [9] and the method of classifying the battery units 1 [1] to 1 [9] according to the classification are not limited to the above description.
  • the inequality “V CR [1] ⁇ V CR [4]> ⁇ B ” the inequality “V CR [3] ⁇ V CR [4]> ⁇ B ” can be assumed, the change rate V CR [1] ⁇ V CR change rate by performing any clustering respect [9] V CR [1] ⁇ V CR [9] can also be classified into a plurality of groups.
  • the replacement necessity determination unit 52 includes a plurality of batteries based on a plurality of deterioration indexes ( IDET [1] to IDET [n] or VCR [1] to VCR [n]) for the plurality of battery units.
  • a plurality of target battery units (1 [6] to 1 [9]) are selected from the units, and it is collectively determined whether or not the plurality of target battery units need to be replaced.
  • the replacement necessity determination unit 52 compares the degree of deterioration by classification processing based on a plurality of deterioration indexes ( IDET [1] to IDET [n] or VCR [1] to VCR [n]).
  • the battery unit 1 (battery units 1 [6] to 1 [9] in the first or second embodiment) that is estimated to be large is included in the plurality of target battery units, while the degree of deterioration is estimated to be relatively small.
  • Battery portion 1 (battery portions 1 [1] to 1 [5] in the first or second embodiment) is excluded from the plurality of target battery portions.
  • the classification process is a process of classifying the plurality of battery units 1 into a plurality of groups based on the deterioration index as described in the first or second embodiment.
  • the degradation indices H [1] to H [n] are not limited to those described in the first or second embodiment, and the index acquisition unit 51 is an arbitrary index that depends on the degree of degradation of the battery unit 1 [i]. Can be acquired as the degradation index H [i].
  • the connection states of the battery units BU [1] to BU [n] included in the battery units BU [1] to BU [n] are arbitrary unless otherwise specified. That is, the battery units BU [1] to BU [n] may be connected in parallel to each other, may be connected in series to each other, or may be insulated from each other via a switch or the like. Good.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the accumulable capacity H A [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i]. This is because the storage capacity H A [i] usually decreases as the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] increases. Therefore, the replacement necessity determination unit 52 may estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the chargeable capacity H A [i] is smaller, based on the rated capacity of the battery unit 1 [i]. it can.
  • the index acquisition unit 51 can calculate the accumulable capacity H A [i] using a known capacity learning process. For example, in the capacity learning process, the battery unit 1 [i] is discharged from the state in which the battery unit 1 [i] is in a fully charged state until the battery unit 1 [i] reaches a discharge end state. The amount of electricity discharged from the battery unit 1 [i] in the process is acquired as the accumulable capacity H A [i]. Or, for example, in the capacity learning process, the battery unit 1 [i] is charged until the battery unit 1 [i] is fully charged starting from the state in which the battery unit 1 [i] is in the discharge end state. The charge amount of the battery unit 1 [i] in the charging process is acquired as a chargeable capacity H A [i].
  • the fully charged state and the discharge end state refer to a specific state of the battery unit 1 determined by a battery system designer (including the applicant and the inventor). After the battery unit 1 reaches the fully charged state, the battery unit 1 may be further safely charged. However, the designer can define the fully charged state with a margin for overcharging. Similarly, after the battery unit 1 reaches the end-of-discharge state, it may be possible to discharge the battery unit 1 further safely. However, the designer defines the end-of-discharge state with a margin for overdischarge. Can do.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the usage time H B [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i]. This is because the deterioration degree of the battery unit 1 [i] increases as the use time H B [i] of the battery unit 1 [i] increases. Therefore, the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the deterioration degree of the battery unit 1 [i] is larger as the usage time H B [i] is longer. The replacement necessity determination unit 52 can obtain the elapsed time from the time when the battery unit 1 [i] was replaced last time as the usage time H B [i].
  • the replacement necessity determination unit 52 performs the accumulated time that the battery unit 1 [i] is charged and the battery unit 1 [i] are discharged since the battery unit 1 [i] was replaced last time.
  • the accumulated time may be measured, and the total time of the two accumulated times may be obtained as the use time H B [i].
  • the index acquisition unit 51 may acquire the number of uses H C [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i]. This is because the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] increases as the number of uses H C [i] of the battery unit 1 [i] increases. Accordingly, the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the number of uses H C [i] is larger. Battery unit 1 [i] repeats a cycle of being discharged after being charged. The number of times that the cycle is repeated by the battery unit 1 [i] starting from the time when the battery unit 1 [i] was replaced last time can be regarded as the number of use H C [i].
  • the above cycle is performed once. It may be considered that the cycle has passed (that is, the cycle count as the usage count H C [i] may be increased by 1). Alternatively, for example, when the sum of the charge amount and the discharge amount of the battery unit 1 [i] reaches the chargeable capacity of the battery unit 1 [i], the number of use H C [i] may be increased by 1.
  • battery unit 1 may be arbitrarily Sadamere the counting method of the number of uses H C [i] in accordance with the usage of system used.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the required charging time H D [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i].
  • the battery unit 1 [i] is charged according to a predetermined rule (simply, for example, the battery unit 1 [i] is constant) SOC things by) the battery unit 1 [i] to be charged by the current reaches a predetermined value SOC H (SOC L ⁇ SOC H ).
  • SOC H SOC L ⁇ SOC H
  • the time taken for the SOC of the battery unit 1 [i] to reach the predetermined value SOC H from the predetermined value SOC L can be regarded as the required charging time H D [i].
  • the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the required charging time H D [i] is shorter.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the required discharge time H E [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i].
  • the battery unit 1 [i] is discharged according to a predetermined rule (simply, for example, the battery unit 1 [i] is constant)
  • the SOC of the battery unit 1 [i] reaches a predetermined value SOC L (by discharging with current).
  • the time the SOC of the battery unit 1 [i] is applied to reach a predetermined value SOC L from the predetermined value SOC H it can be regarded as a discharge duration H E [i].
  • the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the required discharge time H E [i] is shorter.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the SOC change rate H F [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i].
  • the battery unit 1 [i] In a process in which the battery unit 1 [i] is charged or discharged according to a predetermined rule (simply, for example, a process in which the battery unit 1 [i] is charged or discharged with a constant current), the battery unit 1 [i]
  • the change rate of the SOC can be acquired as the SOC change rate H F [i].
  • the SOC change rate H F [i] in the charging process of the battery unit 1 [i] is the SOC increase rate of the battery unit 1 [i] per unit time, and the SOC change rate in the discharging process of the battery unit 1 [i].
  • H F [i] is the SOC decrease rate of the battery unit 1 [i] per unit time. As the deterioration of the battery unit 1 [i] progresses, the chargeable capacity of the battery unit 1 [i] decreases, so the SOC change rate H F [i] increases. Therefore, the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the SOC change rate H F [i] is larger.
  • the index acquisition unit 51 may acquire the voltage change rate H G [i] of the battery unit 1 [i] as the deterioration index H [i].
  • the battery unit 1 [i] In a process in which the battery unit 1 [i] is charged or discharged according to a predetermined rule (simply, for example, a process in which the battery unit 1 [i] is charged or discharged with a constant current), the battery unit 1 [i]
  • the change rate of the output voltage can be acquired as the voltage change rate H G [i].
  • the voltage change rate H G [i] in the charging process of the battery unit 1 [i] is an increase rate of the output voltage of the battery unit 1 [i] per unit time, and the voltage in the discharging process of the battery unit 1 [i].
  • the change rate H G [i] is the rate of decrease in the output voltage of the battery unit 1 [i] per unit time. As the deterioration of the battery unit 1 [i] proceeds, the chargeable capacity of the battery unit 1 [i] decreases.
  • the relationship between the output voltage (open output voltage) of the battery unit 1 and the SOC is approximately independent of the degree of deterioration of the battery unit 1 at least under normal deterioration conditions. It is characterized by being kept constant. Therefore, the voltage change rate H G [i] increases as the chargeable capacity of the battery unit 1 [i] decreases as the deterioration of the battery unit 1 [i] progresses.
  • the replacement necessity determination unit 52 can estimate that the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is larger as the voltage change rate H G [i] is larger.
  • the voltage change rate H G [i] is equivalent to the change rate V CR [i] in the second embodiment.
  • the SOC change rate H F [i] and the voltage change rate It can be said that H G [i] is an index that can be replaced with each other. Therefore, in the second embodiment, the SOC change rate H F [i] can be used instead of the output voltage change rate V CR [i]. It is.
  • the replacement necessity determination unit 52 classifies the battery units 1 [1] to 1 [n] into a plurality of groups by the classification process based on the deterioration indexes H [1] to H [n], and then determines the battery units 1 [1] to Of 1 [n], the group to which the battery unit 1 estimated to have the highest degree of deterioration can be set as the replacement determination target group.
  • the classification process based on the deterioration index is the same as that described in the first or second embodiment.
  • the replacement necessity determination unit 52 determines that the battery unit 1 [i] corresponding to the deterioration index H [i] is also classified into the jth group (j Is an integer).
  • the replacement necessity determination unit 52 can collectively determine whether or not each battery unit 1 (a plurality of target battery units) belonging to the replacement determination target group is necessary.
  • the replacement necessity determination unit 52 obtains representative values (statistics) H REP of a plurality of deterioration indexes belonging to the replacement determination target group, and when the following formula (C1) is satisfied, the replacement determination target group 52 While the determination of necessity of replacement is made for all of the battery units 1 to which it belongs, when the following formula (C1) is not satisfied, the determination that replacement is not necessary can be made for all of the battery units 1 belonging to the replacement determination target group.
  • the replacement necessity determination process using the formula (C1) is performed when the accumulable capacity H A [i], the required charge time H D [i], or the required discharge time H E [i] is the deterioration index H [i]. It is valid.
  • the replacement necessity determination unit 52 obtains representative values (statistics) H REP of a plurality of deterioration indexes belonging to the replacement determination target group, and when all of the replacement determination target groups belong to the following formula (C2), While the battery unit 1 is determined to be replaced, when the following formula (C2) is not satisfied, it is possible to determine that no replacement is required for all the battery units 1 belonging to the replacement determination target group.
  • the use time H B [i] the use frequency H C [i]
  • the SOC change rate H F [i] or the voltage change rate H G [i] It is effective when [i].
  • the representative value H REP is a statistic (for example, an average value, an intermediate value, a maximum value, or a minimum value) of a plurality of deterioration indexes belonging to the replacement determination target group. . That is, for example, the accumulable capacities H A [1] to H A [n] are acquired as the degradation indexes H [1] to H [n] by the index acquisition unit 51 and the battery units 1 [6] to 1 [9] are acquired.
  • a statistic for example, an average value, an intermediate value, a maximum value, or a minimum value
  • H A [6] to H A [9] becomes the representative value H REP.
  • TH C is a predetermined threshold corresponding to the replacement necessity boundaries. Depending on what to use in the degradation index, specific values of the TH C are determined.
  • the classification processing unit 61 that performs the above-described classification processing is included in the replacement necessity determination unit 52.
  • the classification processing unit 61 can periodically perform the classification processing, and can update the battery units 1 belonging to each group by the periodic classification processing.
  • the execution period of the classification process is arbitrary, and may be a relatively short period such as several seconds or minutes, or may be a relatively long period such as one week or one month.
  • the execution period of the classification process is relatively long. There are few problems even with the period.
  • the group may be set for the first time when it is determined that one of the battery units 1 needs to be replaced. Thereby, the processing load can be reduced as compared with the method of always managing the group. A specific method will be described.
  • an individual determination unit 62 can be provided in the replacement necessity determination unit 52.
  • the individual determination unit 62 determines whether or not the battery unit 1 needs to be replaced for each battery unit 1 based on the above-described arbitrary deterioration index. That is, the individual determination unit 62 performs an individual determination process for determining whether or not the battery unit 1 [i] needs to be replaced based on the deterioration index H [i] of the battery unit 1 [i]. Execute for each of [n].
  • the individual determination unit 62 extracts the maximum value from the current values I DET [1] to I DET [9], and the maximum current value I DET. By comparing [1] with each of the other current values I DET [2] to I DET [9], it is possible to individually determine whether or not the battery units 1 [2] to 1 [9] need to be replaced ( The battery unit 1 [1] corresponding to the maximum current value IDET [1] is determined not to be replaced). For example, the individual determination unit 62 can make a replacement necessity determination for the battery unit 1 [i] when the following formula (A1 ′) is established, and the battery unit 1 [i] when the following formula (A1 ′) is not established.
  • the individual determination unit 62 extracts the minimum value from the change rates V CR [1] to V CR [9], and the minimum change rate V By comparing CR [1] with each of the other change rates V CR [2] to V CR [9], it is possible to individually determine whether or not the battery units 1 [2] to 1 [9] need to be replaced. (The battery unit 1 [1] corresponding to the minimum change rate V CR [1] is determined not to be replaced).
  • the individual determination unit 62 can make a determination that the battery unit 1 [i] needs to be replaced when the following formula (B1 ′) is satisfied, and the battery unit 1 [i] when the following formula (B1 ′) is not satisfied. It can be determined that no replacement is required.
  • the chargeable capacity H A [i], the required charge time H D [i], or the required discharge time H E [i] described in the third embodiment is the deterioration index H [i] of the battery unit 1 [i]. ]
  • the individual determination unit 62 can make a replacement necessity judgment for the battery unit 1 [i]
  • the battery unit 1 It is possible to determine that no replacement is required for [i].
  • the usage time H B [i], the number of times of use H C [i], the SOC change rate H F [i], or the voltage change rate H G [i] described in the third embodiment is the battery unit 1 [i ].
  • the individual determination unit 62 can make a replacement necessity determination for the battery unit 1 [i] when the following formula (C2 ′) is established, and the following formula (C2 ′) ) Is not established, the battery unit 1 [i] can be determined not to be replaced.
  • the classification processing unit 61 does not need to perform classification processing until the individual determination unit 62 determines that any one of the battery units 1 needs to be replaced, and the individual determination unit 62 needs to replace one or more battery units 1.
  • the classification processing unit 61 performs a classification process.
  • the battery unit 1 that has been determined to be replaced by the individual determination unit 62 is referred to as a specific battery unit.
  • the classification processing unit 61 sets a group to which the specific battery unit belongs among the plurality of groups formed by the classification processing as a replacement determination target group.
  • the replacement necessity determination unit 52 selects each battery unit 1 belonging to the replacement determination target group as a target battery unit and needs to replace all battery units 1 (that is, all target battery units) belonging to the replacement determination target group. Make a decision. That is, it is determined whether the replacement is necessary collectively for the other battery units 1 whose degree of deterioration is similar to that of the specific battery unit.
  • the classification processing unit 61 does not need to classify the battery units 1 [1] to 1 [n] into three or more groups (however, classifying them into three or more groups). It is sufficient if the battery unit 1 belonging to the replacement determination target group is determined. That is, it is sufficient for the classification processing unit 61 to classify each of the battery units 1 [1] to 1 [n] into either the replacement determination target group or the group other than the replacement determination target group.
  • the classification processing method has been described in which a plurality of deterioration indexes that fall within the range of ⁇ A or ⁇ B are combined into one group.
  • the classification processing method that is, the method of classifying the degradation indexes H [1] to H [n] into a plurality of groups (in other words, the degradation indexes H [1] to H
  • the method of classifying battery units 1 [1] to 1 [n] into a plurality of groups based on [n] can be arbitrarily changed, and classification processing can be realized using known clustering.
  • the distribution range of the degradation index belonging to the i-th group is larger than the distance between the i-th and (i + 1) -th groups in the space where each degradation index is plotted. Can also grow.
  • the classification process may be realized by combining a plurality of different clustering methods. For example, as a result of classifying the degradation indexes H [1] to H [9] using the first clustering method, the degradation indexes H [1] to H [5] are assigned to the first group as shown in FIG. Assume that the classification and deterioration indexes H [6] and H [7] are classified into the second group, and the degradation indexes H [8] and H [9] are classified into the third group.
  • the degradation indexes H [1] to H [9] using the second clustering method are the first as shown in FIG. Assume that the group is classified into the first group, the degradation indices H [4] and H [5] are classified into the second group, and the degradation indices H [6] to H [9] are classified into the third group.
  • the classification boundary by the first clustering method and the classification boundary by the second clustering method are contrasted to extract a common boundary between the first and second clustering methods, and the classification is performed at the common boundary.
  • the result obtained may be the final classification result. That is, in the examples of FIGS. 13A and 13B, since there is a common boundary between the degradation indexes H [5] and H [6], finally, as shown in FIG.
  • the degradation indexes H [1] to H [5] are preferably classified into the first group and the degradation indexes H [6] to H [9] are classified into the second group.
  • the notification information related to the replacement of the plurality of target battery units is output from the notification information output unit 53.
  • the notification information output unit 53 may output notification information about the battery unit 1 other than the target battery unit (hereinafter also referred to as second notification information).
  • the battery unit 1 other than the target battery unit that is the target of the second notification information is referred to as a next replacement candidate battery unit (second target battery unit).
  • the next replacement candidate battery unit is not the battery unit 1 that is immediately determined to be replaced, but is the battery unit 1 that has a certain degree of deterioration and is determined to be replaced at a near time.
  • the second notification information is information related to replacement of the next replacement candidate battery unit, for example, information that informs the user or administrator of the battery system that it is almost time to replace the replacement candidate battery unit next time. . It is desirable to include the remaining time (or time when replacement of the next replacement candidate battery unit is required) in the second notification information until the next replacement candidate battery unit needs to be replaced.
  • the replacement necessity determination unit 52 can estimate the remaining time based on the deterioration index of the next replacement candidate battery unit.
  • the second notification information may be video information or audio information.
  • the estimated deterioration degree based on the deterioration indexes H [1] to H [9] is the same as the assumption in the first or second embodiment (see FIG. 7 or FIG. 9), and the battery units 1 [1], 1 [2 ] 1 [3], 1 [4], 1 [5], 1 [6], 1 [7], 1 [8], 1 [9].
  • the replacement necessity determination unit 52 selects the third group of battery units 1 having the next highest degree of deterioration as the next replacement candidate battery unit after the fourth group of battery units 1 as the replacement determination target group. To do.
  • the battery units 1 [6] and 1 [7] belong to the third group, the battery units 1 [6] and 1 [7] are selected as the next replacement candidate battery units.
  • the number of next replacement candidate battery units is 2, but the number of next replacement candidate battery units may be 1 or 3 or more depending on the number of battery units 1 belonging to the third group.
  • the notification information output unit 53 When the notification information output unit 53 outputs the notification information related to the replacement of the target battery units 1 [8] and 1 [9], the second notification information output unit 53 relates to the replacement of the next replacement candidate battery units 1 [6] and 1 [7]. Broadcast information is also output. However, based on the deterioration index of the battery unit 1 of the third group, if it is determined that the time when the battery unit 1 of the third group needs to be replaced is sufficiently far away, the output of the second notification information is omitted. May be. The user or administrator of the battery system also refers to the second notification information and takes into account the next replacement time (the remaining time) and the next time simultaneously with the target battery units 1 [8] and 1 [9].
  • Replacement candidate battery unit 1 [6] and 1 [7] are replaced, or next replacement candidate battery unit 1 until next replacement candidate battery unit 1 [6] and 1 [7] itself is determined to be replaced. It is possible to select whether to postpone the exchange of [6] and 1 [7]. It goes without saying that provision of such a choice is beneficial to the user or the like.
  • the replacement timing of the battery units 1 [8] and 1 [9] and the battery units 1 [6] and 1 [7] Since the replacement times are integrated into one, the replacement frequency of the battery unit is suppressed.
  • the index acquisition unit 51 can periodically acquire the degradation indexes H [1] to H [n]. That is, the index acquisition unit 51 can acquire the degradation indexes H [1] to H [n] at each of a plurality of timings. Then, the deterioration rate estimation unit 63 that estimates the deterioration rates of the battery units 1 [1] to 1 [n] based on the deterioration indexes H [1] to H [n] acquired at a plurality of timings is replaced with a necessity determination unit. 52 may be provided (see FIG. 15). The estimated deterioration rate of the battery unit 1 [1] is represented by the symbol SP [i]. It can be said that the deterioration rate estimation unit 63 is a deterioration rate abnormality determination unit that determines whether or not the deterioration rate SP [i] is abnormal.
  • the degradation rate SP [i] can be estimated based on A (provided that the maximum value of IDET [1] to IDET [n] is IDET [1] and IDET [1] is constant). Assume there is). In this case, it is estimated that the deterioration rate SP [i] increases as the increase amount J A per reference time increases.
  • the rate of degradation SP [i] is (where, V CR [1] ⁇ V CR minimum value of [n] is a V CR [1] and V CR [1] Assuming constant).
  • the amount of increase per reference time J B increases, the degradation rate SP [i] is estimated to be greater.
  • the deterioration index H [i] is the chargeable capacity H A [i], the charge required time H D [i], or the discharge required time H E [i] (see the third embodiment)
  • the deterioration index H it is possible to estimate the degradation rate SP based on the decrease amount J C per reference time [i] [i]. In this case, the larger the decrease J C per reference time, the degradation rate SP [i] is estimated to be greater.
  • the deterioration index H [i] is the SOC change rate H F [i] or the voltage change rate H G [i] (see the third embodiment)
  • the increase of the deterioration index H [i] per reference time can be estimated based on the large amount of JD . In this case, it is estimated that the deterioration rate SP [i] increases as the increase amount JD per reference time increases.
  • the reference time (for example, several days to several tens of days) described in this embodiment is basically longer than the unit time (for example, several minutes to several hours) described in the third embodiment.
  • the SOC change rate H F [i] is obtained as 2% and 3% per minute at the first and second timings, respectively, and the time length between the first and second timings matches the reference time.
  • the increase amount J D of the SOC change rate H F [i] per reference time is a value obtained by dividing (3% -2%) by the reference time.
  • the battery unit 1 [i] determines that the deterioration rate SP [i] is abnormal. Can be made. At this time, it does not matter whether or not the battery unit 1 [i] for which the replacement necessity determination is made belongs to the replacement determination target group.
  • the battery part 1 (for example, abnormal battery part 1) with a comparatively large deterioration rate can be included in replacement
  • the notification information output unit 53 outputs the notification information related to the replacement of the battery unit 1 [i] to a plurality of targets. You may make it wait until the alerting
  • the deterioration rate of the battery unit 1 is different from that of the other unit. It can be said that it is larger than that of the battery unit 1 and that such a battery unit 1 may contain some abnormality.
  • the deterioration rate estimation unit 63 monitors the change of the group to which the battery unit 1 [i] belongs based on the result of the periodic classification process, and based on the monitoring result, the deterioration rate SP [ i] may be estimated. At this time, the deterioration rate estimation unit 63 only needs to estimate the deterioration rate SP [i] in two stages, that is, determine whether the deterioration rate SP [i] is large. Since the classification process is performed based on the degradation index, the degradation rate estimation unit 63 according to the ninth example also uses the degradation indices H [1] to H [n acquired at a plurality of timings, as in the eighth example. ], It can be said that the deterioration rates SP [1] to SP [n] are estimated.
  • the estimated degree of deterioration based on the deterioration indexes H [1] to H [9] acquired at the first timing is the battery units 1 [1], 1 [2], 1 [ 7], 1 [3], 1 [4], 1 [5], 1 [6], 1 [8], 1 [9].
  • the degradation indexes H [1] to H [n] acquired at the first timing are classified into the first group, and The degradation indices H [3] to H [5] are classified into the second group, the degradation index H [6] is classified into the third group, and the degradation indices H [8] and H [9] are the first group. Suppose that it was classified into 4 groups. Next, as shown in FIG.
  • the estimated degree of deterioration based on the deterioration indexes H [1] to H [9] obtained at the second timing is the battery units 1 [1], 1 [2], 1 It is assumed that [3], 1 [4], 1 [7], 1 [5], 1 [6], 1 [8], and 1 [9] increase in order.
  • the degradation indices H [1] and H [2] are classified into the first group, and the degradation index H [3 ] To H [5] and H [7] are classified into the second group, the deterioration index H [6] is classified into the third group, and the deterioration indices H [8] and H [9] are the first group.
  • the degradation index H [1] and H [2] are classified into the first group, and the degradation index H [3 ] To H [5] and H [7] are classified into the second group, the deterioration index H [6] is classified into the third group, and the deterioration indices H [8] and H [9] are the first group.
  • the estimated deterioration degree based on the deterioration indexes H [1] to H [9] acquired at the third timing is the battery units 1 [1], 1 [2], 1 [ 3], 1 [4], 1 [5], 1 [6], 1 [7], 1 [8], 1 [9].
  • the degradation indices H [1] and H [2] are classified into the first group
  • the degradation index H [3 ] To H [5] are classified into the second group
  • the deterioration indexes H [6] and H [7] are classified into the third group
  • the deterioration indexes H [8] and H [9] are the first group.
  • the second timing is a timing after the first timing
  • the third timing is a timing after the second timing. It is assumed that the battery units 1 [1] to 1 [9] are not exchanged between the first and third timings.
  • the fourth group can be set as a replacement determination target group.
  • the group to which the battery unit 1 [7] belongs is sequentially changed from the first group to the second group and the third group having a higher degree of deterioration.
  • the deterioration rate estimating unit 63 determines the deterioration rate. It is determined that SP [7] is large. If the above transition is not detected although it is different from the situation of FIGS. 16A to 16C, it is determined that the deterioration rate SP [7] is not large. Note that determining whether or not the deterioration rate SP [i] is large can be said to determine whether or not the deterioration rate SP [i] is abnormal.
  • the replacement necessity determination unit 52 In [7] it is possible to determine whether or not replacement is necessary.
  • the battery part 1 for example, abnormal battery part 1 with a comparatively large deterioration rate can be included in replacement
  • the notification information output unit 53 outputs the notification information related to the replacement of the battery unit 1 [7] to a plurality of targets. You may make it wait until the notification information regarding replacement of the battery units (battery units 1 [8] and 1 [9] in the examples of FIGS. 16 (a) to 16 (c)) is output (that is, those Two outputs may be performed simultaneously). This also reduces the replacement frequency of the battery unit.
  • the battery unit 1 in which the replacement necessity determination is made using the estimation result of the deterioration rate estimation unit 63 is the group having the next highest degree of deterioration after the replacement determination target group (in the examples of FIGS. 16A to 16C).
  • the battery unit 1 may be limited to the (third group). This is because even if the deterioration rate of the battery unit 1 [i] is large, if the degree of deterioration of the battery unit 1 [i] is small, there is little need to immediately replace the battery unit 1 [i].
  • All or part of the battery system shown in FIG. 2 can be mounted on various other systems and devices.
  • a mobile body electric vehicle, ship, aircraft, elevator, etc.
  • It may be mounted on a walking robot or the like) or an electronic device (personal computer, portable terminal, etc.), or may be incorporated in a power system of a house or factory.
  • the main control unit 11 or the battery replacement determination device 50 can be configured by hardware or a combination of hardware and software.
  • a function realized using software may be described as a program, and the function may be realized by executing the program on a program execution device (for example, a computer).

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Abstract

 電池システムには、二次電池から成るn個の電池部が設けられている。指標取得部(51)は、電池部ごとに、電池部の状態又は特性に応じた指標であって電池部の劣化度合いに依存する劣化指標を取得する。交換要否判定部(52)は、n個の電池部に対して取得された劣化指標(H[1]~H[n])に基づき、n個の電池部の中から複数の対象電池部を選択するとともに複数の対象電池部の交換要否を一括して判定する。この際、劣化指標(H[1]~H[n])に基づき、劣化度合いが比較的大きいと推定される電池部を複数の対象電池部に含めるようにする。

Description

電池交換判定装置
 本発明は、電池の交換に関わる判定を行う電池交換判定装置に関する。
 1以上の二次電池から成る電池部(電池パック)は、充電及び放電の繰り返しによって劣化してゆく。電池部を利用する多くの機器において、電池部が一定以上劣化した場合、劣化した電池を新品の電池部と交換することが求められる。電池交換判定装置は、電池部の劣化度合いに依存する何らかの指標を取得し、取得指標に従って電池部の交換要否を判定することができる。電池部の劣化度合いに依存する指標は、例えば、電池部の満充電容量(定格容量との対比における現時点の満充電容量)である(下記特許文献1参照)。
特開2002-247773号公報
 ところで、比較的大きな電力を扱う電池システム(蓄電システム)では、複数の電池部(電池パック)が組み合わせて用いられることがある。電池システムに組み込まれた全ての電池部を常に一括して交換するという方法も考えられるが、経済性等を優先し、劣化が一定以上進行した電池部のみ順次交換してゆくという方法も考えられる。
 但し、後者の方法を採用する場合、前者の方法と比べて、一定期間内に必要な交換の作業回数が増大しがちになる。例えば、第1電池部の交換が必要と判断されて第1電池部の交換作業を行った後、1週間後に、第2電池部の交換が必要と判断され、更に1週間後に、第3電池部の交換が必要と判断された場合、2週間の間に3回の交換作業が必要になる。電池部の交換頻度(交換作業の頻度)が多いことは、電池システムのユーザ又は管理者にとって好ましいものではない。
 そこで本発明は、電池部の交換頻度の抑制に寄与する電池交換判定装置を提供することを目的とする。
 本発明に係る電池交換判定装置は、各々が1以上の二次電池から成る複数の電池部に対する電池交換判定装置であって、前記電池部ごとに当該電池部の状態又は特性に応じた指標を取得する指標取得部と、前記複数の電池部に対して取得された複数の指標に基づき、前記複数の電池部の中から複数の対象電池部を選択するとともに前記複数の対象電池部の交換要否を一括して判定する交換要否判定部と、を備えたことを特徴とする。
 本発明によれば、電池部の交換頻度の抑制に寄与する電池交換判定装置を提供することが可能である。
本発明の実施形態に係る電池ユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係る電池システムの概略全体構成図である。 本発明の実施形態に係る電池ユニットの構成図である。 図2の主制御部に電池交換判定装置が設けられる様子を示した図である。 本発明の実施形態に係る電池交換判定装置の内部ブロック図である。 本発明の第1実施例に係り、複数の電池部の接続状態を示す図である。 本発明の第1実施例に係り、電流値の分布状態を示す図である。 本発明の第2実施例に係り、複数の電池部の接続状態を示す図である。 本発明の第2実施例に係り、変化率の分布状態を示す図である。 本発明の第4実施例に係る交換要否判定部の内部ブロック図である。 本発明の第5実施例に係る交換要否判定部の内部ブロック図である。 本発明の第6実施例に係る分類処理を説明するための図である。 (a)~(c)は、本発明の第6実施例に係る分類処理を説明するための図である。 本発明の第7実施例に係り、劣化指標の分布状態を示す図である。 本発明の第8実施例に係る交換要否判定部の内部ブロック図である。 (a)~(c)は、本発明の第9実施例に係り、第1~第3タイミングにおける劣化指標の分布状態を示す図である。
 以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
 図1は、本実施形態に係る電池ユニットBUの構成図である。電池ユニットBUは、1以上の二次電池から成る電池部1を備える。電池部1を形成する二次電池は、任意の種類の二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。電池部1を形成する二次電池の個数は1でも良いが、本実施形態では、電池部1が直列接続された複数の二次電池から成るものとする。但し、電池部1に含まれる二次電池の一部又は全部は、並列接続された複数の二次電池であっても良い。電池部1において、直列接続された複数の二次電池の内、最も高電位側に位置する二次電池の正極は正側端子4に接続され、最も低電位側に位置する二次電池の負極は負側端子5に接続される。正側端子4及び負側端子5は電池ユニットBUにおける1対の入出力端子に接続され、1対の入出力端子を介して電池部1の充電及び放電が成される。
 電池ユニットBUには、更に電圧測定器2及び電流測定器3が設けられる。電圧測定器2は、電池部1の出力電圧、即ち、負側端子5の電位を基準とした正側端子4及び負側端子5間の電圧を測定する。電圧測定器2による電池部1の出力電圧の測定値を記号VDETにて表す。電流測定器3は、正側端子4を介して流れる電流を測定する。電流測定器3による電流の測定値を記号IDETにて表す。正側端子4を介して流れる電流は、その向きによって電池部1の放電電流と充電電流に分類され、正側端子4を介して流れる電流が放電電流である場合と充電電流である場合とで、測定電流値IDETの極性は互いに異なる。尚、電圧測定器2及び電流測定器3は、電池ユニットBUの外部に設けられていても構わない。また、本実施形態において、放電及び充電とは、特に記述なき限り電池部1の放電及び充電を意味する。
 図2は、本実施形態に係る電池システムの概略全体構成図である。電池システムは、図2に示される部位の全て又は一部を含んで形成される。
 主制御部11は、マイクロコンピュータ等から成り、電池ブロック12の充放電制御、スイッチング回路13のスイッチング制御、ブレーカ14の動作制御などを成す。
 電池ブロック12は、n個の電池ユニットBUから或る。nは2以上の整数である。電池ブロック12におけるn個の電池ユニットBUを記号BU[1]~BU[n]によって表す。電池ユニットBU[1]~BU[n]の内部構成を互いに異ならせることも可能であるが、本実施形態では、電池ユニットBU[1]~BU[n]は互いに同じ電池ブロックであるとする(従って、電池ユニットBU[1]~BU[n]におけるn個の電池部1は互いに同じ構成を有している)。電池ユニットBU[1]~BU[n]の内、全部又は一部は互いに並列又は直列接続されてもよい。
 また、図3に示す如く、電池ユニットBU[i]の電池部1、電圧測定器2、電流測定器3、正側端子4及び負側端子5を、夫々、符号1[i]、2[i]、3[i]、4[i]及び5[i]によって表し、電圧測定器2[i]による測定電圧値VDET及び電流測定器3[i]による測定電流値IDETを夫々記号VDET[i]及びIDET[i]によって表す(iは整数)。測定電圧値VDET[1]~VDET[n]及び測定電流値IDET[1]~IDET[n]は、電池ユニットBU[1]~BU[n]から主制御部11に伝達される。
 スイッチング回路13は、スイッチング素子から成り、主制御部11による制御の下、AC/DCコンバータ16及び電池ブロック12間の接続又は非接続、AC/DCコンバータ16及びDC/ACインバータ17間の接続又は非接続、及び、電池ブロック12及びDC/ACインバータ17間の接続又は非接続を切り換える。スイッチング回路13は、主制御部11による制御の下、AC/DCコンバータ16及び電池ブロック12を接続することでAC/DCコンバータ16の出力電力にて電池ユニットBU[1]~BU[n]内の各電池部1を充電することができ、電池ブロック12及びDC/ACインバータ17間を接続することで電池ユニットBU[1]~BU[n]内の各電池部1を放電させることができる。
 ブレーカ14は、電池ブロック12及びスイッチング回路13間に直列に介在する機械式リレー等から成り、必要なときに電池ブロック12及びスイッチング回路13間の接続を遮断する。以下の説明では、特に記述なき限り、電池ブロック12及びスイッチング回路13間の接続は維持されているものとする。記憶部15は、半導体メモリ又は磁気ディスク等から成るメモリである。主制御部11は、任意の情報を記憶部15に記憶させることが可能であると共に、記憶部15に記憶された任意の情報を任意のタイミングで読み出すことが可能である。記憶部15は、インターネット網等の通信網を介して主制御部11に接続されていても良い。
 交流電力源21は、例えば商用交流電源であり、所定の周波数及び電圧値を有する交流電力を出力する。AC/DCコンバータ16は、交流電力源21からの交流電力を直流電力に変換して出力する。スイッチング回路13のスイッチング素子の接続状態に依存して、AC/DCコンバータ16からの出力直流電力及び/又は電池ブロック12の放電による直流電力はDC/ACインバータ17に供給される。DC/ACインバータ17は、供給された直流電力を交流電力に変換して、得られた交流電力を負荷22に供給する。
 尚、DC/ACインバータ17及び負荷22に代えて或いはDC/ACインバータ17及び負荷22に加えて、直流電力にて駆動する直流負荷(不図示)をスイッチング回路13に接続し、直流負荷を各電池部1の放電電力等で駆動するようにしても良い。また、交流電力源21及びAC/DCコンバータ16に代えて或いは交流電力源21及びAC/DCコンバータ16に加えて、直流電力を出力する直流電力源(不図示;例えば太陽電池)をスイッチング回路13に接続し、直流電力源の出力直流電力にて各電池部1の充電等を成しても良い。
 図4に示す如く、主制御部11は、電池ユニットBU[1]~BU[n]内の各電池部1の交換要否を判定する電池交換判定装置50を備える。図5に示す如く、電池交換判定装置50は、指標取得部51、交換要否判定部52及び報知情報出力部53を備える。尚、電池ユニットBU[i]内の電池部1の交換を電池ユニットBU[i]の交換と読み替えてもよい。
 指標取得部51は、電池部1ごとに電池部1の状態又は特性に応じた指標を取得する。電池ブロック12における電池部1の個数はn個であるため、1回の取得動作あたり、n個の指標を取得することができる。後述の説明から明らかとなるが、この指標は電池部1の劣化度合いに依存するため、それを劣化指標と呼ぶことも可能である。電池部1[i]に対して取得された劣化指標を記号H[i]によって表す。
 交換要否判定部52は、指標取得部51によって取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づき各電池部1の交換要否を判定する。電池部1[1]~1[n]の夫々は、電池ブロック12に対して個別に着脱可能であり、電池部1[i]の交換とは、電池ブロック12に装着されている電池部1[i]を電池ブロック12から取り外し、新たな電池部1を電池部1[i]として電池ブロック12に装着する作業を指す。周知の如く、電池部1は充電及び放電の繰り返しによって劣化してゆく。交換要否判定部52は、劣化指標H[1]~H[n]に基づき各電池部1の劣化度合いを推定することができ、劣化度合いが相応に大きい電池部1に対して交換が必要であると判定することができる。
 報知情報出力部53は、電池部1[i]の交換が必要であると判定された場合、電池部1[i]の交換に関わる報知情報を出力する。電池部1[i]の交換に関わる報知情報は、例えば、電池部1[i]の交換を要求する情報又は電池部1[i]の交換の必要性を訴える情報である。報知情報は映像情報でも音声情報でも良い。電池システムのユーザ又は管理者は、電池部1[i]の交換に関わる報知情報に応じた映像出力、音声出力又は発光ダイオードの発光等を介し、電池部1[i]の交換の必要性を認識することができる。
 特徴的な機能として、交換要否判定部52は、複数の電池部1に対して取得された複数の劣化指標に基づき、複数の電池部1の中から複数の対象電池部を選択して複数の対象電池部の交換要否を一括して判定する機能を持つ。この際、交換要否判定部52は、複数の劣化指標に基づき各電池部1の劣化度合いを推定し、劣化度合いが比較的大きいと推定される電池部1を複数の対象電池部に含める一方で、劣化度合いが比較的小さいと推定される電池部1を複数の対象電池部から除外することができる。
 以下、電池交換判定装置50の具体的な動作例若しくは構成例、又は、それらに関連する技術を、第1~第9実施例において説明する。矛盾なき限り、第1~第9実施例の内、何れかの実施例に記載した事項を他の実施例に適用しても良い。
<<第1実施例>>
 第1実施例を説明する。第1実施例では、電池ユニットBU[1]~BU[n]が、図6に示す如く互いに並列接続されており、結果、電池部1[1]~1[n]が互いに並列接続されていることを想定する。尚、並列接続された電池ユニットBU[1]~BU[n]以外の電池ユニットBUが、更に電池ブロック12に含まれていても構わない。第1実施例では、n=9であると仮定する。
 電池部1[1]~1[n]が互いに並列接続されているため、電池部1[1]~1[n]の出力電圧は当然同じである。そして、電池部1[1]~1[n]が同じ特性(劣化状態を含む)を有しておれば、同じ電流値を有する充電電流又は放電電流が電池部1[1]~1[n]に流れる。しかしながら、何れかの電池部1が他の電池部1に比べて劣化すると、劣化度合いの大きな電池部1の内部抵抗が他の電池部1のそれよりも大きくなり、電池部1[1]~1[n]の電流値間に無視できない程度の差が生じる。
 このように、電池部1[1]~1[n]が並列接続されている場合、電池部1[1]~1[n]の電流値は電池部1[1]~1[n]の劣化度合いに依存する。故に、第1実施例において、指標取得部51は、電池部1[1]~1[n]の測定電流値IDET[1]~IDET[n]を劣化指標H[1]~H[n]として取得する。尚、説明の便宜上、第1実施例の説明を含む以下の説明において、全ての測定電流値IDET[i]の極性は正であるとする。IDET[i]は、電池部1[i]の放電又は充電の電流値の大きさであると考えてもよい。
 交換要否判定部52は、同一のタイミングで測定された電流値IDET[1]~IDET[9]を複数の群に分類する。この際、交換要否判定部52は、電流値IDET[1]~IDET[9]の内、所定の大きさΔεを有する所定の範囲内に収まる電流値が同じ群に属するように分類を行う(Δε>0)。今、図7に示す如く、不等式“IDET[1]>IDET[2]>IDET[3]>IDET[4]>IDET[5]>IDET[6]>IDET[7]>IDET[8]>IDET[9]”が成立し、更に不等式“IDET[1]-IDET[3]<Δε”、“IDET[1]-IDET[4]>Δε”、“IDET[4]-IDET[5]>Δε”、“IDET[5]-IDET[6]>Δε”及び“IDET[6]-IDET[9]<Δε”が成立していることを想定する。また、任意の整数iに対し、第i群に属する電流値は第(i+1)群に属する電流値よりも大きいものとする。そうすると、電流値IDET[1]~IDET[3]は第1群に分類され、電流値IDET[4]は第2群に分類され、電流値IDET[5]は第3群に分類され、電流値IDET[6]~IDET[9]は第4群に分類される。
 交換要否判定部52は、第1~第4群への分類後、夫々の群の代表値(統計量)を特定する。注目した1つの群に1つの電流値しか属していない場合、その注目した群の代表値は、当該群に属する1つの電流値そのものである。従って、第2及び第3群の代表値は、夫々、電流値IDET[4]及びIDET[5]である。注目した1つの群に2以上の電流値が属している場合、当該群に属する2以上の電流値の平均値、中間値、最大値又は最小値を、その注目した群の代表値として求めることができる。qが2以上の奇数である場合、q個の電流値の中間値とは、q個の電流値の内、((q/2)+0.5)番目に大きい電流値を指す。qが2以上の偶数である場合、q個の電流値の中間値とは、q個の電流値の内、(q/2)番目に大きい電流値を指す(但し、((q/2)+1)番目に大きい電流値を中間値とみなしても良い)。何れにせよ、注目した1つの群に2以上の電流値が属している場合、その2以上の電流値における最大値及び最小値間の値が、注目した1つの群の代表値として求められる。
 交換要否判定部52は、電流値IDET[i]を第j群に分類した場合、電流値IDET[i]に対応する電池部1[i]も第j群に分類されたと判断する(jは整数)。即ち、電流値IDET[i]の第j群への分類と、電池部1[i]の第j群への分類は等価である。
 第1~第4群の代表値を、夫々、IREP[1]~IREP[4]にて表す。交換要否判定部52は、代表値IREP[1]~IREP[4]を設定した後、第1群の代表値IREP[1]と、他の群の代表値IREP[2]~IREP[4]とを対比することにより、第2、第3又は第4群に属する各電池部1の交換要否を判定することができる。この際、交換要否判定部52は、第1~第4群の内、劣化度合いが最も大きいと推定される群を交換判定対象群として設定し、交換判定対象群に属する各電池部1の交換要否を判定するとよい。
 電流値IDET[i]が電流値IDET[j]よりも小さい場合、交換要否判定部52は、電池部1[i]の劣化度合いが電池部1[j]のそれよりも大きいと推定することができる。従って、交換要否判定部52によって劣化度合いが最も大きいと推定される群は第4群である。交換要否判定部52は、電池部1[1]~1[9]の中から交換判定対象群(第4群)に属する複数の対象電池部(1[6]~1[9])を選択し、複数の対象電池部の交換要否を一括して判定することができる。
 具体的には、交換要否判定部52は、下記式(A1)の成立時に、第i群に属する全ての電池部1に対して交換必要判定を成し、下記式(A1)の不成立時には、第i群に属する全ての電池部1に対して交換不要判定を成す。交換必要判定又は交換不要判定を電池部1に対して成す処理を交換要否判定処理と呼ぶ。交換判定対象群が第4群である場合、式(A1)におけるiは4である。尚、iに2又は3を代入した上で、式(A1)を用いた交換要否判定処理を成すことも可能である。式(A1)及び後述の任意の式において、不等号“≧”又は“≦”を夫々不等号“>”又は“<”に変更しても良い。
 |IREP[1]-IREP[i]|≧TH        …(A1)
 THは正の値を持つ所定の電流値である。電流値THは、予め定められた固定値であっても良いし、電池部1[1]~1[n]のSOC、測定電圧値VDET及び温度等に応じて変化する可変値であっても良い。電池部1[i]のSOC(state of charge)とは、電池部1[i]が満充電状態であるときの電池部1[i]の蓄電容量に対する、電池部1の実際の残容量の割合を指す。尚、式(A1)を用いる場合、代表値IREP[1]及びIREP[i]間の差を用いて交換要否判定処理が成されるが、代表値IREP[1]及びIREP[i]間の比を用いて交換要否判定処理を成すようにしてもよい。
 電池部1[i]に対して交換必要判定を成すとは、電池部1[i]の交換が必要であると判定することを意味し、電池部1[i]に対して交換不要判定を成すとは、電池部1[i]の交換が不要であると判定することを意味する。従って、電池部1[6]~1[9]に対して交換必要判定が成されると、報知情報出力部53は、電池部1[6]~1[9]の交換に関わる報知情報を出力する。これにより、電池システムのユーザ又は管理者は電池部1[6]~1[9]の交換の必要性を認識することができる。
 例えば、電流値IDET[1]と他の電流値との差分値を算出し、差分値が所定値以上に達した電池部1(電池部1[1]以外の電池部1)に対して、順次、交換必要判定を成すという方法も考えられる。但し、この方法では、電池部1[9]、1[8]、1[7]及び1[6]に対する交換必要判定が互いに異なるタイミングで順次成され、結果、電池部1[9]、1[8]、1[7]及び1[6]の交換を4回に分けて行う必要が生じうる。第1実施例では、Δεの範囲内の電流値が1つの群にまとめられ、群全体に対して交換要否判定処理が成されるため、頻繁な電池部交換を抑制することが可能となる。
 尚、電流値IDET[1]~IDET[9]の分類及びそれに従った電池部1[1]~1[9]の分類の方法は、上記説明に限定されない。例えば、上記不等式 “IDET[1]-IDET[4]>Δε”の代わりに不等式“IDET[3]-IDET[4]>Δε”を想定することも可能であるし、電流値IDET[1]~IDET[9]に対して任意のクラスタリングを行うことで電流値IDET[1]~IDET[9]を複数の群に分類することもできる。クラスタリングは、例えば、公知のクラスタリング手法(例えば、神嶌 敏弘,“データマイニング分野のクラスタリング手法(1)-クラスタリングを使ってみよう!-”,人工知能学会誌, vol.18, no.1, pp.59-65 (2003))で実現できるため、ここでの詳細な説明は省略する。
<<第2実施例>>
 第2実施例を説明する。第2実施例では、電池ユニットBU[1]~BU[n]に含まれる電池ユニットBU[1]~BU[n]が、図8に示す如く互いに直列接続されており、結果、電池部1[1]~1[n]が互いに直列接続されていることを想定する。尚、直列接続された電池ユニットBU[1]~BU[n]以外の電池ユニットBUが、更に電池ブロック12に含まれていても構わない。第2実施例でも、n=9であると仮定する。
 電池部1[1]~1[n]が互いに直列接続されているため、電池部1[1]~1[n]の充電又は放電電流は当然同じである。そして、電池部1[1]~1[n]が同じ特性(劣化状態を含む)を有しておれば、電池部1[1]~1[n]のSOCは互いに同じであると共に、電池部1[1]~1[n]の充電又は放電時における電池部1[1]~1[n]のSOCの変化率は互いに同じであり、結果、電池部1[1]~1[n]の充電又は放電時における電池部1[1]~1[n]の出力電圧の変化率は互いに同じである。しかしながら、例えば、電池部1[2]の劣化度合いが電池部1[1]よりも大きい場合、電池部1[2]の満充電容量が電池部1[1]のそれよりも小さくなるため、電池部1[1]及び1[2]の充電又は放電時における電池部1[2]のSOCの変化率は電池部1[1]のそれよりも大きくなり、結果、電池部1[1]及び1[2]の充電又は放電時における電池部1[2]の出力電圧の変化率は電池部1[1]のそれよりも大きくなる。
 このように、電池部1[1]~1[n]が直列接続されている場合、電池部1[1]~1[n]の出力電圧の変化率は電池部1[1]~1[n]の劣化度合いに依存する。故に、第2実施例において、指標取得部51は、電池部1[1]~1[n]の出力電圧の変化率を劣化指標H[1]~H[n]として取得する。電池部1[i]の出力電圧の変化率を記号VCR[i]によって表す。指標取得部51は、電池部1[i]に充電又は放電が成されている期間中の第1及び第2タイミングに測定電圧値VDET[i]を取得し、第1及び第2タイミングの測定電圧値VDET[i]の差の絶対値VDFF[i]を求め、絶対値VDFF[i]を第1及び第2タイミング間の時間差ΔTで割ることにより電池部1[i]の出力電圧の変化率VCR[i]を求めることができる(即ち、VCR[i]=VDFF[i]/ΔT)。指標取得部51は、このような変化率VCR[i]を求める処理を、電池部1ごとに行うことができる。
 交換要否判定部52は、同一のタイミングで計測された変化率VCR[1]~VCR[9]を複数の群に分類する。この際、交換要否判定部52は、変化率VCR[1]~VCR[9]の内、所定の大きさΔεを有する所定の範囲内に収まる変化率が同じ群に属するように分類を行う(Δε>0)。今、図9に示す如く、不等式“VCR[1]<VCR[2]<VCR[3]<VCR[4]<VCR[5]<VCR[6]<VCR[7]<VCR[8]<VCR[9]”が成立し、更に不等式“VCR[1]-VCR[3]<Δε”、“VCR[1]-VCR[4]>Δε”、“VCR[4]-VCR[5]>Δε”、“VCR[5]-VCR[6]>Δε”及び“VCR[6]-VCR[9]<Δε”が成立していることを想定する。また、任意の整数iに対し、第i群に属する変化率は第(i+1)群に属する変化率よりも小さいものとする。そうすると、変化率VCR[1]~VCR[3]は第1群に分類され、変化率IDET[4]は第2群に分類され、変化率VCR[5]は第3群に分類され、変化率VCR[6]~VCR[9]は第4群に分類される。
 交換要否判定部52は、第1~第4群への分類後、夫々の群の代表値(統計量)を特定する。注目した1つの群に1つの変化率しか属していない場合、その注目した群の代表値は、当該群に属する1つの変化率そのものである。従って、第2及び第3群の代表値は、夫々、変化率VCR[4]及びVCR[5]である。注目した1つの群に2以上の変化率が属している場合、当該群に属する2以上の変化率の平均値、中間値、最大値又は最小値を、その注目した群の代表値として求めることができる。qが2以上の奇数である場合、q個の変化率の中間値とは、q個の変化率の内、((q/2)+0.5)番目に大きい変化率を指す。qが2以上の偶数である場合、q個の変化率の中間値とは、q個の変化率の内、(q/2)番目に大きい変化率を指す(但し、((q/2)+1)番目に大きい変化率を中間値とみなしても良い)。何れにせよ、注目した1つの群に2以上の変化率が属している場合、その2以上の変化率における最大値及び最小値間の値が、注目した1つの群の代表値として求められる。
 交換要否判定部52は、変化率VCR[i]を第j群に分類した場合、変化率VCR[i]に対応する電池部1[i]も第j群に分類されたと判断する(jは整数)。即ち、変化率VCR[i]の第j群への分類と、電池部1[i]の第j群への分類は等価である。
 第1~第4群の代表値を、夫々、VREP[1]~VREP[4]にて表す。交換要否判定部52は、代表値VREP[1]~VREP[4]を設定した後、第1群の代表値VREP[1]と、他の群の代表値VREP[2]~VREP[4]とを対比することにより、第2、第3又は第4群に属する各電池部1の交換要否を判定することができる。この際、交換要否判定部52は、第1~第4群の内、劣化度合いが最も大きいと推定される群を交換判定対象群として設定し、交換判定対象群に属する各電池部1の交換要否を判定するとよい。
 変化率VCR[i]が変化率VCR[j]よりも大きい場合、交換要否判定部52は、電池部1[i]の劣化度合いが電池部1[j]のそれよりも大きいと推定することができる。従って、交換要否判定部52によって劣化度合いが最も大きいと推定される群は第4群である。交換要否判定部52は、電池部1[1]~1[9]の中から交換判定対象群(第4群)に属する複数の対象電池部(1[6]~1[9])を選択し、複数の対象電池部の交換要否を一括して判定することができる。
 具体的には、交換要否判定部52は、下記式(B1)の成立時に、第i群に属する全ての電池部1に対して交換必要判定を成し、下記式(B1)の不成立時には、第i群に属する全ての電池部1に対して交換不要判定を成す。交換判定対象群が第4群である場合、式(B1)におけるiは4である。尚、iに2又は3を代入した上で、式(B1)を用いた交換要否判定処理を成すことも可能である。
 |VREP[1]-VREP[i]|≧TH        …(B1)
 THは正の値を持つ所定の変化率である。変化率THは、予め定められた固定値であっても良いし、電池部1[1]~1[n]のSOC、測定電圧値VDET、測定電流値IDET及び温度等に応じて変化する可変値であっても良い。尚、式(B1)を用いる場合、代表値VREP[1]及びVREP[i]間の差を用いて交換要否判定処理が成されるが、代表値VREP[1]及びVREP[i]間の比を用いて交換要否判定処理を成すようにしてもよい。
 電池部1[6]~1[9]に対して交換必要判定が成されると、報知情報出力部53は、電池部1[6]~1[9]の交換に関わる報知情報を出力する。これにより、電池システムのユーザ又は管理者は電池部1[6]~1[9]の交換の必要性を認識することができる。
 例えば、変化率VCR[1]と他の変化率との差分値を算出し、差分値が所定値以上に達した電池部1(電池部1[1]以外の電池部1)に対して、順次、交換必要判定を成すという方法も考えられる。但し、この方法では、電池部1[9]、1[8]、1[7]及び1[6]に対する交換必要判定が互いに異なるタイミングで順次成され、結果、電池部1[9]、1[8]、1[7]及び1[6]の交換を4回に分けて行う必要が生じうる。第2実施例では、Δεの範囲内の変化率が1つの群にまとめられ、群全体に対して交換要否判定処理が成されるため、頻繁な電池部交換を抑制することが可能となる。
 尚、変化率VCR[1]~VCR[9]の分類及びそれに従った電池部1[1]~1[9]の分類の方法は、上記説明に限定されない。例えば、上記不等式 “VCR[1]-VCR[4]>Δε”の代わりに不等式“VCR[3]-VCR[4]>Δε”を想定することも可能であるし、変化率VCR[1]~VCR[9]に対して任意のクラスタリングを行うことで変化率VCR[1]~VCR[9]を複数の群に分類することもできる。
<<第3実施例>>
 第3実施例を説明する。上述の第1実施例では、電流値IDET[1]~IDET[n]が劣化指標H[1]~H[n]として取得され、上述の第2実施例では、出力電圧の変化率VCR[1]~VCR[n]が劣化指標H[1]~H[n]として取得されている。
 そして、交換要否判定部52は、複数の電池部に対する複数の劣化指標(IDET[1]~IDET[n]又はVCR[1]~VCR[n])に基づき、複数の電池部の中から複数の対象電池部(1[6]~1[9])を選択して複数の対象電池部の交換要否を一括して判定している。この際、交換要否判定部52は、複数の劣化指標(IDET[1]~IDET[n]又はVCR[1]~VCR[n])に基づく分類処理により、劣化度合いが比較的大きいと推定される電池部1(第1又は第2実施例において電池部1[6]~1[9])を複数の対象電池部に含める一方で、劣化度合いが比較的小さいと推定される電池部1(第1又は第2実施例において電池部1[1]~1[5])を複数の対象電池部から除外している。分類処理は、第1又は第2実施例で述べたような、劣化指標に基づき複数の電池部1を複数の群へ分類する処理である。
 劣化指標H[1]~H[n]は、第1又は第2実施例で述べたものに限定されず、指標取得部51は、電池部1[i]の劣化度合いに依存する任意の指標を劣化指標H[i]として取得することができる。尚、後述の劣化指標を用いる際、特に記述なき限り、電池ユニットBU[1]~BU[n]に含まれる電池ユニットBU[1]~BU[n]の接続状態は任意である。即ち、電池ユニットBU[1]~BU[n]は、互いに並列接続されていても良いし、或いは、互いに直列接続されていても良いし、或いは、スイッチ等を介して互いに絶縁されていてもよい。
 第1に、指標取得部51は、電池部1[i]の蓄電可能容量H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]の劣化度合いが大きくなるにつれて、通常、蓄電可能容量H[i]は減少するからである。従って、交換要否判定部52は、電池部1[i]の定格容量を基準として、蓄電可能容量H[i]が小さいほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。
 指標取得部51は、公知の容量学習処理を用いて蓄電可能容量H[i]を算出することができる。例えば、容量学習処理では、電池部1[i]が満充電状態になっている状態を起点として電池部1[i]が放電終止状態になるまで電池部1[i]を放電させ、その放電過程における電池部1[i]の放電電気量を蓄電可能容量H[i]として取得する。或いは例えば、容量学習処理では、電池部1[i]が放電終止状態になっている状態を起点として電池部1[i]が満充電状態になるまで電池部1[i]を充電させ、その充電過程における電池部1[i]の充電電気量を蓄電可能容量H[i]として取得する。
 尚、本明細書において、満充電状態及び放電終止状態とは、電池システムの設計者(出願人及び発明者を含む)が定めた電池部1の特定の状態を指す。電池部1が満充電状態に至った後、更に電池部1を安全に充電することができるかもしれないが、過充電に対する余裕を見て、設計者は満充電状態を定義することができる。同様に、電池部1が放電終止状態に至った後、更に電池部1を安全に放電させることができるかもしれないが、過放電に対する余裕を見て、設計者は放電終止状態を定義することができる。
 第2に、指標取得部51は、電池部1[i]の使用時間H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]を使用時間H[i]が長くなるにつれて、電池部1[i]の劣化度合いが大きくなるからである。従って、交換要否判定部52は、使用時間H[i]が長いほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。交換要否判定部52は、電池部1[i]が前回に交換された時点からの経過時間を使用時間H[i]として求めることができる。或いは、交換要否判定部52は、電池部1[i]が前回に交換されてから、電池部1[i]の充電が成された累積時間と電池部1[i]の放電が成された累積時間を計測し、それら2つの累積時間の合計時間を使用時間H[i]として求めてもよい。
 第3に、指標取得部51は、電池部1[i]の使用回数H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]を使用回数H[i]が増大するにつれて、電池部1[i]の劣化度合いが大きくなるからである。従って、交換要否判定部52は、使用回数H[i]が大きいほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。電池部1[i]は、充電された後に放電されるというサイクルを繰り返す。電池部1[i]が前回に交換された時点を起点として、当該サイクルが電池部1[i]に繰り返された回数を使用回数H[i]とみなすことができる。例えば、電池部1[i]の残容量又はSOCが、所定の下限値を下回った後に、所定の上限値を上回り、更にその後、再度所定の下限値を下回ったときに、上記サイクルを1回経たと考えてもよい(即ち、使用回数H[i]としてのサイクル回数を1だけ増加させてもよい)。或いは例えば、電池部1[i]の充電量と放電量の和が電池部1[i]の蓄電可能容量に到達した場合に、使用回数H[i]を1だけ増加させても良く、電池部1が使われるシステムの使用状況などに応じて使用回数H[i]のカウント方法を任意に定めれば良い。
 第4に、指標取得部51は、電池部1[i]の充電所要時間H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]のSOCが所定値SOCである状態を起点として、電池部1[i]を所定規則に沿って充電することにより(単純には例えば、電池部1[i]を一定電流で充電することにより)電池部1[i]のSOCが所定値SOCに達する(SOC<SOC)。この充電過程において、電池部1[i]のSOCが所定値SOCから所定値SOCに達するまでにかかった時間を、充電所要時間H[i]とみなすことができる。電池部1[i]の劣化が進行するにつれて、電池部1[i]の蓄電可能容量が減少するため充電所要時間H[i]は減少する。従って、交換要否判定部52は、充電所要時間H[i]が短いほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。
 第5に、指標取得部51は、電池部1[i]の放電所要時間H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]のSOCが所定値SOCである状態を起点として、電池部1[i]を所定規則に沿って放電させることにより(単純には例えば、電池部1[i]を一定電流で放電させることにより)電池部1[i]のSOCが所定値SOCに達する。この放電過程において、電池部1[i]のSOCが所定値SOCから所定値SOCに達するまでにかかった時間を、放電所要時間H[i]とみなすことができる。電池部1[i]の劣化が進行するにつれて、電池部1[i]の蓄電可能容量が減少するため放電所要時間H[i]は減少する。従って、交換要否判定部52は、放電所要時間H[i]が短いほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。
 第6に、指標取得部51は、電池部1[i]のSOC変化率H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]が所定規則に沿って充電又は放電される過程(単純には例えば、電池部1[i]を一定電流で充電又は放電される過程)において、電池部1[i]のSOCの変化率を、SOC変化率H[i]として取得することができる。電池部1[i]の充電過程におけるSOC変化率H[i]は、単位時間当たりの電池部1[i]のSOC上昇率であり、電池部1[i]の放電過程におけるSOC変化率H[i]は、単位時間当たりの電池部1[i]のSOC下降率である。電池部1[i]の劣化が進行するにつれて、電池部1[i]の蓄電可能容量が減少するためSOC変化率H[i]は増大する。従って、交換要否判定部52は、SOC変化率H[i]が大きいほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。
 第7に、指標取得部51は、電池部1[i]の電圧変化率H[i]を劣化指標H[i]として取得しても良い。電池部1[i]が所定規則に沿って充電又は放電される過程(単純には例えば、電池部1[i]を一定電流で充電又は放電される過程)において、電池部1[i]の出力電圧の変化率を、電圧変化率H[i]として取得することができる。電池部1[i]の充電過程における電圧変化率H[i]は、単位時間当たりの電池部1[i]の出力電圧の上昇率であり、電池部1[i]の放電過程における電圧変化率H[i]は、単位時間当たりの電池部1[i]の出力電圧の下降率である。電池部1[i]の劣化が進行するにつれて、電池部1[i]の蓄電可能容量が減少する。また特に、電池部1がリチウムイオン電池から成る場合、少なくとも通常の劣化条件下においては、電池部1の劣化度合いに依存せず電池部1の出力電圧(開放出力電圧)とSOCの関係が略一定に保たれるという特徴がある。故に、電池部1[i]の劣化が進行するにつれて電池部1[i]の蓄電可能容量が減少すると電圧変化率H[i]は増大する。結果、交換要否判定部52は、電圧変化率H[i]が大きいほど電池部1[i]の劣化度合いが大きいと推定することができる。
 尚、電圧変化率H[i]は、第2実施例における変化率VCR[i]と等価なものである。電池部1の劣化度合いに依存せず電池部1の出力電圧(開放出力電圧)とSOCの関係が略一定に保たれるという特徴に鑑みれば、SOC変化率H[i]と電圧変化率H[i]は互いに置き換え可能な指標であるといえ、故に、第2実施例において、出力電圧の変化率VCR[i]の代わりにSOC変化率H[i]を用いることも可能である。
 交換要否判定部52は、劣化指標H[1]~H[n]に基づく分類処理によって電池部1[1]~1[n]を複数の群へ分類し、電池部1[1]~1[n]の内、劣化度合いが最も大きいと推定される電池部1が属する群を交換判定対象群に設定することができる。劣化指標に基づく分類処理は、第1又は第2実施例で述べたものと同様である。交換要否判定部52は、劣化指標H[i]を第j群に分類した場合、劣化指標H[i]に対応する電池部1[i]も第j群に分類されたと判断する(jは整数)。即ち、劣化指標H[i]の第j群への分類と、電池部1[i]の第j群への分類は等価である。交換判定対象群の設定後、交換要否判定部52は、交換判定対象群に属する各電池部1(複数の対象電池部)の交換要否を一括して判定することができる。
 具体的には例えば、交換要否判定部52は、交換判定対象群に属する複数の劣化指標の代表値(統計量)HREPを求め、下記式(C1)の成立時に、交換判定対象群に属する全ての電池部1に対して交換必要判定を成す一方で、下記式(C1)の不成立時には、交換判定対象群に属する全ての電池部1に対して交換不要判定を成すことができる。式(C1)を用いる交換要否判定処理は、蓄電可能容量H[i]、充電所要時間H[i]又は放電所要時間H[i]が劣化指標H[i]である場合に有効である。
  HREP≦TH        …(C1)
 或いは例えば、交換要否判定部52は、交換判定対象群に属する複数の劣化指標の代表値(統計量)HREPを求め、下記式(C2)の成立時に、交換判定対象群に属する全ての電池部1に対して交換必要判定を成す一方で、下記式(C2)の不成立時には、交換判定対象群に属する全ての電池部1に対して交換不要判定を成すことができる。式(C2)を用いる交換要否判定処理は、使用時間H[i]、使用回数H[i]、SOC変化率H[i]又は電圧変化率H[i]が劣化指標H[i]である場合に有効である。
  HREP≧TH       …(C2)
 第1又は第2実施例で述べたのと同様、代表値HREPは、交換判定対象群に属する複数の劣化指標の統計量(例えば、平均値、中間値、最大値又は最小値)である。即ち例えば、指標取得部51により蓄電可能容量H[1]~H[n]が劣化指標H[1]~H[n]として取得され且つ電池部1[6]~1[9]が交換判定対象群に設定された場合、蓄電可能容量H[6]~H[9]の統計量(例えば、平均値、中間値、最大値又は最小値)が、代表値HREPとなる。THは、交換要否の境界に対応する所定閾値である。劣化指標に何を用いるのかに依存して、THの具体的数値は決定される。
<<第4実施例>>
 第4実施例を説明する。図10に示す如く、上述の分類処理を成す分類処理部61が交換要否判定部52に含まれていると考えることができる。分類処理部61は、分類処理を周期的に成すことができ、周期的な分類処理によって各群に属する電池部1を更新してゆくことができる。分類処理の実行周期は任意であり、数秒、数分などの比較的短い周期であっても良いし、1週間、1ヶ月などの比較的長い周期であっても良い。電池ブロック12内の全電池部1にて1つの電池網を形成し、電池ブロック12内の全電池部1に基本的に同じ充放電動作を行わせる場合、分類処理の実行周期は比較的長い周期であっても問題は少ない。
<<第5実施例>>
 第5実施例を説明する。上述の如く分類処理を周期的に行って常に群を管理するのではなく、何れかの電池部1の交換が必要になったと判断されたときに初めて群を設定するようにしてもよい。これにより、常に群を管理する方法と比べて、処理負荷を軽減することができる。具体的な方法を説明する。
 図11に示す如く、分類処理部61に加えて個別判定部62を交換要否判定部52に設けておくことができる。個別判定部62は、上述の任意の劣化指標に基づき、電池部1ごとに当該電池部1の交換要否を判定する。即ち、個別判定部62は、電池部1[i]の劣化指標H[i]に基づき電池部1[i]の交換要否を判定するという個別判定処理を、電池部1[1]~1[n]の夫々に対して実行する。
 例えば、第1実施例で想定した図7の具体例において、個別判定部62は、電流値IDET[1]~IDET[9]の中から最大値を抽出し、最大の電流値IDET[1]と他の電流値IDET[2]~IDET[9]の夫々と比較することで電池部1[2]~1[9]の交換要否を個別に判定することができる(最大の電流値IDET[1]に対応する電池部1[1]に対しては交換不要判定が成される)。例えば、個別判定部62は、下記式(A1’)の成立時には電池部1[i]に対して交換必要判定を成すことができ、下記式(A1’)の不成立時には電池部1[i]に対して交換不要判定を成すことができる。尚、式(A1’)を用いる場合、電流値IDET[1]及びIDET[i]間の差を用いて個別判定処理が成されるが、電流値IDET[1]及びIDET[i]間の比を用いて個別判定処理を成すようにしてもよい(後述の式(B1’)に対応する個別判定処理についても同様)。
 |IDET[1]-IDET[i]|≧TH        …(A1’)
 或いは例えば、第2実施例で想定した図9の具体例において、個別判定部62は、変化率VCR[1]~VCR[9]の中から最小値を抽出し、最小の変化率VCR[1]と他の変化率VCR[2]~VCR[9]の夫々と比較することで電池部1[2]~1[9]の交換要否を個別に判定することができる(最小の変化率VCR[1]に対応する電池部1[1]に対しては交換不要判定が成される)。例えば、個別判定部62は、下記式(B1’)の成立時には電池部1[i]に対して交換必要判定を成すことができ、下記式(B1’)の不成立時には電池部1[i]に対して交換不要判定を成すことができる。
 |VCR[1]-VCR[i]|≧TH        …(B1’)
 更に或いは例えば、第3実施例で述べた蓄電可能容量H[i]、充電所要時間H[i]又は放電所要時間H[i]が電池部1[i]の劣化指標H[i]である場合、個別判定部62は、下記式(C1’)の成立時には電池部1[i]に対して交換必要判定を成すことができ、下記式(C1’)の不成立時には電池部1[i]に対して交換不要判定を成すことができる。
  H[i]≦TH        …(C1’)
 更に或いは例えば、第3実施例で述べた使用時間H[i]、使用回数H[i]、SOC変化率H[i]又は電圧変化率H[i]が電池部1[i]の劣化指標H[i]である場合、個別判定部62は、下記式(C2’)の成立時には電池部1[i]に対して交換必要判定を成すことができ、下記式(C2’)の不成立時には電池部1[i]に対して交換不要判定を成すことができる。
  H[i]≧TH        …(C2’)
 個別判定部62によって何れかの電池部1に対し交換必要判定が成されるまで、分類処理部61は分類処理を行う必要がなく、個別判定部62によって1以上の電池部1に対し交換必要判定が成されたときに、分類処理部61は分類処理を行う。個別判定部62によって交換必要判定が成された電池部1を、便宜上、特定電池部と呼ぶ。分類処理部61は、分類処理によって形成された複数の群の内、特定電池部が属する群を交換判定対象群に設定する。交換要否判定部52は、交換判定対象群に属する各電池部1を対象電池部として選択すると共に交換判定対象群に属する全ての電池部1(即ち全ての対象電池部)に対して交換必要判定を成す。即ち、特定電池部と劣化度合いが似通った他の電池部1も併せて、一括して交換必要判定が成される。
 尚、第5実施例の方法を用いる場合、分類処理部61は、電池部1[1]~1[n]を3以上の群に分類する必要は無く(但し3以上の群に分類しても構わない)、交換判定対象群に属する電池部1を定めれば足る。即ち、分類処理部61は、電池部1[1]~1[n]の夫々を、交換判定対象群及び交換判定対象群以外の群のどちらかに分類すれば足る。
<<第6実施例>>
 第6実施例を説明する。第1又は第2実施例において、Δε又はΔεの範囲内に収まっている複数の劣化指標を1つの群にまとめる分類処理の方法を説明した。しかしながら、本実施形態の全ての実施例において、分類処理の方法、即ち劣化指標H[1]~H[n]を複数の群に分類する方法(換言すれば、劣化指標H[1]~H[n]に基づき電池部1[1]~1[n]を複数の群に分類する方法)を任意に変更することができ、公知のクラスタリングを用いて分類処理を実現することができる。使用するクラスタリングの種類にも依存するが、図12に示す如く、各劣化指標をプロットした空間上において、第i群に属する劣化指標の分布範囲が第i及び第(i+1)群間の距離よりも大きくなることもある。
 種類が互いに異なる複数のクラスタリング方法を組み合わせて分類処理を実現してもよい。例えば、第1クラスタリング方法を用いて劣化指標H[1]~H[9]を分類した結果、図13(a)に示す如く、劣化指標H[1]~H[5]が第1群に分類され且つ劣化指標H[6]及びH[7]が第2群に分類され且つ劣化指標H[8]及びH[9]が第3群に分類されたとする。これとは別に、第2クラスタリング方法を用いて劣化指標H[1]~H[9]を分類した結果、図13(b)に示す如く、劣化指標H[1]~H[3]が第1群に分類され且つ劣化指標H[4]及びH[5]が第2群に分類され且つ劣化指標H[6]~H[9]が第3群に分類されたとする。
 このような場合、第1クラスタリング方法による分類の境界と第2クラスタリング方法による分類の境界とを対比して、第1及び第2クラスタリング方法間で共通の境界を抽出し、共通の境界にて分類した結果を、最終的な分類の結果にしてもよい。即ち、図13(a)及び(b)の例では、劣化指標H[5]及びH[6]間に共通の境界が存在しているため、図13(c)に示す如く、最終的に、劣化指標H[1]~H[5]を第1群に分類し且つ劣化指標H[6]~H[9]を第2群に分類すると良い。
<<第7実施例>>
 第7実施例を説明する。上述したように、複数の対象電池部に対して交換必要判定が成されたとき、複数の対象電池部の交換に関わる報知情報が報知情報出力部53から出力される。報知情報出力部53に、この出力に併せて、対象電池部以外の電池部1についての報知情報(以下、第2報知情報とも呼ぶ)を出力させるようにしてもよい。第2報知情報の対象となる、対象電池部以外の電池部1を次回交換候補電池部(第2対象電池部)と呼ぶ。次回交換候補電池部は、直ちに交換必要判定が成される電池部1ではないが、劣化度合いが或る程度高く、近い時期に交換必要判定が成される電池部1である。
 第2報知情報は、次回交換候補電池部の交換に関わる情報であり、例えば、次回交換候補電池部の交換が必要になる時期が近いことを電池システムのユーザ又は管理者に知らしめる情報である。第2報知情報に、次回交換候補電池部の交換が必要になるタイミングまでの残り時間(又は、次回交換候補電池部の交換が必要になる時刻)を含めておくことが望ましい。交換要否判定部52は、次回交換候補電池部の劣化指標に基づき上記残り時間を推定することができる。第2報知情報は映像情報でも音声情報でも良い。
 交換要否判定部52は、劣化指標H[1]~H[n]に基づき次回交換候補電池部の選択を成すことができる。この選択方法の具体例を説明する。説明の具体化のため、図14に示す如く、今、n=9であって、劣化指標H[1]及びH[2]が第1群に分類され、且つ、劣化指標H[3]~H[5]が第2群に分類され、且つ、劣化指標H[6]及びH[7]が第3群に分類され、且つ、劣化指標H[8]及びH[9]が第4群に分類され、且つ、第4群が交換判定対象群に設定されて交換判定対象群の電池部1[8]及び1[9]に対して交換必要判定が成された状況を想定する。また、劣化指標H[1]~H[9]に基づく推定劣化度合いは、第1又は第2実施例の想定と同様(図7又は図9参照)、電池部1[1]、1[2]、1[3]、1[4]、1[5]、1[6]、1[7]、1[8]、1[9]の順番で大きくなるものとする。
 図14の状況下において、交換要否判定部52は、交換判定対象群である第4群の電池部1の次に劣化度合いの大きい第3群の電池部1を次回交換候補電池部として選択する。図14の例において、第3群には電池部1[6]及び1[7]が属しているため、電池部1[6]及び1[7]が次回交換候補電池部として選択される。ここでは、次回交換候補電池部の個数が2であるが、第3群に属する電池部1の個数に依存して、次回交換候補電池部の個数は1又は3以上になりうる。
 報知情報出力部53は、対象電池部1[8]及び1[9]の交換に関わる報知情報を出力する際、次回交換候補電池部1[6]及び1[7]の交換に関わる第2報知情報をも併せて出力する。但し、第3群の電池部1の劣化指標に基づき、第3群の電池部1の交換が必要になる時期が十分に遠いと判断される場合には、第2報知情報の出力を割愛しても良い。電池システムのユーザ又は管理者は、第2報知情報をも参照し、次回の交換時期(上記残り時間)などをも加味した上で、対象電池部1[8]及び1[9]と同時に次回交換候補電池部1[6]及び1[7]を交換するか、或いは、次回交換候補電池部1[6]及び1[7]そのものに交換必要判定が成されるまで次回交換候補電池部1[6]及び1[7]の交換を先延ばしするかを選択することができる。このような選択余地の提供がユーザ等にとって有益であることは言うまでもない。ユーザ等が電池部1[6]~1[9]の同時交換を行った場合には、電池部1[8]及び1[9]の交換時期と電池部1[6]及び1[7]の交換時期が1つに集約されるため、電池部の交換頻度が抑制される。
<<第8実施例>>
 第8実施例を説明する。指標取得部51は、劣化指標H[1]~H[n]を周期的に取得することができる。即ち、指標取得部51は、劣化指標H[1]~H[n]を複数のタイミングの夫々において取得することができる。そして、複数のタイミングで取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づき電池部1[1]~1[n]の劣化速度を推定する劣化速度推定部63を交換要否判定部52に設けておいても良い(図15参照)。推定された電池部1[1]の劣化速度を記号SP[i]にて表す。劣化速度推定部63は、劣化速度SP[i]が異常であるか否かを判定する劣化速度異常判定部であるとも言える。
 例えば、劣化指標H[i]が第1実施例に係る電流値IDET[i]である場合、差分絶対値|IDET[1]-IDET[i]|の基準時間当たりの増大量Jに基づき劣化速度SP[i]を推定することができる(但し、IDET[1]~IDET[n]の最大値がIDET[1]であって且つIDET[1]が一定であると仮定)。この場合、基準時間当たりの増大量Jが大きくなるほど、劣化速度SP[i]は大きいと推定される。
 また例えば、劣化指標H[i]が第2実施例に係る変化率VCR[i]である場合、差分絶対値|VCR[1]-VCR[i]|の、基準時間当たりの増大量Jに基づき劣化速度SP[i]を推定することができる(但し、VCR[1]~VCR[n]の最小値がVCR[1]であって且つVCR[1]が一定であると仮定)。この場合、基準時間当たりの増大量Jが大きくなるほど、劣化速度SP[i]は大きいと推定される。
 また例えば、劣化指標H[i]が蓄電可能容量H[i]、充電所要時間H[i]又は放電所要時間H[i]である場合(第3実施例参照)、劣化指標H[i]の基準時間当たりの減少量Jに基づき劣化速度SP[i]を推定することができる。この場合、基準時間当たりの減少量Jが大きくなるほど、劣化速度SP[i]は大きいと推定される。
 また例えば、劣化指標H[i]がSOC変化率H[i]又は電圧変化率H[i]である場合(第3実施例参照)、劣化指標H[i]の基準時間当たりの増大量Jに基づき劣化速度SP[i]を推定することができる。この場合、基準時間当たりの増大量Jが大きくなるほど、劣化速度SP[i]は大きいと推定される。
 尚、本実施例で述べる基準時間(例えば、数日~数10日)は、基本的に、第3実施例で述べた単位時間(例えば、数分~数時間)よりも長い。例えば、第1及び第2タイミングにおいてSOC変化率H[i]が夫々1分当たり2%及び3%と求められ、第1及び第2タイミング間の時間長さが基準時間と一致するならば、SOC変化率H[i]の基準時間当たりの増大量Jは(3%-2%)を基準時間で割った値となる。
 交換要否判定部52は、劣化速度SP[i]が所定基準速度よりも大きいとき、又は、劣化速度SP[i]が他の劣化速度(即ち、電池部1[1]~1[n]の劣化速度の内、劣化速度SP[i]以外の劣化速度)よりも所定差以上大きいとき、劣化速度SP[i]が異常であると判断して電池部1[i]に交換必要判定を成すことができる。このとき、交換必要判定が成される電池部1[i]が交換判定対象群に属しているか否かは、問わない。このように、複数の対象電池部の交換要否の一括判定とは別に、劣化速度に基づく交換要否判定処理を成すことができる。これにより、劣化速度が相対的に大きい電池部1(例えば、異常な電池部1)を交換対象に含めることができる。
 劣化速度SP[i]に基づき電池部1[i]に交換必要判定を成された場合、報知情報出力部53は、電池部1[i]の交換に関わる報知情報の出力を、複数の対象電池部の交換に関わる報知情報の出力がなされるまで待機するようにしてもよい(即ち、それら2つの出力を同時に行うようにしてもよい)。これによっても、電池部の交換頻度が軽減される。
<<第9実施例>>
 第9実施例を説明する。電池ブロック12内の全電池部1にて1つの電池網を形成し、電池ブロック12内の全電池部1に同じ充放電動作を行わせる場合、通常、電池部1[1]~1[n]は均等に劣化してゆく。従って、第1タイミングで成した分類処理の結果と、その後の第2タイミングで成した分類処理の結果は、同じになることが多い(但し、第1及び第2タイミング間で電池部1の交換が無いと仮定)。仮に、或る電池部1の属する群が、時間の経過と共に、劣化度合いの比較的低い群から劣化度合いの比較的高い群へと移り変わっていった場合、その電池部1の劣化速度は他の電池部1のそれよりも大きいと言え、そのような電池部1は何らかの異常を内包している可能性があると推測できる。
 このため、劣化速度推定部63は、周期的な分類処理の結果に基づき電池部1[i]が属する群の移り変わりを監視し、その監視結果に基づき電池部1[i]の劣化速度SP[i]を推定するようにしてもよい。この際、劣化速度推定部63は、劣化速度SP[i]を2段階で推定すれば足る、即ち劣化速度SP[i]が大きいか否かを判断すれば足る。分類処理は劣化指標に基づいて成されるため、第9実施例に係る劣化速度推定部63も、第8実施例と同様、複数のタイミングで取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づき劣化速度SP[1]~SP[n]を推定していると言える。
 具体例を説明する。n=9であると仮定する。
 まず、図16(a)に示す如く、第1タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[9]に基づく推定劣化度合いは、電池部1[1]、1[2]、1[7]、1[3]、1[4]、1[5]、1[6]、1[8]、1[9]の順番で大きくなるものとする。第1タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づく分類処理により、劣化指標H[1]、H[2]及びH[7]が第1群に分類され、且つ、劣化指標H[3]~H[5]が第2群に分類され、且つ、劣化指標H[6]が第3群に分類され、且つ、劣化指標H[8]及びH[9]が第4群に分類されたとする。
 次に、図16(b)に示す如く、第2タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[9]に基づく推定劣化度合いは、電池部1[1]、1[2]、1[3]、1[4]、1[7]、1[5]、1[6]、1[8]、1[9]の順番で大きくなるものとする。第2タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づく分類処理により、劣化指標H[1]及びH[2]が第1群に分類され、且つ、劣化指標H[3]~H[5]及びH[7]が第2群に分類され、且つ、劣化指標H[6]が第3群に分類され、且つ、劣化指標H[8]及びH[9]が第4群に分類されたとする。
 更に、図16(c)に示す如く、第3タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[9]に基づく推定劣化度合いは、電池部1[1]、1[2]、1[3]、1[4]、1[5]、1[6]、1[7]、1[8]、1[9]の順番で大きくなるものとする。第3タイミングで取得された劣化指標H[1]~H[n]に基づく分類処理により、劣化指標H[1]及びH[2]が第1群に分類され、且つ、劣化指標H[3]~H[5]が第2群に分類され、且つ、劣化指標H[6]及びH[7]が第3群に分類され、且つ、劣化指標H[8]及びH[9]が第4群に分類されたとする。
 第2タイミングは第1タイミングよりも後のタイミングであり、第3タイミングは第2タイミングよりも後のタイミングである。第1及び第3タイミング間において、電池部1[1]~1[9]の交換はなかったものとする。第1、第2又は第3タイミングにおいて、第4群は交換判定対象群に設定されうる。
 図16(a)~(c)の例では、電池部1[7]の属する群が、第1群から、より劣化度合いの大きい第2群、第3群へと順次移り変わっている。このような、電池部1[7]の属する群の移り変わり(劣化度合いが比較的小さな群から劣化度合いが比較的大きな群への移り変わり)が検出された場合、劣化速度推定部63は、劣化速度SP[7]が大きいと判断する。図16(a)~(c)の状況と異なるが上記の移り変わりが検出されない場合には、劣化速度SP[7]が大きくないと判断する。尚、劣化速度SP[i]が大きいか否かを判断することは劣化速度SP[i]が異常であるか否かを判断することとも言える。
 劣化速度推定部63によって劣化速度SP[7]が大きいと判断された場合(即ち、劣化速度SP[7]が異常であると判断された場合)、交換要否判定部52は、電池部1[7]に交換必要判定を成すことができる。これにより、劣化速度が相対的に大きい電池部1(例えば、異常な電池部1)を交換対象に含めることができる。
 劣化速度SP[7]に基づき電池部1[7]に交換必要判定を成された場合、報知情報出力部53は、電池部1[7]の交換に関わる報知情報の出力を、複数の対象電池部(図16(a)~(c)の例において電池部1[8]及び1[9])の交換に関わる報知情報の出力がなされるまで待機するようにしてもよい(即ち、それら2つの出力を同時に行うようにしてもよい)。これによっても、電池部の交換頻度が軽減される。
 尚、劣化速度推定部63の推定結果を用いて交換必要判定が成される電池部1は、交換判定対象群の次に劣化度合いの大きい群(図16(a)~(c)の例における第3群)の電池部1に限定されても良い。電池部1[i]の劣化速度が大きくても電池部1[i]の劣化度合いそのものが小さいならば、電池部1[i]を直ちに交換する必要性は少ないからである。
 <<変形等>>
 本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈1及び注釈2を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
[注釈1]
 図2に示される電池システムの全部又は一部を、様々な他のシステム、機器などに搭載することができる。例えば、主制御部11、電池ブロック12、スイッチング回路13、ブレーカ14及び記憶部15を含む電池システムを、電池ブロック12の放電電力を用いて駆動する移動体(電動車両、船、航空機、エレベータ、歩行ロボット等)又は電子機器(パーソナルコンピュータ、携帯端末等)に搭載しても良いし、家屋や工場の電力システムに組み込んでも良い。
[注釈2]
 主制御部11又は電池交換判定装置50を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置(例えばコンピュータ)上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。
 BU 電池ユニット
  1 電池部
  2 電圧測定器
  3 電流測定器
 11 主制御部
 12 電池ブロック
 13 スイッチング回路
 50 電池交換判定装置
 51 指標取得部
 52 交換要否判定部
 53 報知情報出力部
 61 分類処理部
 62 個別判定部
 63 劣化速度推定部

Claims (6)

  1.  各々が1以上の二次電池から成る複数の電池部に対する電池交換判定装置であって、
     前記電池部ごとに当該電池部の状態又は特性に応じた指標を取得する指標取得部と、
     前記複数の電池部に対して取得された複数の指標に基づき、前記複数の電池部の中から複数の対象電池部を選択するとともに前記複数の対象電池部の交換要否を一括して判定する交換要否判定部と、を備えた
    ことを特徴とする電池交換判定装置。
  2.  各指標は、各電池部の劣化度合いに依存する指標であり、
     前記交換要否判定部は、前記複数の指標に基づき、劣化度合いが比較的大きいと推定される電池部を前記複数の対象電池部を含める一方、劣化度合いが比較的小さいと推定される電池部を前記複数の対象電池部から除外する
    ことを特徴とする請求項1に記載の電池交換判定装置。
  3.  前記交換要否判定部は、前記複数の指標に基づき前記複数の電池部を複数の群に分類して、前記群ごとに当該群に属する各電池部の指標から統計量を導出し、各群に対して導出した各統計量に基づき前記複数の群の何れかを交換判定対象群に設定して前記交換判定対象群に属する各電池部を各対象電池部として選択する
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電池交換判定装置。
  4.  前記交換要否判定部は、前記複数の指標に基づき前記電池部ごとに交換要否を判定する個別判定部を有し、
     前記個別判定部において前記複数の電池部の内の特定電池部に対し交換が必要と判断された場合、前記交換要否判定部は、前記複数の指標に基づき前記複数の電池部を複数の群に分類し、前記複数の群の内、前記特定電池部が属する群を交換判定対象群に設定して前記交換判定対象群に属する各電池部を各対象電池部として選択する
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電池交換判定装置。
  5.  前記複数の対象電池部の交換が必要と判定されたとき、前記複数の対象電池部の交換に関わる第1報知情報を出力する報知情報出力部を更に備え、
     前記交換要否判定部は、前記複数の対象電池部の交換が必要と判定した場合、前記複数の指標に基づき、前記複数の電池部の中から前記複数の対象電池部以外の電池部を第2対象電池部として選択し、
     前記報知情報出力部は、前記第1報知情報を出力する際、前記第2対象電池部の交換に関わる第2報知情報も併せて出力する
    ことを特徴とする請求項1~請求項4の何れかに記載の電池交換判定装置。
  6.  前記指標取得部は、複数のタイミングの夫々において前記複数の指標を取得し、
     前記交換要否判定部は、各タイミングにおいて取得された前記複数の指標に基づき各電池部の劣化速度を推定し、推定劣化速度に応じて各電池部の交換要否を判定する
    ことを特徴とする請求項1~請求項5の何れかに記載の電池交換判定装置。
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