WO2014167936A1 - 電池状態判定装置 - Google Patents

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幸大 武田
公一 市川
高橋　泰博
三井　正彦
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Primearth EV Energy Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery state determination device that determines whether or not a micro short circuit has occurred in a secondary battery.
  • Patent Document 1 discloses a method for comparing the battery voltage with a predetermined value when the discharge depth of the assembled battery is 0 to 60% as a method for detecting an abnormal state based on the voltage of the secondary battery.
  • This method is intended to detect abnormalities such as battery drainage, and the voltage is measured for each block obtained by dividing the assembled battery into a plurality of blocks in a state where the discharge depth of the assembled battery is 0 to 60%. . And when this voltage becomes below a predetermined value, it determines with it being abnormal.
  • the reason why the voltage measured when the discharge depth is 0 to 60%, that is, the state of charge is 40% to 100% is used for the determination. This is because it is difficult to distinguish defective products.
  • the inventors have found that if the determination is made based only on the voltage measured at a discharge depth of 0 to 60% for the purpose of selecting a secondary battery in which a so-called micro short circuit has occurred, the accuracy of the determination is reduced. It has been found by experiments. For example, when the secondary battery whose voltage is determined to be a normal value by the above-described method is subjected to another inspection, a minute short circuit may occur. For this reason, there has been a demand for a method capable of accurately determining a state in which a micro short circuit has occurred in a secondary battery.
  • An object of the present invention is to improve the determination accuracy of a battery state determination device that determines whether or not a minute short circuit has occurred.
  • One aspect of the battery state determination device includes a voltage detection unit that detects a voltage value of a secondary battery that is a determination target, a current detection unit that detects a current value of the secondary battery, and the secondary battery.
  • a charge state detecting unit for detecting a charge state; and calculating an absolute value of a voltage slope indicating a voltage change amount with respect to a discharge amount when the charge state of the secondary battery is less than 40%, and calculating the absolute value of the voltage slope in advance
  • a determination unit configured to determine that a minute short circuit has occurred in the secondary battery when the absolute value of the voltage gradient is larger than the upper limit value compared to a set upper limit value; It is equipped with.
  • a micro short circuit state it is determined whether or not a micro short circuit has occurred in a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery (micro short circuit state).
  • the micro short-circuit is a micro short-circuit caused by a small amount of precipitates or a minute foreign substance mixed in the battery, and the battery may not immediately become unusable due to the micro-short-circuit.
  • a minute current is burnt out instantaneously due to a minute current flowing through the short-circuited portion due to a minute short circuit.
  • the micro short circuit may cause a decrease in battery performance, and may cause an internal short circuit.
  • the battery state determination device 10 includes a control unit 11, a current detection circuit 12, and a voltage detection circuit 13.
  • the current detection circuit 12 measures the current value flowing through the detection resistor 12 a connected in series to the battery module M, and outputs the current value to the control unit 11.
  • the voltage detection circuit 13 measures the voltage across the battery module M and outputs the voltage value to the control unit 11.
  • the battery module M includes a plurality of battery cells in this embodiment. By combining a plurality of the battery modules M, a battery stack is configured, and a battery pack mounted on a vehicle or the like is configured by the battery stack and the ECU. In the present embodiment, the battery module M is connected to a charger (not shown) via the control unit 11 in a state where the SOC is “0” (uncharged state).
  • the control unit 11 includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and outputs a determination result to an output unit 14 that includes a display, a printing device, and the like.
  • the control unit 11 integrates the current values output from the current detection circuit 12 to calculate the SOC (State of Charge) of the battery module M.
  • SOC State of Charge
  • the control unit 11 stops charging by turning off the connection between the battery module M and the charger.
  • the predetermined value of SOC is set to 10%.
  • the control unit 11 calculates the discharge amount based on the current value output from the current detection circuit 12.
  • the control unit 11 stores the voltage value output from the voltage detection circuit 13 in a storage unit (not shown) in association with the discharge amount.
  • the control unit 11 obtains a discharge amount and a voltage change amount from the state where the SOC is 10% to the state where the SOC becomes 0%, that is, until the discharge end voltage is reached.
  • the control unit 11 calculates a voltage gradient G (V / Ah) indicating a voltage change amount with respect to the discharge amount.
  • the calculated voltage gradient G is a negative value.
  • FIG. 2 is a graph showing a discharge curve of a non-defective battery module M that is not in a micro short-circuit state, where the horizontal axis is the discharge amount (Ah) and the vertical axis is the voltage (V). Further, this graph shows a curve from when the SOC is discharged from 100% to when the SOC becomes 0%. As the battery module M is discharged, the battery voltage gradually decreases. When the SOC approaches 10%, the magnitude (absolute value) of the voltage gradient G changes while increasing, and becomes almost constant when the SOC reaches 10%.
  • FIG. 3 is a graph showing a discharge curve of the battery module M in a minute short circuit state, and shows a curve until the SOC is discharged from 100% and the SOC becomes 0%.
  • the battery voltage rapidly decreases, and the absolute value of the voltage gradient G in the process becomes larger than that of the non-defective battery module M.
  • the SOC reaches 10%, the voltage gradient G becomes almost constant, but its absolute value is extremely larger than that of a non-defective product.
  • FIG. 4 is a distribution diagram showing the correlation between the voltage gradient G when the SOC is 0% or more and 10% or less and the micro short-circuit state, and several hundred battery modules M are targeted for determination.
  • the horizontal axis represents the absolute value of the voltage gradient G
  • the vertical axis represents the number of battery modules M.
  • non-defective products are distributed in a region where the absolute value of the voltage gradient G is smaller than 30 V / Ah
  • defective products are distributed in a region where the absolute value of the voltage gradient G is 30 V / Ah or more. Therefore, the upper limit Gmax (> 0) of the absolute value of the voltage gradient G is set to 30 V / Ah, which is the boundary between the non-defective product and the defective product.
  • the maximum value of the mixed region or the number of good products in the mixed region is defective.
  • the upper limit Gmax may be set to a value larger than the number.
  • the control unit 11 stores the upper limit Gmax of the battery module M to be determined in a storage unit (not shown) in advance. Then, after calculating the voltage gradient G to be determined, the control unit 11 compares the absolute value of the voltage gradient G with a preset upper limit value Gmax. When the absolute value of the voltage gradient G is less than the upper limit value Gmax, the control unit 11 determines that the battery module M to be determined is a non-defective product, and the absolute value of the voltage gradient G is greater than or equal to the upper limit value Gmax. The battery module M is determined to be defective.
  • the determination method of the micro short circuit state of this embodiment is demonstrated.
  • the battery module M to be determined is connected to the battery state determination device 10.
  • the battery module M to be connected is, for example, the battery module M after aging before initial charging. Therefore, the SOC of the battery module M at this stage is “0”.
  • the battery module M and a charger are connected via the control unit 11, and the battery module M is charged to a predetermined value (SOC 10%).
  • the control unit 11 calculates the SOC by integrating the current values output from the current detection circuit 12, and when the integrated value reaches 10%, a switch for connecting the battery module M and the charger, etc. Is turned off and the battery module M and the charger are disconnected.
  • the control unit 11 calculates the SOC of the battery module M based on the output value from the current detection circuit 12, and calculates the discharge amount until the SOC becomes 0%. Further, the control unit 11 calculates the voltage of the battery module M based on the output value from the voltage detection circuit 13, and stores the voltage value corresponding to the discharge amount.
  • the control unit 11 calculates the absolute value of the voltage gradient G (V / Ah), which is the voltage change amount with respect to the discharge amount, from the voltage change amount and discharge amount until the SOC reaches 10% to 0%. calculate.
  • the voltage gradient G may be calculated from two points of the value at SOC 10% and the value at SOC 0%, or the voltage gradient G may be calculated from three or more values.
  • the control unit 11 reads the upper limit value Gmax from the storage unit, and compares the calculated absolute value of the voltage gradient G with the upper limit value Gmax.
  • control unit 11 determines that the product is non-defective, and when the absolute value of the voltage gradient G is greater than or equal to the upper limit value Gmax, the control unit 11 is in a micro short circuit state (defective product). Is determined.
  • the advantages listed below can be obtained.
  • the state of charge of the battery module M is set to 10% or less, and the determination parameter is not a voltage but a voltage gradient
  • the absolute value of G is used.
  • the absolute value of the voltage gradient is larger than the absolute value of the voltage gradient of the non-defective battery module M in a region where the charged state is less than 40%.
  • the SOC when the SOC is 0% or more and 10% or less, the abnormality of the voltage gradient G of the battery in the minute short circuit state appears remarkably, and the absolute value of the voltage gradient G becomes almost constant, so it is easy to set the upper limit value Gmax.
  • the determination accuracy can also be improved.
  • the charging time can be shortened.
  • the absolute value of the voltage gradient G of the battery module M having an SOC of 0% or more and less than 40% is calculated, and the absolute value of the voltage gradient G is compared with the upper limit value Gmax.
  • the upper limit value Gmax is set according to each range by dividing the SOC into a range of 0% to 10% and a range of more than 10% and less than 40%.
  • FIG. 5 is a discharge curve of the battery module M in a minute short circuit state, which is a curve until the SOC is discharged from 100% and the SOC becomes 0%, and is a graph in which the horizontal axis direction is enlarged.
  • the absolute value of the voltage gradient G due to the short-circuit condition is larger than the absolute value of the voltage gradient of the non-defective battery module M, and the SOC is 10% to 40%.
  • the absolute value of G is smaller than the absolute value of the voltage gradient G when the SOC is 0% to 10%.
  • the first upper limit value Gmax1 in the range where the SOC is greater than 10% and less than 40% and the second upper limit value Gmax2 in the range of 0% to 10% are set.
  • the second upper limit value Gmax2 is larger than the first upper limit value Gmax1.
  • Each of the upper limit values Gmax1 and Gmax2 is a distribution diagram showing the correlation between the voltage gradient G when the SOC is 0% or more and 10% or less and the minute short-circuit state, and the voltage gradient G and the minute short-circuit state when the SOC is 10% or more and less than 40%. It is set in the same manner as in the first embodiment based on the distribution diagram showing the correlation. That is, the boundary between the non-defective product and the defective product is obtained in each distribution chart, the boundary in the distribution chart when the SOC is 0% or more and 10% or less is the second upper limit value Gmax2, and the boundary in the distribution chart when the SOC is 10% or more and less than 40%. Set as the first upper limit Gmax1.
  • the battery module M and the charger are connected via the control unit 11, and the battery module M is charged to a predetermined value (SOC 40%).
  • the control unit 11 calculates the SOC by integrating the current values output from the current detection circuit 12, and when the integrated value reaches 40%, a switch for connecting the battery module M and the charger, etc. Is turned off and the battery module M and the charger are disconnected.
  • the control unit 11 calculates the SOC of the battery module M based on the output value from the current detection circuit 12 and calculates the discharge amount. Further, the control unit 11 calculates the voltage of the battery module M based on the output value from the voltage detection circuit 13, and stores the voltage value corresponding to the discharge amount.
  • the control unit 11 reads a voltage value corresponding to the discharge amount from the storage unit. Further, the control unit calculates a voltage gradient G (V / Ah), which is a voltage change amount with respect to the discharge amount, from the voltage change amount and the discharge amount up to SOC 0% to 10%, and until the SOC reaches 10% to 40%. From the voltage change amount and the discharge amount, the absolute value of the voltage gradient G (V / Ah), which is the voltage change amount with respect to the discharge amount, is calculated.
  • control unit 11 reads the first upper limit value Gmax1 and the second upper limit value Gmax2 from the storage unit, and compares the calculated absolute value of the voltage gradient G of SOC 0% to 10% with the second upper limit value Gmax.
  • the absolute value of the voltage gradient G of SOC 10% to 40% is compared with the first upper limit value Gmax1.
  • the control unit 11 determines that the battery module M to be determined is a non-defective product. Further, in the state where the absolute value of the voltage gradient G of SOC 0% to 10% is greater than or equal to the second upper limit value Gmax2, and the absolute value of the voltage gradient G of SOC 10% to 40% is greater than or equal to the first upper limit value Gmax1. When at least one of the conditions is satisfied, the battery module M is determined to be in a minute short circuit state.
  • the advantages listed below can be obtained.
  • the battery state determination device 10 measures the minute short-circuit state
  • the battery state is set to less than 40%, and the determination parameter is not the voltage but the absolute value of the voltage gradient G. It is said.
  • a battery in a micro short-circuit state has a large voltage slope in a state where the state of charge is less than 40%. Therefore, by comparing the absolute value of the voltage slope G with an upper limit value obtained in advance through experiments or the like, A non-defective product and a non-defective product that is not in a short-circuit state can be accurately distinguished. Further, since the state of charge of the battery may be less than 40%, the battery charge time can be shortened.
  • the upper limit values Gmax1 and Gmax2 with respect to the absolute value of the voltage gradient G are 10% to 40% range and 0% to 10% range obtained by further subdividing the SOC range below 40%.
  • the upper limit values Gmax1 and Gmax2 increase as the SOC decreases. That is, the voltage gradient G of the battery module in the short-circuited state may change even when the SOC is less than 40%, and the voltage gradient G increases as it goes to the discharge end voltage. For example, the voltage value is close to the discharge end voltage. Even if the battery has a voltage gradient that suddenly increases, the upper limit values Gmax1 and Gmax2 can be set according to the state of charge.
  • each said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
  • the upper limit values Gmax1 and Gmax2 are set for the ranges of SOC 10% to 40% and SOC 0% to 10%, respectively, but the SOC range is not limited to these ranges. For example, it may be set for each range of SOC 0% to 20%, SOC 20% to 40%, and the like.
  • the upper limit value Gmax may be set in three or more stages. For example, an upper limit value for SOC 0% to 10%, an upper limit value for SOC 10% to 20%, and an upper limit value for SOC 20% to 40% may be set.
  • the voltage gradient G of the battery module M in a state where the SOC is less than 40% may be calculated, and the determination in the state where the SOC is 0% or more and 10% or less as in the first embodiment, or the first It is not limited to the determination in the state of SOC 0% or more and less than 40% as in the second embodiment.
  • the micro short-circuit state may be determined in a state where the SOC is 0% to 5%, 5% to 10%, or 10% to 30%.
  • control unit 11 includes a CPU, a RAM, and the like.
  • control unit 11 may include an integrated circuit including a voltage detection circuit, a current detection circuit, and the like.
  • the method of calculating the integrated value of the charging current is used as a method of measuring the SOC, but the method of calculating based on other parameters such as voltage value and temperature, or those including the current value A method of calculating by combining these parameters may be used.
  • the determination target is the battery module M, but the determination target can be changed as appropriate.
  • an assembled battery including a plurality of battery modules may be determined.

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Abstract

　電池状態判定装置（１０）は、判定対象である二次電池（Ｍ）の電圧値（Ｖ）を検出する電圧検出部（１３）と、二次電池（Ｍ）の電流値を検出する電流検出部（１２）と、二次電池（Ｍ）の充電状態（ＳＯＣ）を検出する充電状態検出部（１１）と、二次電池（Ｍ）の充電状態（ＳＯＣ）が４０％未満である時に放電量（Ａｈ）に対する電圧変化量を示す電圧傾き（Ｇ）の絶対値を算出し、電圧傾き（Ｇ）の絶対値を予め設定された上限値（Ｇｍａｘ）と比較して、電圧傾き（Ｇ）の絶対値が上限値（Ｇｍａｘ）よりも大きい場合に二次電池（Ｍ）に微小短絡が生じた状態であると判定するように構成されている判定部（１１）と、を備えている。

Description

電池状態判定装置
　本発明は、二次電池に微小短絡が生じた状態であるか否かを判定する電池状態判定装置に関する。
　二次電池の劣化等の異常状態を検出する方法として、充電時又は放電時の電圧変化に基づき異常の有無を判断する方法が既に用いられている。この方法では電池を破壊することなくその状態を評価できるため、該方法によって正常であると判定された二次電池を再利用することも可能である。
　特許文献１は、二次電池の電圧に基づき異常状態を検出する方法として、組電池の放電深さが０～６０％であるときに電池電圧を所定値と比較する方法を開示している。この方法は、電池の液枯れ等の異常を検出することを目的としており、組電池の放電深さを０～６０％とした状態で、組電池を複数に分割したブロック毎に電圧を測定する。そして該電圧が所定値以下になったときに異常であると判定する。放電深さ０～６０％、即ち充電状態が４０％～１００％であるときに測定された電圧を判定に用いる理由は、放電末期においては正常な電池でも電圧は低下し、電圧のみでは良品と不良品とを区別しにくいためである。
特開平１１－１４４７６９号公報
　しかし、いわゆる微小短絡が生じた二次電池を選別することを目的として、放電深さ０～６０％で測定された電圧のみに基づき判定を行うと、判定の精度が低下することが発明者の実験により判明している。例えば上述した方法で電圧が正常値であると判定された二次電池に対し、別の検査を行うと微小短絡が生じている場合がある。このため二次電池における微小短絡が生じた状態を精度よく判定できる方法が要請されていた。
　本発明の目的は、微小短絡が生じた状態であるか否かを判定する電池状態判定装置の判定精度を向上することである。
　本発明における電池状態判定装置の一態様は、判定対象である二次電池の電圧値を検出する電圧検出部と、前記二次電池の電流値を検出する電流検出部と、前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出部と、前記二次電池の充電状態が４０％未満である時に放電量に対する電圧変化量を示す電圧傾きの絶対値を算出し、前記電圧傾きの絶対値を予め設定された上限値と比較して、前記電圧傾きの絶対値が前記上限値よりも大きい場合に前記二次電池に微小短絡が生じた状態であると判定するように構成されている判定部と、を備えている。
本発明の電池状態判定装置及び方法に係る第１実施形態の装置概略を示す図。 良品の電池モジュールにおける放電量に対する電圧変化を示すグラフ。 不良品の電池モジュールにおける放電量に対する電圧変化を示すグラフ。 同実施形態で判定に用いられる良品及び不良品の分布と電圧傾きとの関係を示す分布図。 本発明の電池状態判定装置及び方法に係る第２実施形態を説明するためのグラフであって、不良品の電池モジュールにおける放電量に対する電圧変化を示す図。
　（第１実施形態）
　以下、電池状態判定装置の第１実施形態を説明する。この装置及び方法では、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池に対し、微小短絡が生じた状態（微小短絡状態）であるか否かを判定する。微小短絡は、電池内における僅かな析出物や微小な異物の混入等を要因とする微小な短絡であり、微小短絡によって電池が使用不可能な状態に直ちにはならない場合もある。微小短絡によって短絡箇所に微小電流が流れることで瞬間的に焼切れる場合もある。また、微小短絡は、電池の性能低下の要因となりうる他、内部短絡を招来する可能性もある。
　図１に示すように、電池状態判定装置１０は、制御部１１、電流検出回路１２及び電圧検出回路１３を備えている。電流検出回路１２は、電池モジュールＭに直列に接続された検出用抵抗器１２ａを流れる電流値を測定し、電流値を制御部１１に出力する。電圧検出回路１３は、電池モジュールＭの両端の電圧を測定し、電圧値を制御部１１に出力する。
　電池モジュールＭは、本実施形態では複数のバッテリーセルを備えている。この電池モジュールＭが複数組み合わされることによって、電池スタックが構成され、当該電池スタック及びＥＣＵ等により車両等に搭載される電池パックが構成される。本実施形態では電池モジュールＭは、ＳＯＣが「０」である状態（未充電状態）で、制御部１１を介して図示しない充電器に接続される。
　制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備え、ディスプレイや印刷装置等を備えた出力部１４に判定結果を出力する。また制御部１１は、電流検出回路１２から出力された電流値を積算して、電池モジュールＭのＳＯＣ（State of Charge；充電状態）を算出する。そして電池モジュールＭのＳＯＣが４０％未満の所定値に到達すると、制御部１１は電池モジュールＭと充電器との接続をオフとして充電を停止する。本実施形態では、ＳＯＣの所定値は１０％に設定されている。
　電池モジュールＭが上記充電器から切り離された状態のとき、制御部１１は、電流検出回路１２から出力された電流値に基づいて放電量を算出する。また制御部１１は、電圧検出回路１３から出力された電圧値を、放電量と対応付けて図示しない記憶部に格納する。制御部１１は、ＳＯＣが１０％である状態から、ＳＯＣが０％となる状態、即ち放電終止電圧に到達するまでの放電量及び電圧変化量を求める。さらに制御部１１は、放電量に対する電圧変化量を示す電圧傾きＧ（Ｖ／Ａｈ）を算出する。算出される電圧傾きＧは負の値である。
　図２は、微小短絡状態ではない良品の電池モジュールＭの放電カーブを示すグラフであって、横軸が放電量（Ａｈ）、縦軸が電圧（Ｖ）である。またこのグラフは、ＳＯＣが１００％から放電してＳＯＣが０％になるまでの曲線を示している。電池モジュールＭが放電するに従い、電池電圧は緩やかに下降していく。ＳＯＣが１０％に近づくと、電圧傾きＧの大きさ（絶対値）は増大しながら変化し、ＳＯＣが１０％に到達するとほぼ一定となる。
　図３は微小短絡状態である電池モジュールＭの放電カーブを示すグラフであって、ＳＯＣが１００％から放電してＳＯＣが０％になるまでの曲線を示している。電池モジュールＭが放電するに従い、電池電圧は急速に下降し、良品の電池モジュールＭに比べ、その過程の電圧傾きＧの絶対値も大きくなる。ＳＯＣが１０％に到達すると電圧傾きＧはほぼ一定となるが、その絶対値は良品に比べて極めて大きい。
　図４はＳＯＣが０％以上１０％以下における電圧傾きＧと微小短絡状態との相関性を示す分布図であって、数百個の電池モジュールＭを判定対象としている。横軸が電圧傾きＧの絶対値であって、縦軸は電池モジュールＭの数量を示す。この分布図では、電圧傾きＧの絶対値が３０Ｖ／Ａｈより小さい領域に良品、電圧傾きＧの絶対値が３０Ｖ／Ａｈ以上の領域に不良品が分布している。従ってこの良品及び不良品の境界である３０Ｖ／Ａｈを、電圧傾きＧの絶対値における上限値Ｇｍａｘ（＞０）とする。なお、分布図に、良品及び不良品の明確な境界が見られず、良品及び不良品が混在する領域がある場合には、その混在領域の最大値、又は混在領域のうち良品個数が不良品個数よりも多くなる値に上限値Ｇｍａｘを設定してもよい。
　制御部１１は、判定対象となる電池モジュールＭの上限値Ｇｍａｘを、図示しない記憶部に予め記憶している。そして制御部１１は、判定対象となる電圧傾きＧを算出すると、電圧傾きＧの絶対値を予め設定した上限値Ｇｍａｘと比較する。そして制御部１１は、電圧傾きＧの絶対値が上限値Ｇｍａｘ未満である場合には判定対象の電池モジュールＭを良品であると判定し、電圧傾きＧの絶対値が上限値Ｇｍａｘ以上である場合には電池モジュールＭを不良品であると判定する。
　(動作)
　次に本実施形態の微小短絡状態の判定方法について説明する。
　先ず判定対象の電池モジュールＭを電池状態判定装置１０に接続する。接続される電池モジュールＭは、例えば初期充電前のエージング後の電池モジュールＭである。このためこの段階における電池モジュールＭのＳＯＣは「０」である。
　さらに制御部１１を介して電池モジュールＭ及び充電器を接続して、電池モジュールＭを所定値（ＳＯＣ１０％）まで充電する。この充電時、制御部１１は、電流検出回路１２から出力された電流値を積算してＳＯＣを算出し、積算値が１０％に到達すると、電池モジュールＭ及び充電器を接続するためのスイッチ等をオフにして、電池モジュールＭ及び充電器を切り離す。
　上記充電器から電池モジュールＭへの電流供給が停止されると、電池モジュールＭは放電し電池電圧は下降する。制御部１１は、電流検出回路１２からの出力値に基づき電池モジュールＭのＳＯＣを算出し、ＳＯＣが０％になるまで放電量を算出する。また制御部１１は、電圧検出回路１３からの出力値に基づき電池モジュールＭの電圧を算出し、放電量に対応させて電圧値を記憶する。
　ＳＯＣが０％に達すると、制御部１１は、ＳＯＣ１０％～０％に至るまでの電圧変化量及び放電量から、放電量に対する電圧変化量である電圧傾きＧ（Ｖ／Ａｈ）の絶対値を算出する。この算出では、ＳＯＣ１０％のときの値、及びＳＯＣ０％のときの値の２点から電圧傾きＧを算出してもよく、３点以上の値から電圧傾きＧを算出してもよい。さらに制御部１１は、上記記憶部から上限値Ｇｍａｘを読み出し、算出した電圧傾きＧの絶対値を上限値Ｇｍａｘと比較する。制御部１１は、電圧傾きＧの絶対値が上限値Ｇｍａｘより小さい場合には良品と判定し、電圧傾きＧの絶対値が上限値Ｇｍａｘ以上である場合には微小短絡状態（不良品）であると判定する。
　以上説明したように第１実施形態によれば以下に列挙する利点が得られる。
　（１）第１実施形態によれば、電池状態判定装置１０は、微小短絡状態を測定する際に、電池モジュールＭの充電状態を１０％以下とし、判定用のパラメータを、電圧ではなく電圧傾きＧの絶対値としている。微小短絡状態の電池モジュールＭは、充電状態が４０％未満の領域において電圧傾きの絶対値が、良品の電池モジュールＭの電圧傾きの絶対値よりも大きくなる。特にＳＯＣが０％以上１０％以下の状態では、微小短絡状態である電池の電圧傾きＧの異常が顕著に現れ、電圧傾きＧの絶対値もほぼ一定になるため上限値Ｇｍａｘを設定しやすく、判定精度も向上できる。また判定を行うために電池モジュールＭのＳＯＣが１０％に達するまで充電すればいいので、充電時間を短くすることができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明を具体化した第２実施形態を図５にしたがって説明する。尚、第２実施形態は、第１実施形態の判定方法の手順を変更したのみの構成であるため、同様の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　本実施形態では、ＳＯＣが０％以上４０％未満の電池モジュールＭの電圧傾きＧの絶対値を算出し、その電圧傾きＧの絶対値を上限値Ｇｍａｘと比較する。この上限値Ｇｍａｘは、ＳＯＣを０％以上１０％以下の範囲と、１０％超４０％未満の範囲とに分け、各範囲に応じて設定されている。
　図５は微小短絡状態である電池モジュールＭの放電カーブであって、ＳＯＣが１００％から放電してＳＯＣが０％になるまでの曲線であって、横軸方向を拡大したグラフである。ＳＯＣが１０％から４０％の間では、微小短絡状態による電圧傾きＧの絶対値が良品の電池モジュールＭの電圧傾きの絶対値の傾きよりも大きくなり、ＳＯＣが１０％～４０％の電圧傾きＧの絶対値は、ＳＯＣが０％～１０％の電圧傾きＧの絶対値よりも小さい。このため、ＳＯＣが１０％超４０％未満の範囲の第１の上限値Ｇｍａｘ１と、０％以上１０％以下の範囲の第２の上限値Ｇｍａｘ２とを設定する。第２の上限値Ｇｍａｘ２は第１の上限値Ｇｍａｘ１よりも大きい。
　各上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２は、ＳＯＣが０％以上１０％以下における電圧傾きＧと微小短絡状態との相関性を示す分布図、及び１０％以上４０％未満における電圧傾きＧと微小短絡状態との相関性を示す分布図に基づき第１実施形態と同様に設定される。即ち、各分布図において良品及び不良品の境界を求め、ＳＯＣが０％以上１０％以下における分布図における境界を第２の上限値Ｇｍａｘ２、ＳＯＣが１０％以上４０％未満における分布図における境界を第１の上限値Ｇｍａｘ１として設定する。尚、分布図に、良品及び不良品の明確な境界が見られず、良品及び不良品が混在する領域がある場合には、その混在領域の最大値、又は混在領域のうち良品個数が不良品個数よりも多くなる値に上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２を設定してもよい。
　(動作)
　次に本実施形態の微小短絡状態の判定方法について説明する。第１実施形態と同様に、先ず判定対象である初期充電前の電池モジュールＭを電池状態判定装置１０に接続する。
　さらに制御部１１を介して電池モジュールＭ及び充電器を接続して、電池モジュールＭを所定値（ＳＯＣ４０％）まで充電する。この充電時、制御部１１は、電流検出回路１２から出力された電流値を積算してＳＯＣを算出し、積算値が４０％に到達すると、電池モジュールＭ及び充電器を接続するためのスイッチ等をオフにして、電池モジュールＭ及び充電器を切り離す。
　上記充電器から電池モジュールＭへの電流供給が停止されると、電池モジュールＭは放電し電池電圧は下降する。制御部１１は、電流検出回路１２からの出力値に基づき電池モジュールＭのＳＯＣを算出するとともに、放電量を算出する。また制御部１１は、電圧検出回路１３からの出力値に基づき電池モジュールＭの電圧を算出し、放電量に対応させて電圧値を格納する。
　電池モジュールＭのＳＯＣが０％に達すると、制御部１１は、放電量に対応した電圧値を記憶部から読み出す。さらに制御部はＳＯＣ０％～１０％に至るまでの電圧変化量及び放電量から、放電量に対する電圧変化量である電圧傾きＧ（Ｖ／Ａｈ）を算出するとともに、ＳＯＣ１０％～４０％に至るまでの電圧変化量及び放電量から、放電量に対する電圧変化量である電圧傾きＧ（Ｖ／Ａｈ）の絶対値を算出する。そして制御部１１は、上記記憶部から第１の上限値Ｇｍａｘ１及び第２の上限値Ｇｍａｘ２を読み出し、算出したＳＯＣ０％～１０％の電圧傾きＧの絶対値を第２の上限値Ｇｍａｘと比較し、ＳＯＣ１０％～４０％の電圧傾きＧの絶対値を第１の上限値Ｇｍａｘ１と比較する。
　ＳＯＣ０％～１０％の電圧傾きＧの絶対値が第２の上限値Ｇｍａｘ２よりも小さく、且つＳＯＣ１０％～４０％の電圧傾きＧの絶対値が第１の上限値Ｇｍａｘ１よりも小さい場合には、制御部１１は、判定対象の電池モジュールＭを良品と判定する。またＳＯＣ０％～１０％の電圧傾きＧの絶対値が第２の上限値Ｇｍａｘ２以上である状態、及びＳＯＣ１０％～４０％の電圧傾きＧの絶対値が第１の上限値Ｇｍａｘ１以上である状態の少なくとも一方を満たす場合には、電池モジュールＭを微小短絡状態であると判定する。
　以上説明したように第２実施形態によれば以下に列挙する利点が得られる。
　（２）第２実施形態では、電池状態判定装置１０は、微小短絡状態を測定する際に、電池の充電状態を４０％未満とし、判定用のパラメータを、電圧ではなく電圧傾きＧの絶対値としている。微小短絡状態の電池は、充電状態が４０％未満の領域において電圧傾きが大きくなるので、該電圧傾きＧの絶対値を予め実験等によって求めた上限値と比較することで、微小短絡状態の不良品と、微小短絡状態でない良品とを精度よく判別できる。また電池の充電状態を４０％未満とすればよいため、電池の充電時間を短くすることができる。
　（３）第２実施形態では、電圧傾きＧの絶対値に対する上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２は、ＳＯＣが４０％未満の範囲をさらに細分化した１０％～４０％の範囲、０％～１０％の範囲に応じてそれぞれ異なる値に設定され、該上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２はＳＯＣの低下に伴い大きくなる。即ち微小短絡状態の電池モジュールの電圧傾きＧは、ＳＯＣが４０％未満の範囲内でも変化する場合があり、電圧傾きＧは放電終止電圧に向かうにつれ大きくなるので、例えば放電終止電圧に近い電圧値で電圧傾きが急に増大する電池であっても、充電状態に応じた上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２を設定できる。そして上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２と各電圧傾きＧとを比較することで、例えばＳＯＣが１０％～４０％では異常が検出されないが、０～１０％では異常が検出される電池モジュールＭを不良品と判定できる。このため判定精度を向上できる。
　尚、上記各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
　・第２実施形態では、ＳＯＣ１０％～４０％、ＳＯＣ０％～１０％の各範囲に対し上限値Ｇｍａｘ１，Ｇｍａｘ２をそれぞれ設定しているが、ＳＯＣの範囲はそれらの範囲に限定されない。例えば、ＳＯＣ０％～２０％、ＳＯＣ２０％～４０％等の範囲毎に設定してもよい。また、上限値Ｇｍａｘは３段階以上に設定してもよい。例えば、ＳＯＣ０％～１０％に対する上限値、ＳＯＣ１０％～２０％に対する上限値、及びＳＯＣ２０％～４０％に対する上限値をそれぞれ設定してもよい。
　・微小短絡状態の判定では、ＳＯＣが４０％未満の状態の電池モジュールＭの電圧傾きＧを算出すればよく、第１実施形態のようなＳＯＣ０％以上１０％以下の状態での判定、又は第２実施形態のようなＳＯＣ０％以上４０％未満の状態での判定に限定されない。例えば、ＳＯＣが０％以上５％以下、５％以上１０％以下、又は１０％以上３０％以下の状態で微小短絡状態を判定してもよい。
　・上記各実施形態では、制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を備える構成としているが、電圧検出回路、及び電流検出回路等を有する集積回路から構成されてもよい。
　・上記各実施形態では、ＳＯＣを測定する方法として充電電流の積算値を算出する方法を用いているが、電圧値や温度等の他のパラメータに基づき算出する方法、又は電流値を含めたそれらのパラメータを組み合わせて算出する方法を用いてもよい。
　・上記各実施形態では判定対象を電池モジュールＭとしているが、判定対象を適宜変更できる。例えば複数の電池モジュールを備えた組電池を判定対象としてもよい。

Claims (3)

  1. 　判定対象である二次電池の電圧値を検出する電圧検出部と、
    　前記二次電池の電流値を検出する電流検出部と、
    　前記二次電池の充電状態を検出する充電状態検出部と、
    　前記二次電池の充電状態が４０％未満である時に放電量に対する電圧変化量を示す電圧傾きの絶対値を算出し、前記電圧傾きの絶対値を予め設定された上限値と比較して、前記電圧傾きの絶対値が前記上限値よりも大きい場合に前記二次電池に微小短絡が生じた状態であると判定するように構成されている判定部と、
    　を備えた電池状態判定装置。
  2. 　前記電圧傾きの絶対値の前記上限値は、前記充電状態が４０％未満の範囲をさらに細分化した範囲に応じてそれぞれ設定された複数の上限値を含み、充電状態が低い範囲であるほど対応する前記上限値が大きく設定されている、請求項１に記載の電池状態判定装置。
  3. 　前記判定部は、
    　前記二次電池の充電状態が０％以上１０％以下の範囲である時に放電量に対する電圧変化量を示す電圧傾きの絶対値を算出し、前記電圧傾きの絶対値を予め設定された上限値と比較して、前記電圧傾きの絶対値が前記上限値よりも大きい場合に前記二次電池に微小短絡が生じた状態であると判定するように構成されている、請求項１又は２に記載の電池状態判定装置。
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