WO2017046900A1 - 二次電池の再生処理装置及び再生処理方法 - Google Patents

二次電池の再生処理装置及び再生処理方法 Download PDF

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WO2017046900A1
WO2017046900A1 PCT/JP2015/076331 JP2015076331W WO2017046900A1 WO 2017046900 A1 WO2017046900 A1 WO 2017046900A1 JP 2015076331 W JP2015076331 W JP 2015076331W WO 2017046900 A1 WO2017046900 A1 WO 2017046900A1
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battery module
voltage
battery modules
battery
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吉田　昭雄
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株式会社ユーパーツ
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a regeneration processing apparatus and a regeneration processing method for regenerating a secondary battery composed of a plurality of battery modules.
  • a secondary battery used in an electric vehicle such as a hybrid car
  • a chargeable / dischargeable lead storage battery or a nickel metal hydride battery is known.
  • These secondary batteries such as lead-acid batteries and nickel-metal hydride batteries may deteriorate in performance due to long-term use or neglect, and may not be recharged.
  • Patent Document 1 a method of electrically regenerating a deteriorated lead storage battery by repeatedly charging the deteriorated lead storage battery by a charging current in which a base current and a pulse current are superimposed. According to such a regeneration processing method of Patent Document 1, it is possible to electrically regenerate a deteriorated lead storage battery and reuse it for a used car or the like, so that it is possible to effectively use resources. .
  • the regeneration processing method of Patent Document 1 is a regeneration processing method specialized for a lead storage battery composed of one battery module.
  • a secondary battery composed of a plurality of battery modules such as nickel hydride batteries is used.
  • a nickel-metal hydride battery for a vehicle is configured by connecting about 20 to 40 battery modules in series, and the deterioration state of the plurality of battery modules is not necessarily uniform. .
  • the entire nickel-metal hydride battery is uniformly charged by the regeneration processing method of Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 8, the performance between the battery modules varies, and the entire nickel-metal hydride battery cannot exhibit sufficient performance.
  • an object of the present invention is to provide a regeneration processing apparatus and a regeneration processing method capable of electrically regenerating a secondary battery composed of a plurality of battery modules such as nickel metal hydride batteries.
  • a regeneration processing apparatus regenerates a secondary battery composed of a plurality of battery modules by performing a discharging process and a charging process on the plurality of battery modules.
  • each of the single battery modules is configured to be installable, and a plurality of via circuits constituting a current path through the installed battery modules are provided corresponding to each of the via circuits,
  • a bypass circuit that configures a current path that does not pass through the battery module installed in the corresponding relay circuit, a circuit switching unit that is provided for each relay circuit and switches between the relay circuit and the bypass circuit, and the relay circuit
  • a voltage measuring unit for measuring the voltage of the battery module installed in the corresponding via circuit, and the power installed in the transit circuit.
  • Each module includes a control unit configured to be able to determine at least one of discharge completion, charge completion, and failure occurrence, and when the control unit determines that discharge is complete, charge completion, or failure occurrence, discharge completion
  • the circuit switching unit corresponding to the battery module determined to be charged or defective is configured to be switched from the via circuit to the bypass circuit.
  • control unit is configured to determine the completion of discharge of each battery module based on the voltage measured by the voltage measurement unit.
  • the regeneration processing apparatus may further include a temperature measurement unit that is provided for each of the via circuits and that measures the temperature of the battery module installed in the corresponding via circuit, and the control unit includes the voltage
  • the battery module is determined to be charged based on the voltage measured by the measuring unit or the temperature measured by the temperature measuring unit.
  • control unit is configured to determine the occurrence of a failure in each battery module based on the voltage measured by the voltage measurement unit.
  • the regeneration processing device may further include an electronic load device capable of controlling a current flowing through the route circuit or the bypass circuit.
  • the reproduction processing apparatus may further include a power source capable of supplying a current to the via circuit or the bypass circuit.
  • a regeneration processing method is a regeneration processing method performed using the above-described reproducing device, and in a state where all the circuit switching units have selected the relay circuit, each of the plurality of battery modules is discharged, A discharge step of sequentially switching from the battery module that has been discharged to the bypass circuit, and after the discharge step, in a state where all the circuit switching units have selected the transit circuit, each of the plurality of battery modules is charged, and charging is performed. And a charging step of sequentially switching from the completed battery module to the bypass circuit.
  • the battery module in which the voltage value measured by the voltage measuring unit is equal to or lower than a predetermined discharge completion voltage value is sequentially applied from the via circuit to the bypass circuit. It is preferable that it is the process of switching to.
  • the charging step is a step of sequentially switching from the via circuit to the bypass circuit for a battery module whose voltage drop from a peak voltage exceeds a predetermined value.
  • the regeneration processing method according to the present invention preferably further includes a defective product detection step executed in parallel with the charging step, wherein the defective product detection step has a voltage increase rate measured by the voltage measuring unit. It is preferable that the battery module exceeding a predetermined value is a step of switching from the relay circuit to the bypass circuit.
  • Another regeneration processing method is a regeneration processing method performed using the above-described regeneration device including the temperature measurement unit, and in a state where all the circuit switching units have selected the relay circuit, Each of the battery modules is discharged in a state in which each of the circuit switching units selects the via circuit after the discharging step, and after the discharging step, the discharging step of sequentially discharging the battery modules and switching from the battery modules that have been discharged to the bypass circuit.
  • a charging step of sequentially switching to the bypass circuit from a battery module that has been charged is a battery module in which the amount of voltage drop from a peak voltage exceeds a predetermined value, or the temperature For battery modules whose rate of temperature increase measured by the measuring unit exceeds a predetermined value, Characterized in that it is a step of switching to the bypass circuit.
  • a regeneration processing apparatus and a regeneration processing method capable of electrically regenerating a secondary battery composed of a plurality of battery modules such as nickel metal hydride batteries.
  • the regeneration processing apparatus 1 performs discharge processing and charge processing on n (n is an arbitrary integer greater than or equal to 2) battery modules B 1 to B n , so that n battery modules B 1 to A secondary battery constituted by Bn is regenerated.
  • the regeneration processing device 1 according to the present embodiment is a nickel-metal hydride battery for vehicles constituted by connecting about 7 to 40, preferably about 20 to 40 battery modules B 1 to B n in series. It can be suitably used for the reproduction process.
  • Each of the battery modules B 1 to B n is composed of one or a plurality of cells, that is, six cells in this embodiment.
  • the regeneration processing apparatus 1 includes a charging / discharging circuit 10 for performing a discharging process and a charging process on n battery modules B 1 to B n .
  • each battery module B 1 ⁇ B n voltage measuring unit 30 provided (via circuit 12 each to be described later)
  • the temperature measuring unit provided in the battery module B 1 ⁇ each B n (each via circuit 12 to be described later) 40 and a control unit 50 that independently controls each circuit switching unit 20 (to be described later) of the charge / discharge circuit 10.
  • the regeneration processing apparatus 1 includes an electronic load device 60 that performs control (constant current control) so that the current flowing through the charge / discharge circuit 10 is constant, and a power supply 70 that supplies a direct current to the charge / discharge circuit 10.
  • an electronic load device 60 is used only during the discharge process of the battery module B 1 ⁇ B n, the power supply 70, charging process of the battery module B 1 ⁇ B n and Used only during defective product detection processing.
  • Charging and discharging circuit 10 as shown in FIGS. 1 to 3, provided for each battery module B 1 to B n, the battery module B 1 (B 2 ⁇ B n ) via the circuit which constitutes the path of current through the 12, a detour circuit (bypass circuit) 14 that is provided corresponding to each via circuit 12 and forms a current path that does not pass through the battery module B 1 (B 2 to B n ), and the battery modules B 1 to B n.
  • a circuit switching unit 20 that is provided every time (each route circuit 12) and switches between the route circuit 12 and the bypass circuit 14 is provided.
  • the relay circuit 12 and the bypass circuit 14 are provided in parallel, and either one is selected by the circuit switching unit 20.
  • each via circuit 12 is configured such that a single battery module B 1 (B 2 to B n ) can be detachably installed.
  • the via circuits 12 are installed from the upstream side to the downstream side via the installed battery modules B 1 (B 2 to B n ). It is configured to form a path through which current flows.
  • each bypass circuit 14 is a bypass circuit in which the battery modules B 1 (B 2 to B n ) are not arranged.
  • the bypass circuit 14 passes through the battery module B 1 (B 2 to B n ) installed in the corresponding via circuit 12 when selected by the circuit switching unit 20 (in the second energized state). Instead, a path through which current flows from the upstream side toward the downstream side is formed.
  • Each circuit switching unit 20 is a relay that operates under the control of the control unit 50.
  • Each circuit switching unit 20 is electrically connected to the first energization state (see FIG. 2) electrically connected to the via circuit 12 and to the bypass circuit 14 under the control of the control unit 50. It is configured to switch between the second energized state (see FIG. 3).
  • each circuit switching unit 20 can use various known relays such as electromagnetic relays, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the charging / discharging circuit 10 is configured such that battery modules corresponding to the circuit switching unit 20 that has selected the transit circuit 12 are electrically connected in series. With this configuration, it is possible to perform a discharge experiment or the like in a serial connection state that is the same as that actually mounted on an electric vehicle or the like.
  • the charge / discharge circuit 10 is configured such that the battery module corresponding to the circuit switching unit 20 that has selected the bypass circuit 14 is electrically disconnected from the other battery modules. With this configuration, it becomes possible to discharge and charge under optimum conditions for each of the battery modules B 1 to B n , so that overdischarge and overcharge can be prevented.
  • defective products non-recyclable battery modules
  • defective products can be easily detected, and defective products can be electrically separated from non-defective products (recyclable battery modules). It is possible to prevent the non-defective product from being damaged by the presence of.
  • Voltage measuring unit 30 one battery module B 1 (B 2 ⁇ B n ) provided one for, is configured to measure the voltage of each battery module B 1 (B 2 ⁇ B n ) Yes.
  • Each voltage measuring unit 30 is electrically connected to the control unit 50 and configured to transmit the measured voltage of the battery module B 1 (B 2 to B n ) to the control unit 50 in real time.
  • each voltage measuring unit 30 can use various known DC voltmeters, and thus detailed description thereof is omitted.
  • Temperature measurement unit 40 one battery module B 1 (B 2 ⁇ B n ) provided one for, is configured to measure the temperature of the battery modules B 1 (B 2 ⁇ B n ) Yes.
  • Each temperature measuring unit 40 is electrically connected to the control unit 50 and configured to transmit the measured temperature of the battery module B 1 (B 2 to B n ) to the control unit 50 in real time.
  • each temperature measurement unit 40 can use various known thermometers, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the control unit 50 measures the voltage of each battery module B 1 (B 2 to B n ) measured by each voltage measurement unit 30 or each battery module B 1 (B 2 to B B measured by each temperature measurement unit 40. n ), the battery module B 1 to B n is configured to be able to determine the completion of discharge, the completion of charge, and the occurrence of a defect for each of the battery modules B 1 to B n .
  • the circuit switching unit corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is determined to be the discharge completion, the charge completion, or the occurrence of a failure. 20 is configured to be switched from the via circuit 12 (first energized state) to the bypass circuit 14 (second energized state).
  • the control unit 50 measures each of the n battery modules B 1 to B n by each voltage measurement unit 30 during the discharge process in which the electronic load device 60 is connected to the charge / discharge circuit 10. The voltage value is monitored in real time over time. Then, the control unit 50 is configured to determine that the battery module B 1 (B 2 to B n ) whose voltage value measured by the voltage measurement unit 30 is equal to or less than a predetermined discharge completion voltage value is discharge completion. Has been. In addition, the control unit 50 operates the circuit switching unit 20 corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is determined to be discharged, and the bypass circuit 14 (first energization state) to the bypass circuit 14 (first energization state).
  • the battery modules B 1 (B 2 to B n ) that have been determined to be completely discharged are sequentially electrically disconnected from the other battery modules by switching to the (2 energization state).
  • the discharge completion voltage value can be appropriately set according to the battery module standard. For example, when the battery module is composed of 6 cells, the discharge completion voltage value per cell can be set to 1V, and the discharge completion voltage value of each battery module can be set to 6V. It is not limited to.
  • control unit 50 during the charging process in which the power supply 70 is connected to the charging / discharging circuit 10, for each of the n battery modules B 1 to B n , the voltage value measured by each voltage measuring unit 30;
  • the temperature measured by each temperature measurement unit 40 is configured to be monitored in real time over time.
  • control unit 50 is configured to be able to specify the peak voltage (saturated voltage) for each of the battery modules B 1 to B n in real time, and to calculate the amount of voltage drop from the peak voltage in real time.
  • the control part 50 is comprised so that the rate of temperature increase measured by each temperature measurement part 40 may be calculated in real time.
  • the control unit 50 determines the battery module B 1 (B 2 to B n ) in which the amount of decrease in voltage from the peak voltage exceeds a predetermined value, or the battery module B 1 (in which the rate of temperature increase exceeds a predetermined value). B 2 to B n ) are configured to determine that charging is complete. In addition, the control unit 50 operates the circuit switching unit 20 corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is determined to be fully charged, and the bypass circuit 14 (first energization state) to the bypass circuit 14 (first energization state).
  • the battery modules B 1 (B 2 to B n ) that have been determined to be fully charged are sequentially electrically disconnected from the other battery modules by switching to the (2 energization state).
  • the predetermined value relating to the amount of voltage drop from the peak voltage and the predetermined value relating to the rate of temperature increase can be appropriately set according to the standard and characteristics of the battery module.
  • the predetermined value related to the amount of voltage drop from the peak voltage can be set to about 10 mV
  • the predetermined value related to the temperature increase rate can be set to about 1 to 2 ° C./min. However, it is not limited to this.
  • control unit 50 is configured to execute the defective product detection process in parallel during the charging process. Specifically, the control unit 50 is configured to calculate an increase rate of the voltage value measured by each voltage measurement unit 30 in real time. Then, the control unit 50 is configured to determine that the battery module B 1 (B 2 to B n ) whose voltage value increase rate before the completion of charging exceeds a predetermined value is defective (defective product). In addition, the control unit 50 operates the circuit switching unit 20 corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is determined to be defective, and the bypass circuit 14 (first energization state) to the bypass circuit 14 (first 2), the battery module B 1 (B 2 to B n ) determined to be defective is electrically disconnected from the other battery modules.
  • the predetermined value regarding the rate of increase of the voltage value can be appropriately set according to the standard and characteristics of the battery module. Further, the rate of increase of the voltage value may be calculated using the voltage value at the start of charging and the voltage value after 3 minutes from the start of charging. Further, the control unit 50 compares the voltage values monitored in real time with the voltage values of other battery modules in real time for each of the battery modules B 1 to B n before the charging is completed, and the voltage value before the charging is completed is determined.
  • the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is larger than the voltage value of other battery modules by a predetermined value or more may be configured to determine that a defect has occurred (defective product).
  • the predetermined value in this case can also be set as appropriate according to the standard and characteristics of the battery module, and may be a voltage difference between a good product and a defective product obtained by actual measurement.
  • FIG. 4 is a flowchart schematically showing an operation flow of discharge control executed for the n battery modules B 1 to B n .
  • FIG. 5 is a flowchart schematically showing an operation flow of charge control executed for the n battery modules B 1 to B n .
  • FIG. 6 is a flowchart schematically showing an operation flow of defective product detection control executed in parallel with charge control.
  • the regeneration processing method is as follows. First, in a state where all the circuit switching units 20 select the transit circuit 12 (a state where all the battery modules B 1 to B n are connected in series). , n pieces of the battery modules B 1 ⁇ B n were discharged respectively, sequentially switched to bypass circuit 14 executes the discharge control from the battery module B 1 ⁇ B n which discharge is completed (discharge step). Then, after the discharging process, in the state where all the circuit switching unit 20 selects the through circuit 12, sequentially n number of battery modules B 1 ⁇ B n were respectively charged, the battery modules B 1 ⁇ B n charge completion Charge control to switch to the bypass circuit 14 is executed (charging process). In parallel with this charging step, defective products that cannot be regenerated (battery modules in which defects have occurred) are detected, and defective product detection control is performed to separate them from non-defective products (defective product detection step).
  • the control unit 50 monitors the voltage value of each of the n battery modules B 1 to B n in real time over time (S3). Further, in the control unit 50, for each of the battery modules B 1 to B n , whether or not the voltage value measured by the voltage measuring unit 30 is equal to or less than a predetermined discharge completion voltage value, that is, whether the discharge has been completed. Whether or not is judged in real time (S4).
  • the discharge completion voltage value when it is determined that the discharge is completed (when the voltage value is equal to or lower than the discharge completion voltage value), it corresponds to the battery module B 1 (B 2 to B n ) determined to be discharged.
  • the circuit switching unit 20 is operated to switch from the via circuit 12 (first energization state) to the bypass circuit 14 (second energization state) (S5). Accordingly, the battery modules that have been discharged are sequentially electrically disconnected from the other battery modules.
  • the above determination is repeatedly performed until it is determined that the discharge is completed.
  • control unit 50 determines whether or not the discharge of all the battery modules B 1 to B n is completed (S6), and determines that the discharge of all the battery modules B 1 to B n is completed. Then, the discharge control by the control unit 50 ends (S7). On the other hand, when there is a battery module that has not been completely discharged, the above determination as to whether or not the discharge has been completed is repeated for battery modules that have not been discharged.
  • the discharge processes of all the battery modules B 1 to B n are executed in parallel.
  • the discharge is sequentially electrically disconnect the battery module B 1 has been completed (B 2 ⁇ B n), the battery modules B 1 ⁇ B n Can be prevented, and the balance of the discharge states of all the battery modules B 1 to B n can be made uniform.
  • the control unit 50 monitors the voltage value of each of the n battery modules B 1 to B n in real time over time (S12). Further, the control unit 50 specifies the peak voltage (saturated voltage) for each of the battery modules B 1 to B n in real time, and calculates the amount of voltage drop from the peak voltage in real time (S13). Then, in the control unit 50, for each of the battery modules B 1 to B n , it is determined in real time whether or not the amount of decrease in voltage from the peak voltage exceeds a predetermined value, that is, whether or not charging is completed ( S14).
  • the battery modules B 1 to B n of the secondary battery increase in voltage due to continuous charging and become saturated, and the peak voltage (saturated voltage) decreases after a certain period of time. Therefore, it can be determined that the charging of each of the battery modules B 1 to B n is completed when the voltage drops from the peak voltage.
  • the control unit 50 instead of the determination based on the lowering amount of the voltage or in parallel to this, while the battery modules B 1 ⁇ B n is charging, n pieces of the battery modules B 1 ⁇ B
  • the temperature of each n is monitored in real time over time (S12 ′). Further, the control unit 50 calculates the rate of temperature increase for each of the battery modules B 1 to B n in real time (S13 ′). Then, the controller 50 determines in real time whether or not the rate of temperature increase exceeds a predetermined value for each of the battery modules B 1 to B n , that is, whether or not the charging is completed (S14 ′).
  • the nickel metal hydride battery has a characteristic that the temperature rapidly rises when fully charged. Therefore, it can be determined that the charging of each of the battery modules B 1 to B n is completed when the rate of temperature increase (temperature gradient) suddenly increases.
  • the battery module B 1 (B 2 to B n ) determined to be complete is charged.
  • the corresponding circuit switching unit 20 is operated to switch from the via circuit 12 (first energized state) to the bypass circuit 14 (second energized state) (S15). Accordingly, the battery modules that have been charged are sequentially electrically disconnected from the other battery modules.
  • either or both of the determinations are repeatedly performed until it is determined that charging is completed.
  • the control unit 50 determines whether or not the charging of all the battery modules B 1 to B n is completed (S16), and when it is determined that the charging of all the battery modules B 1 to B n is completed The charging control by the control unit 50 ends (S17). On the other hand, if there is a battery module that has not been fully charged, the above determination as to whether or not charging has been completed is repeatedly executed for battery modules that have not been fully charged.
  • the charging process for all the battery modules B 1 to B n is executed in parallel.
  • the charging step according to the present embodiment at the timing when charging is completed, because the charging is disconnected completed battery module B 1 and (B 2 ⁇ B n) sequentially electrical, battery modules B 1 ⁇ B n Can be prevented, and the state of charge of all the battery modules B 1 to B n can be balanced.
  • the charging process according to the present embodiment is executed after the discharging process, the secondary battery is refreshed and the memory effect is eliminated by repeatedly executing the discharging process and the charging process once or a plurality of times. can do.
  • the defective product detection step is executed in parallel with the charging step after the start of the charging step.
  • the control unit 50 determines the voltage value based on the voltage value monitored in real time for each of the battery modules B 1 to B n before the completion of charging. Is calculated in real time (S21).
  • the control unit 50 determines in real time whether or not the rate of increase of the voltage value before completion of charging exceeds a predetermined value for each of the battery modules B 1 to B n , that is, whether or not the product is defective (S22). ).
  • a defective product that cannot be regenerated has a characteristic that the voltage rises before the completion of charging, and the battery is not fully charged. Therefore, in the present embodiment, this battery module can be determined as a defective product when the rate of increase in voltage value exceeds a predetermined value within a predetermined period before completion of charging.
  • the circuit switching unit 20 corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) that is determined to be defective is operated.
  • the circuit 12 (first energized state) is switched to the bypass circuit 14 (second energized state) (S23).
  • the battery module determined to be defective is electrically disconnected from the other battery modules.
  • the determination is repeatedly performed until the charging control is completed or until a predetermined time period elapses.
  • the control unit 50 determines whether or not the charging control has ended or whether or not a predetermined period has elapsed (S24), and the charging control has ended or has been determined in advance. When it is determined that the period has elapsed, the defective product detection control by the control unit 50 ends (S25). On the other hand, if the charging control has not ended and the predetermined period has not elapsed, the defective product is not detected until the charging control ends or the predetermined period elapses. The determination of whether or not is repeated.
  • the defective product detection process described above it is possible to detect defective products mixed in the battery modules B 1 to B n that are being charged.
  • the battery module B 1 (B 2 to B n ) determined to be defective is electrically disconnected in real time, so that it can be regenerated and non-recyclable.
  • Non-defective products can be separated, and effective use of resources can be achieved by exchanging only separated defective products with non-defective products.
  • the entire secondary battery may be discarded. Further, if charging is performed in a state where defective products are mixed, there is a possibility that a reproducible battery module may be damaged.
  • the defective product detection process according to the present embodiment only defective products can be efficiently removed and recyclable battery modules can be reused, so that resources can be effectively used.
  • the regeneration processing apparatus 1 is configured such that a single battery module B 1 (B 2 to B n ) can be installed, and the installed battery module B 1 (B 2 to B n).
  • a single battery module B 1 (B 2 to B n ) can be installed, and the installed battery module B 1 (B 2 to B n).
  • the discharge is completed and charged Complete
  • a control unit 50 configured to be able to determine at least one of the occurrence of defects, and when the control unit 50 determines that the discharge is completed, the charge is completed, or the defect is generated, it is determined that the discharge is completed, the charge is completed, or the defect is generated.
  • the circuit switching unit 20 corresponding to the battery module B 1 (B 2 to B n ) is switched from the via circuit 12 to the bypass circuit 14.
  • the regeneration processing apparatus 1 configured in this way, it is possible to electrically regenerate a secondary battery composed of a plurality of battery modules B 1 to B n such as nickel metal hydride batteries.
  • the battery modules B 1 (B 2 to B n ) that have been discharged or charged can be sequentially electrically disconnected at the timing when the discharge or charging is completed. Therefore, overdischarge and overcharge can be prevented, and the performance of all the battery modules B 1 to B n can be made uniform as shown in FIG. 7, for example.
  • the battery module B 1 (B 2 to B n ) determined as a defective product (non-recyclable battery module) can be electrically disconnected in real time. Therefore, it is possible to separate a non-defective product (recyclable battery module) from a defective product and to prevent the non-defective product from being damaged due to the presence of the defective product.
  • the temperature measuring unit 40 is provided for each battery module B 1 ⁇ B n, is not limited to this, only the voltages of the battery modules B 1 ⁇ B n If full charge can be determined based on the temperature measurement unit 40, the temperature measurement unit 40 may be omitted.
  • the regeneration processing apparatus 1 according to the present embodiment can be suitably used for regeneration processing of a nickel-metal hydride battery for a vehicle.
  • the secondary battery targeted by the regeneration processing apparatus 1 according to the present embodiment is not limited to a nickel metal hydride battery, and may be a secondary battery configured by a plurality of battery modules.
  • the regeneration processing apparatus 1 according to the present embodiment is not limited to a vehicle secondary battery, and can be used for a regeneration process of various secondary batteries used for various applications.
  • control unit 50 has been described as configured to be able to determine all of discharge completion, charge completion, and failure occurrence for each of the battery modules B 1 to B n. It is not limited as long as it can determine at least one of discharge completion, charge completion, and occurrence of a defect.

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Abstract

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

Description

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

Claims (11)

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