WO2021049134A1 - 電池監視装置および電池システム - Google Patents

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WO2021049134A1
WO2021049134A1 PCT/JP2020/025728 JP2020025728W WO2021049134A1 WO 2021049134 A1 WO2021049134 A1 WO 2021049134A1 JP 2020025728 W JP2020025728 W JP 2020025728W WO 2021049134 A1 WO2021049134 A1 WO 2021049134A1
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WO
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battery
battery group
central processing
group
groups
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Application number
PCT/JP2020/025728
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋平 河原
高橋　宏文
雅浩 米元
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery system and a battery monitoring device including a plurality of battery cells.
  • Patent Document 1 discloses a power supply system for a vehicle including an electric motor for traveling capable of regenerating electric power.
  • the power supply system described in Patent Document 1 includes a primary secondary battery, a secondary secondary battery, an arithmetic unit, a determination device, and a notification device (the same document, claim 3, paragraph 0012). Etc.).
  • the secondary secondary battery is connected in parallel with the primary secondary battery, and has a smaller output density and a higher energy density than the primary secondary battery.
  • the arithmetic unit has a first capacity retention rate, which is the ratio of the current electric capacity to the initial electric capacity of the primary secondary battery, and a ratio of the current electric capacity to the initial electric capacity of the secondary secondary battery.
  • the average value with the two capacity retention rates and the average value according to the ratio of the initial electric capacity of each secondary battery is obtained as the total capacity retention rate.
  • the determination device determines that it is time to replace the battery when the total capacity retention rate is equal to or less than a predetermined first reference value.
  • the notification device notifies that the determination device has determined that it is time to replace the battery (see the same document, claim 3, paragraph 0012, etc.).
  • a secondary battery such as a primary secondary battery or a secondary secondary battery of the conventional vehicle power supply system includes, for example, a plurality of battery cells connected in series and in parallel.
  • the degree of deterioration is not uniform and varies from individual to individual. Therefore, when the secondary battery deteriorates beyond the permissible range, if all the battery cells constituting the secondary battery are replaced, there is a problem that the battery cells having a degree of deterioration that can be continuously used are also replaced at the same time. ..
  • the present disclosure provides a battery monitoring device capable of reducing the number of battery cell replacements as much as possible by effectively utilizing the battery cells in a battery system including a plurality of battery cells.
  • One aspect of the present disclosure includes a plurality of battery groups connected in parallel, a plurality of battery cells connected in series to form the battery group, and a current sensor for measuring the current flowing through each of the battery groups.
  • a battery monitoring device used in a battery system including a voltage sensor for measuring the voltage of each of the battery cells, the central processing device including a central processing device and a storage device, wherein the central processing device includes the current sensor and the voltage. It is determined whether or not the battery group needs to be replaced based on the degree of deterioration of each of the battery groups calculated based on the detection result of the sensor, and when it is determined that the battery group needs to be replaced, it is based on the degree of deterioration.
  • the battery group to be replaced is specified, and the parameter or the number of replacements of the new battery group to be replaced with the battery group to be replaced is calculated based on the permissible current value of the new battery group. It is a characteristic battery monitoring device.
  • the degree of deterioration of each battery group constituting the battery system is monitored, the battery group having a higher degree of deterioration is identified, the specified battery group is replaced, and another battery group is used. It can be used continuously. Therefore, it is possible to provide a battery monitoring device capable of reducing the number of battery cell replacements as much as possible by effectively utilizing the deteriorated battery cells as compared with the conventional case.
  • the schematic functional block diagram which shows the embodiment of the battery monitoring apparatus which concerns on this disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic functional block diagram of a secondary battery constituting the uninterruptible power supply shown in FIG.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of battery cells constituting the battery group of the secondary battery shown in FIG.
  • the graph which shows an example of the relationship between OCV and SOC of the battery cell shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a processing flow of the battery monitoring device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a processing flow of the battery monitoring device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a processing flow of the battery monitoring device shown in FIG.
  • the schematic functional block diagram which shows the embodiment of the battery system which concerns on this disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic functional block diagram showing the first embodiment of the battery monitoring device and the battery system according to the present disclosure.
  • the battery monitoring device 100 of the present embodiment is provided outside the uninterruptible power supply 200, for example, and targets the uninterruptible power supply 200 for monitoring.
  • the battery monitoring device 100 constitutes a battery system 300 together with the uninterruptible power supply device 200, for example.
  • the battery monitoring device 100 is, for example, a microcontroller, firmware, or an electronic circuit board including at least a central processing unit 101, a storage device 102, and input / output terminals.
  • the battery monitoring device 100 is connected to the uninterruptible power supply 200 via, for example, a signal line.
  • the uninterruptible power supply 200 is connected to a power system 400 as a power source and a load device 500 to be supplied with power in the event of a power failure of the power system 400, for example, via a power line.
  • FIG. 2 is a schematic functional block diagram of the uninterruptible power supply 200, which is the monitoring target of the battery monitoring device 100 shown in FIG.
  • the uninterruptible power supply 200 includes, for example, a power input terminal 201, an open / close switch 202, a rectifier 203, a secondary battery 210, an inverter 205, a changeover switch 206, a power output terminal 207, and a signal output terminal 208. , Is equipped.
  • the power input terminal 201 is connected to the power system 400 shown in FIG. 1 via, for example, a power line.
  • the open / close switch 202 is arranged between the power input terminal 201 and the rectifier 203, for example, and is opened / closed as necessary to switch between an energized state and an energized cutoff state.
  • the rectifier 203 converts the AC power supplied from the power system 400 via the power input terminal 201 and the open / close switch 202 into DC power.
  • the secondary battery 210 is charged by the DC power output from the rectifier 203, and outputs the DC power to the inverter 205 at the time of discharging.
  • the inverter 205 converts the DC power output from the secondary battery 210 into AC power.
  • the changeover switch 206 switches between a bypass path connecting the open / close switch 202 and the power output terminal 207 and a charge / discharge path provided with the rectifier 203, the secondary battery 210, and the inverter 205.
  • the power output terminal 207 is connected to the load device 500 shown in FIG. 1 via, for example, a power line.
  • the signal output terminal 208 is connected to the secondary battery 210 via, for example, a signal line inside the uninterruptible power supply 200, and the battery shown in FIG. 1 via a signal line outside the uninterruptible power supply 200. It is connected to the monitoring device 100.
  • FIG. 3 is a schematic functional block diagram of the secondary battery 210 constituting the uninterruptible power supply 200 shown in FIG.
  • the secondary battery 210 is charged to a predetermined charging state by the electric power from the electric power system 400, and supplies electric power to the load device 500 when a power failure occurs in the electric power system 400.
  • the secondary battery 210 includes, for example, a plurality of battery cells 211, a plurality of battery groups 212, a plurality of current sensors 213, a plurality of battery management devices 214, a plurality of temperature sensors 215, and an external terminal 216. It is a battery system having a detection device 217 and a signal terminal 218.
  • the battery cell 211 is a single battery such as a square lithium ion secondary battery.
  • the battery group 212 is composed of, for example, a plurality of battery cells 211 connected in series.
  • the plurality of battery groups 212 are connected in parallel and connected to the external terminal 216, for example.
  • the number of battery cells 211 included in each battery group 212 and the number of battery groups 212 included in the secondary battery 210 are determined according to specifications such as the storage capacity, rated output, and voltage of the secondary battery 210.
  • the current sensor 213 is connected in series to each battery group 212 and measures the current flowing through each battery group 212.
  • the current sensor 213 is connected to the state detection device 217 via, for example, a signal line, and outputs the current measurement result to the state detection device 217.
  • the current sensor 213 constitutes a measuring means for measuring the information of each battery group 212.
  • the battery management device 214 is composed of, for example, an electronic circuit board on which various electronic components are mounted, and includes a voltage detection circuit as a voltage sensor.
  • the battery management device 214 is provided for each battery group 212, and measures the voltage of each battery cell 211 by a voltage detection circuit as a voltage sensor.
  • the voltage detection circuit as a voltage sensor constitutes a measuring means for measuring the information of each battery group 212.
  • the battery management device 214 executes control for equalizing the voltage of the battery cells 211, for example, when the voltage of the plurality of battery cells 211 constituting the battery group 212 varies.
  • the battery management device 214 is connected to the state detection device 217 via, for example, a signal line, and outputs a voltage measurement result to the state detection device 217.
  • the temperature sensor 215 is provided for each battery group 212, for example, and measures the temperature of at least one outer surface of a plurality of battery cells 211 constituting each battery group.
  • the temperature sensor 215 measures, for example, the temperature of a plurality of battery cells 211 constituting each battery group 212, such as a portion having a maximum temperature, a portion having a minimum temperature, and a portion having an average temperature.
  • the temperature sensor 215 is connected to the state detection device 217 via, for example, a signal line, and outputs the temperature measurement result to the state detection device 217.
  • the external terminal 216 includes a positive electrode terminal 216P and a negative electrode terminal 216N.
  • the positive electrode terminal 216P is connected to the positive electrode terminals of the plurality of battery groups 212
  • the negative electrode terminal 216N is connected to the negative electrode terminals of the plurality of battery groups 212.
  • the positive electrode terminal of the battery group 212 is connected to the external terminal of the positive electrode of the battery cell 211 on the high potential side among the plurality of battery cells 211 connected in series.
  • the negative electrode terminal of the battery group 212 is connected to the external terminal of the negative electrode of the battery cell 211 on the low potential side among the plurality of battery cells 211 connected in series.
  • the state detection device 217 is composed of, for example, an electronic circuit board on which electronic components including a central processing unit and a storage device are mounted.
  • the state detection device 217 determines the state of the battery group 212 based on information including, for example, current, voltage, and temperature measurement results input from the current sensor 213, the battery management device 214, and the temperature sensor 215. Detect or calculate.
  • the states of the battery group 212 that the state detection device 217 determines, detects, or calculates are, for example, a charging state (State of Charge: SOC), a deteriorated state (State of Health: SOH), the presence or absence of an abnormality, and Allowable current value that can be charged and discharged.
  • the state detection device 217 can calculate, for example, the electric power charged to each battery group 212 and the electric power output from each battery group 212. Specifically, the state detection device 217 is based on the current value of the battery group 212, which is the detection result of the current sensor 213, and the voltage of the battery cell 211, which is the detection result of the battery management device 214, by the central processing device. It is possible to calculate the electric power when charging and discharging the battery group 212.
  • the state detection device 217 is connected to the signal terminal 218 of the secondary battery 210 via, for example, a signal line inside the secondary battery 210.
  • the signal terminal 218 of the secondary battery 210 is connected to the signal output terminal 208 of the uninterruptible power supply 200 shown in FIG. 2 via, for example, an external signal line of the secondary battery 210.
  • There are two typical methods for deriving the SOC of the battery group 212 by the state detection device 217 for example, a method based on the voltage of the battery group 212 and a method based on the integrated value of the current flowing through the battery group 212. ..
  • the relationship between the voltage of the battery group 212 and the SOC is obtained in advance, and the relationship is stored in the storage device of the state detection device 217 as a voltage-SOC map. .. Then, based on the voltage-SOC map stored in the storage device and the measurement result of the voltage of the battery cell 211 output from the battery management device 214, the central processing unit of the state detection device 217 uses the SOC of the battery group 212. Is derived in real time. In this method, the relationship between the voltage of the battery group 212 and the SOC changes according to the characteristics of the battery cells 211 constituting the battery group 212. Therefore, the SOC derivation accuracy also depends on the characteristics of the battery cells 211 constituting the battery group 212. There will be a difference depending on the situation.
  • the current sensor 213 measures the current flowing into the battery group 212 and the current value flowing out from the battery group 212, and then the state detection device 217 The SOC of the battery group 212 is calculated by integrating the measurement results of the current values with the central processing device of.
  • the measurement error included in the current measurement result by the current sensor 213 is also integrated, so that the SOC error increases with the passage of time.
  • the state detection device 217 includes, for example, the characteristics of the battery cell 211, the sensor performance and sensor characteristics of the current sensor 213, the battery management device 214, and the temperature sensor 215, and the environment around the battery group 212. It is preferable to select the SOC derivation method according to various conditions and secure the SOC derivation accuracy.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the battery cells 211 constituting the battery group 212.
  • the battery cell 211 can be represented by, for example, an electromotive force 211e, an internal resistance 211r, a polarization resistance 211p, and a capacitance 211c.
  • the closed circuit voltage (CCV) which is the voltage between the positive and negative external terminals of the battery cell 211, is expressed by the following equation (1). Will be done.
  • OCV means an open circuit voltage which is a voltage across the voltage source expressed as an electromotive force 211e
  • IR is a voltage drop across the internal resistance 211r
  • Vp is parallel. It is a polarization voltage across the polarization resistance 211p and the capacitance 211c connected to.
  • the OCV is used in the SOC calculation, but cannot be directly measured while the battery cell 211 is being charged or discharged. Therefore, the OCV can be calculated by subtracting the voltage drop IR and the polarization voltage Vp from the CCV as in the following equation (2).
  • I is, for example, a current value based on the measurement result of the current sensor 213.
  • R is, for example, the resistance value of the internal resistance 211r included in the characteristic parameter of the battery cell 211 stored in the storage device of the state detection device 217 in advance.
  • Vp is obtained based on, for example, a current value based on the detection result of the current sensor 213, a characteristic parameter of the battery cell 211 stored in advance in the storage device of the state detection device 217, a polarization resistance 211p, and a capacitance 211c. be able to.
  • the characteristic parameters of the battery cell 211 can be extracted according to the state of the battery cell 211, such as the SOC and temperature of the battery cell 211, and stored in advance in the storage device of the state detection device 217. As a result, the OCV can be calculated with high accuracy by the central processing unit of the state detection device 217.
  • the state detection device 217 calculates the SOC of the battery cell 211 based on the calculated OCV of the battery cell 211.
  • FIG. 5 is an example of a graph showing the relationship between the OCV and SOC of the battery cell 211.
  • the OCV and the SOC have a certain relationship as shown in FIG. 5, for example. Therefore, for example, the relationship between the OCV and the SOC of the battery cell 211 can be obtained in advance, and the relationship can be stored in the storage device of the state detection device 217 as an OCV-SOC map.
  • the central processing unit of the state detection device 217 can calculate the SOC of the battery cell 211 based on the calculated OCV of the battery cell 211 and the OCV-SOC map as shown in FIG.
  • 6A and 6B are graphs illustrating an example of a method of detecting the resistance value of the internal resistance 211r of the battery cell 211.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the value of the current I flowing through the battery cell 211.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the voltage of the battery cell 211, that is, CCV.
  • the voltage is equal to the product of the current I and the internal resistance value R.
  • a descent IR occurs.
  • the slope of a straight line obtained by linearly approximating the relationship between a plurality of currents I and CCV at that time is the internal resistance value R. It is also possible to calculate the internal resistance value R using the following equation (3).
  • CCV (t) is the voltage of the battery cell 211 according to the time t
  • I (t) is the current corresponding to the time t
  • ⁇ t is the voltage and current of the battery cell 211. Measurement interval.
  • the method for calculating the internal resistance value R of the battery cell 211 is not limited to the above-mentioned method, and another method may be adopted.
  • the state detection device 217 may obtain the internal resistance value R of each battery group 212 based on the internal resistance value R of each battery cell 211 constituting the battery group 212.
  • the rate of increase in the internal resistance value SOHR due to deterioration of the battery cell 211 can be obtained by the following equation (4).
  • Rc is the current internal resistance value of the battery cell 211
  • Ro is the internal resistance value of the battery cell 211 at the beginning of use.
  • the state detection device 217 may obtain the increase rate SOHR of the internal resistance value of each battery group 212 based on the increase rate SOHR of the internal resistance value of each battery cell 211 constituting the battery group 212.
  • 7A and 7B are graphs illustrating an example of a method of detecting a capacity decrease at the time of full charge due to deterioration of the battery cell 211, respectively.
  • FIG. 7A is a graph in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the voltage of the battery cell 211, that is, CCV, as in FIG. 6B.
  • the state detection device 217 is based on, for example, the measurement result of the voltage before discharging the battery cell 211 and the relationship between OCV and SOC as shown in FIG. 5, before discharging the battery cell 211.
  • SOC1 which is SOC.
  • the state detection device 217 is based on, for example, the measurement result of the voltage of the battery cell 211 and the relationship between the OCV and the SOC as shown in FIG. 5 when a sufficient time has elapsed from the end of the discharge of the battery cell 211.
  • the SOC2, which is the SOC after the battery cell 211 is discharged, is obtained.
  • the state detection device 217 obtains the current full charge capacity Qc of the battery cell 211 by, for example, the following formula (5).
  • the state detection device 217 calculates the reduction rate of the capacity at the time of full charge due to the deterioration of the battery cell 211, that is, the capacity maintenance rate SOHQ by, for example, the following formula (6).
  • Qc is the current full charge capacity of the battery cell 211
  • Qo is the full charge capacity of the battery cell 211 at the beginning of use.
  • FIG. 7B is a graph showing the relationship between SOHR and SOHR, with the horizontal axis representing the increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery cell 211 and the vertical axis representing the capacity retention rate SOHQ of the battery cell 211.
  • the relationship between the increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery cell 211 and the capacity maintenance rate SOHQ as shown in FIG. 7B is obtained in advance, and the relationship is used as a SOHR-SOHQ map, for example, the storage of the state detection device 217. Store it in the device.
  • the central processing unit of the state detection device 217 obtains the increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery cell 211 as described above, and based on the SOHR and the SOHR-SOHQ map, the capacity maintenance rate of the battery cell 211.
  • SOHQ can be calculated.
  • the method for calculating the capacity retention rate SOHQ of the battery cell 211 is not limited to the above-mentioned method, and another method may be adopted.
  • the state detection device 217 may obtain the capacity retention rate SOHQ of each battery group 212 based on the capacity retention rate SOHQ of each battery cell 211 constituting the battery group 212.
  • the central processing unit of the state detection device 217 uses, for example, the calculated increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery group 212 and the following equations (7) and (8) to obtain the allowable current value Ichg during charging. , The permissible current value Idis at the time of discharge is calculated.
  • Ichg (Vmax-OCV) / (Ro ⁇ SOHR / 100) (7)
  • Idis (OCV-Vmin) / (Ro ⁇ SOHR / 100) (8)
  • OCV is the open circuit voltage of the current battery group 212
  • Vmax is the upper limit voltage at which the battery group 212 can operate
  • Vmin is the upper limit voltage at which the battery group 212 can operate. It is the lower limit voltage
  • Ro is the internal resistance value at the beginning of use of the battery group 212.
  • the voltage of the battery group 212 is controlled by controlling the charging and discharging of the battery group 212 so as not to exceed the allowable current value Ichg at the time of charging and the allowable current value Idis at the time of discharging obtained by the formulas (7) and (8). Can be charged and discharged within the range of the upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin. Further, the current value of the battery group 212 may be limited to the permissible current value Ichg'during charging and the permissible current value Idis' during discharging obtained by the following equations (9) and (10).
  • Ilim is a current limit value defined for a purpose different from the above-mentioned deviation prevention between the upper limit voltage Vmax and the lower limit voltage Vmin. Ilim may be determined from the allowable value of heat generation of the battery cell 211 generated by charging / discharging the battery cell 211, and the allowable current determined for using the battery cell 211 over a predetermined period with reference to the life performance of the battery cell 211. The value may be adopted.
  • the state detection device 217 sets the state of the battery group 212 as SOC, SOH (for example, SOHR and SOHQ), presence / absence of abnormality, and the presence / absence of abnormality, based on the information including the measurement results of current, voltage, and temperature. Allowable current values that can be charged and discharged Ichg, Idis, etc. are determined, detected, or calculated.
  • the formulas, data, programs, etc. used for the above-mentioned calculation by the state detection device 217 are stored in, for example, the storage device of the state detection device 217, and the above-mentioned calculation by the state detection device 217 is, for example, the state detection device 217. Performed by the central processing unit.
  • the state detection device 217 outputs the determined, detected, or calculated state of the battery group 212 to the signal terminal 218 via the signal line.
  • the signal terminal 218 is connected to the signal output terminal 208 shown in FIG. 2 via, for example, an external signal line of the secondary battery 210.
  • the state of each battery group 212 output from the state detection device 217 is output from the signal terminal 218 to the signal output terminal 208 shown in FIG. 2, and further from the signal output terminal 208 via the signal line in FIG. It is input to the battery monitoring device 100 shown in.
  • the battery monitoring device 100 has a status monitoring function for the secondary battery 210 constituting the uninterruptible power supply 200 and a maintenance notification function for the secondary battery 210. More specifically, the battery monitoring device 100 constitutes the secondary battery 210 based on the state of each battery group 212 output from the signal output terminal 208 of the secondary battery 210 and input to the input terminal. It is possible to determine whether or not the battery group 212 of the above battery group 212 needs to be replaced.
  • the battery monitoring device 100 includes a central processing unit 101, a storage device 102, and an input / output terminal. Expressions, data, programs, etc. used for determination, processing, and calculation by the battery monitoring device 100 are stored in, for example, the storage device 102, and determination, processing, and calculation by the battery monitoring device 100 are performed by, for example, the central processing unit 101. Will be executed.
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating a processing flow of the battery monitoring device 100.
  • the central processing device 101 of the battery monitoring device 100 is output from the state detection device 217 of the secondary battery 210 to the battery monitoring device 100. Acquires the input state of the battery group 212.
  • the state of the battery group 212 includes, for example, SOC, SOH (for example, SOHR and SOHQ), internal resistance value R, full charge capacity Q, presence / absence of abnormality, and allowable current value Ichg, Idis that can be charged / discharged. Including.
  • the central processing unit 101 acquires the internal resistance value R of each battery group 212 connected in parallel in the secondary battery 210.
  • the central processing unit 101 acquires the full charge capacity Q of each battery group 212.
  • the central processing unit 101 synthesizes a plurality of battery groups 212 connected in parallel based on the following equations (11) and (12) in order to grasp the performance of the secondary battery 210.
  • the internal resistance value R t and the combined full charge capacity Q t are calculated.
  • n is the number of battery groups 212 connected in parallel
  • R n is the internal resistance value of each battery group 212
  • Q n is each battery group. It has a full charge capacity of 212.
  • the central processing unit 101 positions the combined internal resistance value R t and the combined full charge capacity Q t calculated in the processing P13 as the performance of the secondary battery 210, and is stored in, for example, the storage device 102. It is determined whether or not the performance of the secondary battery 210 satisfies the required performance by comparing with the required performance. In the determination P14, when the performance of the secondary battery 210 satisfies the required performance (YES), the central processing unit 101 ends the processing. On the other hand, in the determination P14, when the performance of the secondary battery 210 does not satisfy the required performance (NO), the central processing unit 101 executes the processing P15.
  • the central processing unit 101 identifies the battery group 212 in which the deterioration has progressed most among the plurality of battery groups 212. Specifically, the central processing unit 101 is most deteriorated based on at least one of, for example, the internal resistance value R of each battery group 212, the rate of increase SOHR, the full charge capacity Q, and the capacity retention rate SOHQ.
  • the battery group 212 that is, the battery group 212 having the highest degree of deterioration is specified as the battery group 212 to be replaced.
  • the central processing unit 101 designates the battery group 212 having the highest degree of deterioration specified as described above as a replacement target, and executes a process for replacing the battery group 212.
  • the process by the battery monitoring device 100 is not limited to the process shown in FIG. More specifically, as described above, instead of the performance diagnosis of the secondary battery 210 using the combined internal resistance value R t and the combined full charge capacity Q t of the plurality of battery groups 212 connected in parallel, Performance diagnosis may be performed using the rate of increase SOHR of the internal resistance value of the battery group 212 and the rate of capacity retention SOHQ.
  • Performance diagnosis may be performed using the rate of increase SOHR of the internal resistance value of the battery group 212 and the rate of capacity retention SOHQ.
  • the central processing unit 101 acquires the increase rate SOHR of the internal resistance value of each battery group 212 connected in parallel in the secondary battery 210.
  • the central processing unit 101 acquires the capacity retention rate SOHQ of each battery group 212.
  • the central processing unit 101 synthesizes a plurality of battery groups 212 connected in parallel based on the following equations (13) and (14) in order to grasp the performance of the secondary battery 210.
  • the increase rate SOHR t of the internal resistance value and the combined capacity maintenance rate SOHQ t are calculated.
  • n is the number of battery groups 212 connected in parallel
  • SOHR n is the rate of increase in the internal resistance value of each battery group 212
  • SOHQ n is each. It is the capacity retention rate of the battery group 212 of.
  • the central processing unit 101 positions the rate of increase SOHR t of the combined internal resistance value calculated in the process P13 and the combined capacity retention rate SOHQ t as the performance of the secondary battery 210, for example, in the storage device 102. It is determined whether or not the performance of the secondary battery 210 satisfies the required performance by comparing with the stored required performance. In the determination P14, when the performance of the secondary battery 210 satisfies the required performance (YES), the central processing unit 101 ends the processing. On the other hand, in the determination P14, when the performance of the secondary battery 210 does not satisfy the required performance (NO), the central processing unit 101 executes the processing P15.
  • the central processing unit 101 identifies the battery group 212 having the highest degree of deterioration among the plurality of battery groups 212. Further, in the process P15, the central processing unit 101 designates the specified battery group 212 having the highest degree of deterioration as a replacement target, and executes a process for replacing the battery group 212.
  • the combined internal resistance value R t of the battery group 212 and the combined full charge capacity Q t may be used for the performance diagnosis of the secondary battery 210, and the combined increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery group 212 may be used. You may use t and the synthetic capacity retention rate SOHQ t.
  • the new battery group 212 has an internal resistance value R and an increase rate SOHR thereof more than other battery groups 212 connected in parallel. Becomes small.
  • the battery monitoring device 100 executes a process for avoiding concentration of currents exceeding the allowable current values Ichg'and Idis' on the new battery group 212 after replacement.
  • FIGS. 9A and 9B are flow charts illustrating a processing flow of the battery monitoring device 100.
  • the process P21 is performed. Execute. In the processing P21, the central processing unit 101 assumes that the replacement battery group 212 newly introduced in place of the battery group 212 specified as the replacement target is the new battery group 212 before use. That is, the central processing unit 101 sets the parameters of the new battery group 212 as the parameters of the newly introduced replacement battery group 212, and stores the parameters in the storage device 102.
  • the parameter of the battery group 212 includes, for example, the internal resistance value R.
  • the central processing unit 101 synthesizes a plurality of battery groups 212 connected in parallel on the assumption that the battery group 212 having the highest degree of deterioration is replaced with a new battery group 212.
  • the resistance value R t is calculated based on the above equation (11).
  • the central processing unit 101 based on the following equation (15), the value of the current flowing through each of the battery group 212 I 1, I 2, ⁇ , and calculates the I n.
  • n is the number of cell group 212 connected in parallel
  • I t is the sum of the current flowing through the plurality of battery groups 212 connected in parallel, i.e. flowing through the secondary battery 210 It is the total current value.
  • R 1 , R 2 , ..., R n are the internal resistance values of each battery group 212
  • R t is to replace the battery group 212 having the highest degree of deterioration with a new battery group 212. This is the combined internal resistance value of a plurality of battery groups 212 connected in parallel, assuming that.
  • the central processing unit 101 a value I 1 of the current flowing through the battery group 212 each calculated in process P23, I 2, ⁇ , I n is permissible current Ichg ', Idis' below It is determined whether or not it is.
  • the central processing unit 101, a value I 1 of the current flowing through the battery group 212 each calculated in process P23, I 2, ⁇ , I n is permissible current Ichg ', Idis' or less ( If YES) is determined, the process of avoiding the concentration of current on the battery group 212 after replacement is terminated.
  • the central processing unit 101 may indicate, for example, on the display device that the battery group 212 to be replaced can be replaced with a new battery group 212.
  • the central processing unit 101 executes a process of reviewing the parameters of the newly introduced replacement battery group 212.
  • the central processing unit 101 is, for example, the inside of the newly introduced replacement battery group 212 by adding or multiplying the internal resistance value R of the new battery group 212 by a preset constant. The resistance value R is increased, and the processes P22 to the determination P24 are executed again. Then, at decision P24, the value I 1 of the current flowing in each of the cell group 212 calculated in process P23, I 2, ⁇ , I n is permissible current Ichg ', Idis' or less and (YES) determination Then, the central processing unit 101 ends the process of avoiding the concentration of the current on the battery group 212 after the replacement.
  • the central processing unit 101 executes, for example, the following processing.
  • the central processing unit 101 a value I 1 of the current flowing in each of the cell group 212 in the determination P24, I 2, ⁇ , I n is permissible current Ichg ', Idis' newly introduced when it becomes below
  • the internal resistance value R of the replacement battery group 212 is stored in the storage device 102 as an appropriate internal resistance value R.
  • the central processing unit 101 outputs the appropriate internal resistance value R stored in the storage device 102 as the appropriate internal resistance value R of the newly introduced replacement battery group 212.
  • the appropriate internal resistance value R of the newly introduced replacement battery group 212 output by the central processing unit 101 of the battery monitoring device 100 is, for example, the display device or the battery monitoring provided in the battery monitoring device 100. It can be displayed on a display device external to the device 100.
  • the central processing unit 101 uses the battery group 212 whose deterioration has progressed next as the battery group 212 to be replaced, similarly to the processing P15. Specify and return to process P21.
  • the process P21 in addition to the battery group 212 designated as the replacement target last time, it can be assumed that the battery group 212 whose deterioration has progressed next is also replaced by the new battery group 212.
  • the combined internal resistance value R t of the plurality of battery groups 212 when the plurality of battery groups 212 designated as replacement targets are replaced with new battery groups 212 and connected in parallel is calculated.
  • the value I 1, I 2 of the current flowing in each of the battery groups 212, ..., and I n is calculated.
  • the central processing unit 101 similarly to the example shown in FIG. 9A, the value I 1 of the current flowing through the battery group 212 each calculated in process P23, I 2, ⁇ ⁇ ⁇ , are I n It is determined whether or not the allowable current values are equal to or less than Ichg'and Idis'.
  • the central processing unit 101 for example, a value I 1 of the current flowing in each of the cell group 212 in the determination P24, I 2, ⁇ , I n is permissible current Ichg ', Idis' newly when it becomes below
  • the number of replacement battery groups 212 to be introduced is stored in the storage device 102 as an appropriate number of replacement batteries.
  • the central processing unit 101 outputs an appropriate number of replacements of the battery group 212 stored in the storage device 102.
  • the appropriate number of replacements of the newly introduced replacement battery group 212 output by the central processing unit 101 of the battery monitoring device 100 is, for example, the display device or the battery monitoring device 100 included in the battery monitoring device 100. It can be displayed on an external display device of.
  • FIGS. 10A and 10B are graphs illustrating the effect of the newly introduced battery group 212, which is replaced with one of the plurality of battery groups 212 connected in parallel, as in the example shown in FIG. 9A.
  • the secondary battery 210 includes three battery groups 212 connected in parallel.
  • Case A shown in FIGS. 10A and 10B represents a state before replacement of the three battery groups 212 in which deterioration has progressed.
  • SOHR t SOHR n
  • the SOHR of each battery group 212 is 200 [%]
  • the current ratio is 1.
  • the three battery groups 212 connected in parallel had a combined internal resistance value increase rate SOHR t of 200 [%] in case A of 150 [%] in case B. %], And the degree of deterioration is reduced and improved as a whole.
  • the current is concentrated and flows in the new battery group 212 replaced at the left end, and the current is 1.5 times that of the new battery when the current flows evenly. It flows into group 212.
  • FIGS. 10C and 10D are graphs illustrating the effect of one or more battery groups 212 newly introduced by exchanging with a plurality of battery groups 212 connected in parallel, as in the example shown in FIG. 9B.
  • the secondary battery 210 includes three battery groups 212 connected in parallel, as in the examples shown in FIGS. 10A and 10B.
  • Case A shown in FIGS. 10C and 10D shows a state before replacement of the three battery groups 212 in which deterioration has progressed, similar to case A shown in FIGS. 10A and 10B.
  • the battery monitoring device 100 of the present embodiment is used in the battery system 300.
  • the battery system 300 includes an uninterruptible power supply 200, and the uninterruptible power supply 200 includes a secondary battery 210 as shown in FIG.
  • the secondary battery 210 flows through a plurality of battery groups 212 connected in parallel, a plurality of battery cells 211 connected in series to form the battery group 212, and each battery group 212.
  • It includes a current sensor 213 for measuring the current and a battery management device 214 as a voltage sensor for measuring the voltage of each battery cell 211.
  • the battery monitoring device 100 includes a central processing unit 101 and a storage device 102.
  • the central processing device 101 determines the degree of deterioration of each battery group 212 calculated based on the detection results of the current sensor 213 and the battery management device 214 as the voltage sensor, for example, the combined internal resistance value R. Based on t and the combined full charge capacity Q t or the combined internal resistance increase rate SOHR t and the combined capacity maintenance rate SO HQ t , it is determined whether or not the battery group 212 needs to be replaced. Further, when the central processing unit 101 determines that the battery group 212 needs to be replaced, the central processing unit 101 identifies the battery group 212 to be replaced based on the degree of deterioration of the battery group 212.
  • the central processing apparatus 101 determines the increase rate SOHR of the internal resistance value, which is a parameter of the new battery group 212 to be replaced with the battery group 212 to be replaced, or the number of replacements based on the allowable current value of the new battery group 212. To calculate.
  • the battery group 212 to be replaced can be identified and exchanged.
  • the increase rate SOHR t of the combined internal resistance value of the secondary battery 210 as a whole is set to be higher than that before the replacement of the battery group 212 in Case A. It can be lowered and the degree of deterioration of the secondary battery 210 can be improved.
  • the battery group 212 that is not the replacement target can be continuously used, the battery cell 211 can be effectively utilized as compared with the conventional case, and the number of replacements of the battery cell 211 can be reduced as much as possible.
  • the central processing apparatus 101 determines the increase rate SOHR of the internal resistance value, which is a parameter of the new battery group 212 to be replaced with the battery group 212 to be replaced, or the number of replacements based on the allowable current value of the new battery group 212. To calculate. As a result, as shown in Case C and Case D of FIGS. 10B and 10D, the current flows to the replaced new battery group 212 while avoiding the concentration of the current on the replaced new battery group 212 as compared with the case B. It is possible to prevent the current from exceeding the permissible current value of the battery group 212.
  • the current concentrates on the replaced battery group 212, but the internal resistance value of the battery group 212 that can relax the concentration of the current within an allowable range, etc.
  • the parameter or the number of exchanges can be estimated by the central processing apparatus 101. Then, by displaying the parameter or the number of replacements estimated by the central processing unit 101 on a display device or the like, it is possible to replace the battery group 212 appropriately and realize efficient maintenance of the battery system 300.
  • the central processing unit 101 calculates the increase rate SOHR of the internal resistance value of the battery group 212 as the degree of deterioration of the battery group 212. Further, the central processing unit 101 identifies the battery group 212 having a higher internal resistance value increase rate SOHR among the plurality of battery groups 212 as the battery group 212 to be replaced. This makes it possible to identify and replace the battery group 212 that has deteriorated more.
  • the central processing unit 101 calculates the capacity retention rate SOHQ of the battery group 212 as the degree of deterioration of the battery group 212. Further, the central processing unit 101 specifies the battery group 212 having a lower capacity retention rate SOHQ among the plurality of battery groups 212 as the battery group 212 to be replaced. This makes it possible to identify and replace the battery group 212 that has deteriorated more.
  • the central processing unit 101 has a combined internal resistance value R t of a plurality of battery groups 212, an increase rate SOHR t of the combined internal resistance value, a combined full charge capacity Q t , or a composite.
  • the necessity of replacement of the battery group 212 is determined based on at least one of the capacity retention rate SOHQ t. With this configuration, it becomes possible to appropriately replace the battery group 212 based on the deterioration of the performance of the secondary battery 210 as a whole.
  • the central processing device 101 has current values Ichg and Idis that do not deviate from the upper limit current and the lower limit current of the battery cell 211 as the allowable current values of the battery group 212, and the battery cell 211.
  • the permissible current values Ichg'and Idis' are determined based on at least one of the current values Illim satisfying the permissible calorific value at the time of charging and discharging, or the current value Illim for using the battery cell 211 for a predetermined period.
  • the battery cells 211 can be used more effectively than before, and the number of replacements of the battery cells 211 can be reduced as much as possible.
  • Battery monitoring device 100 can be provided.
  • FIG. 11 is a schematic functional block diagram showing an embodiment of the battery system 300'according to the present disclosure.
  • the battery system 300'of this embodiment includes a battery management device 600 as shown in FIG. 11 in addition to the battery monitoring device 100 and the uninterruptible power supply device 200 shown in FIG. 1 of the first embodiment. Since the other configurations of the battery system 300'of the present embodiment are the same as those of the battery system 300 of the above-described first embodiment, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the battery management device 600 is, for example, a database constructed by a computer including a central processing unit 601 and a storage device 602, and is connected to the battery monitoring device 100 via a signal line, for example.
  • the battery management device 600 has a function of managing information on a plurality of used battery groups 212 and selecting a used battery group 212 suitable as the replacement battery group 212 based on a command from the battery monitoring device 100. ing.
  • the formulas, data, programs and the like used for the calculation by the battery management device 600 are stored in, for example, the storage device 602, and the above-mentioned calculation by the battery management device 600 is executed by, for example, the central processing unit 601.
  • the battery monitoring device 100 newly sets, for example, the internal resistance value R and its rate of increase SOHR as parameters of the new battery group 212 to be replaced with the battery group 212 to be replaced by the central processing device 101. Calculated based on the permissible current value of the battery group 212.
  • the central processing unit 601 of the battery management device 600 is one or more batteries from the plurality of used battery groups 212 based on the parameters of the new battery group 212 calculated by the central processing unit 101 of the battery monitoring device 100. Group 212 is selected.
  • the central processing unit 101 of the battery monitoring device 100 stores, for example, the operation history information of each battery group 212 of the secondary battery 210 in the storage device 102. Further, the central processing unit 101 outputs the operation history information of the battery group 212 of each of the secondary batteries 210 to the battery management device 600 together with the parameters of the new battery group 212 for replacement. Then, the central processing unit 601 of the battery management device 600 manages, for example, the operation history information of the plurality of used battery groups 212. Then, the central processing device 601 has the smallest difference between the operation history information of each battery group 212 input from the battery monitoring device 100 and the operation history information of the plurality of used battery groups 212. Select 212.
  • the internal resistance performance of the battery group 212 to be replaced for example, the internal resistance value R and its increase, which can suppress the current concentration within an allowable range. Calculate the rate SOHR and so on. Then, in the battery management device 600, the difference between the internal resistance performance of the used battery group 212 managed and the internal resistance performance of the battery group 212 to be replaced is within a predetermined range. Is searched for and listed as a candidate for the replacement used battery group 212. Then, the battery management device 600 displays the history information of the candidates of the replacement used battery group 212 listed on the display device, for example.
  • FIG. 12 is an example of the display screen DS of the battery management device 600 of the battery system 300'of the present embodiment.
  • the battery management device 600 is used as historical information HI-1, HI-2, ..., HI-n of each of the n used battery groups 212, for example, the frequency of stay SOC, the frequency of stay battery temperature, and charge. Displays the frequency of discharge current.
  • the administrator or operator of the battery management device 600 confirms the history information HI-1, HI-2, ..., HI-n displayed on the display device, and obtains history information similar to that of the battery group 212 to be replaced.
  • the used battery group 212 to have is designated as a new battery group 212 for replacement.
  • the designation as the new battery group 212 for replacement includes a graph of the history information of the battery group 212 to be replaced and the history information of candidates for the used battery group 212 for replacement HI-1, HI-2, ... -It can also be performed automatically by pattern matching with the HI-n graph.
  • the battery system 300'of the present embodiment includes a plurality of battery groups 212 connected in parallel, a plurality of battery cells 211 connected in series to form the battery group 212, and each battery group 212.
  • a current sensor 213 for measuring the current flowing through the battery a battery management device 214 as a voltage sensor for measuring the voltage of each battery cell 211, and a battery monitoring device 100 are provided.
  • the battery monitoring device 100 includes a central processing unit 101 and a storage device 102.
  • the central processing unit 101 determines whether or not the battery group 212 needs to be replaced based on the degree of deterioration of each battery group 212 calculated based on the detection results of the current sensor 213 and the battery management device 214.
  • the central processing device 101 identifies the battery group 212 to be replaced based on the degree of deterioration when it is determined that the battery group 212 needs to be replaced, and a new battery group to be replaced with the battery group 212 to be replaced.
  • the parameter or number of replacements of 212 is calculated based on the permissible current value of the new battery group 212.
  • the battery monitoring device 100 and the battery system 300 can utilize the battery cells 211 more effectively than before and reduce the number of replacements of the battery cells 211 as much as possible. 'Can be provided.
  • the battery system 300'of this embodiment further includes a battery management device 600 that manages a plurality of used battery groups 212.
  • the battery management device 600 includes a central processing unit 601.
  • the central processing unit 601 of the battery management device 600 is one or more batteries from the plurality of used battery groups 212 based on the parameters of the new battery group 212 calculated by the central processing unit 101 of the battery monitoring device 100.
  • Group 212 is selected. With this configuration, the used battery group 212 can be effectively utilized, and the number of replacements of new battery cells 211 can be reduced as much as possible.
  • the central processing device 101 of the battery monitoring device 100 stores the operation history information of each battery group 212 in the storage device 102, and stores the operation history information of each battery group 212 together with the parameters of the new battery group 212.
  • the operation history information of the battery group 212 is output to the battery management device 600.
  • the central processing device 601 of the battery management device 600 manages the operation history information of the plurality of used battery groups 212, and the operation history information of each battery group 212 input from the battery monitoring device 100 and the used battery group 212. Select the used battery group 212 having the smallest difference from the operation history information of the plurality of battery groups 212.
  • the battery group 212 in the battery system 300'with a plurality of battery groups 212, it is possible to partially replace the battery group 212 without mixing the battery groups 212 having significantly different operation histories. It is known that the characteristics of the battery cell 211 after deterioration also differ depending on the operation history. However, as described above, by designating the battery group 212 whose operation history information is similar as the replacement used battery group 212, the used battery group 212 used in a different place is used as the replacement battery group 212. Nevertheless, the battery group 212 can be partially replaced while making the characteristics of the newly introduced battery group 212 and the existing battery group 212 similar to each other at the time of deterioration.
  • Battery monitoring device 101 Central processing device 102 Storage device 211 Battery cell 212 Battery group 213 Current sensor 214 Battery management device (voltage sensor) 300 Battery system 300'Battery system 600 Battery management device 601 Central processing device IH-1 Operation history information IH-2 Operation history information IH-n Operation history information

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Abstract

本開示は、複数の電池セルを備える電池システムにおいて、電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供する。中央処理装置および記憶装置を備えた電池監視装置。中央処理装置は、電流センサ２１３および電圧センサとしての電池管理装置２１４の検知結果に基づいて算出された各々の電池群２１２の劣化度に基づいて、電池群２１２の交換の要否を判定する。また、中央処理装置は、電池群２１２の交換が必要と判定した場合に、電池群２１２の劣化度に基づいて交換対象の電池群２１２を特定する。さらに、中央処理装置は、その交換対象の電池群２１２と交換される新たな電池群２１２のパラメータまたは交換数を新たな電池群２１２の許容電流値に基づいて算出する。

Description

電池監視装置および電池システム
　本開示は、複数の電池セルを備える電池システムおよび電池監視装置に関する。
　従来から電動車両に搭載される車両用電源システムに関する発明が知られている。たとえば、下記特許文献１は、電力回生が可能な走行用の電気モータを備えた車両の電源システムを開示している。特許文献１に記載された電源システムは、第１二次電池と、第２二次電池と、演算装置と、判定装置と、報知装置と、を含む（同文献、請求項３、第００１２段落等を参照）。
　この従来の電源システムにおいて、第２二次電池は、第１二次電池に対して並列に接続され、第１二次電池よりも出力密度が小さくかつエネルギー密度が大きい。演算装置は、第１二次電池の初期の電気容量に対する現在の電気容量の割合である第１容量維持率と、第２二次電池の初期の電気容量に対する現在の電気容量の割合である第２容量維持率との平均値であって各二次電池の初期の電気容量の比率に応じた平均値をトータル容量維持率として求める。判定装置は、トータル容量維持率が予め定められた第１基準値以下のときに、電池交換時期と判定する。報知装置は、判定装置により電池交換時期であると判定されたことを報知する（同文献、請求項３、第００１２段落等を参照）。
　この従来の車両用電源システムによれば、特性の異なる２種類の電池を備えた電動車両において、両電池の交換時期を適正に先延ばしすることができる。そのため、電池をより有効的に活用することが可能となる（同文献、第００２２段落等を参照）。
特開２０１５‐１３３８５９号公報
　前記従来の車両電源システムの第１二次電池や第２二次電池などの二次電池は、たとえば、直列および並列に接続された複数の電池セルを備えているが、これら複数の電池セルの劣化の進行度は一様ではなく個体差がある。そのため、二次電池が許容範囲を超えて劣化したときに、二次電池を構成するすべての電池セルを交換すると、継続して使用可能な劣化度の電池セルも同時に交換されるという課題がある。
　本開示は、複数の電池セルを備える電池システムにおいて、電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供する。
　本開示の一態様は、並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する複数の電池セルと、各々の前記電池群を流れる電流を測定する電流センサと、各々の前記電池セルの電圧を測定する電圧センサと、を備えた電池システムに用いられる電池監視装置であって、中央処理装置および記憶装置を備え、前記中央処理装置は、前記電流センサおよび前記電圧センサの検知結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池監視装置である。
　本開示の一態様によれば、電池システムを構成する電池群ごとの劣化度を監視して、劣化度がより高い電池群を特定し、特定した電池群を交換して、他の電池群を継続して使用することができる。したがって、劣化した電池セルを従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能な電池監視装置を提供することができる。
本開示に係る電池監視装置の実施形態を示す概略的な機能ブロック図。 図１に示す電池監視装置の監視対象である無停電電源装置の機能ブロック図。 図２に示す無停電電源装置を構成する二次電池の概略的な機能ブロック図。 図３に示す二次電池の電池群を構成する電池セルの等価回路図。 図４に示す電池セルのＯＣＶとＳＯＣとの関係の一例を示すグラフ。 図４に示す電池セルの内部抵抗値の検出方法の一例を説明するグラフ。 図４に示す電池セルの内部抵抗値の検出方法の一例を説明するグラフ。 図４に示す電池セルの容量減少の検知方法の一例を説明するグラフ。 図４に示す電池セルの容量減少の検知方法の一例を説明するグラフ。 図１に示す電池監視装置の処理の流れを説明するフロー図。 図１に示す電池監視装置の処理の流れを説明するフロー図。 図１に示す電池監視装置の処理の流れを説明するフロー図。 複数の電池群の一つと交換される電池群による影響を説明するグラフ。 複数の電池群の一つと交換される電池群による影響を説明するグラフ。 複数の電池群と交換される一以上の電池群による影響を説明するグラフ。 複数の電池群と交換される一以上の電池群による影響を説明するグラフ。 本開示に係る電池システムの実施形態を示す概略的な機能ブロック図。 図１１に示す電池システムの電池管理装置の表示画面の一例。
　以下、図面を参照して本開示に係る電池監視装置および電池システムの実施形態を説明する。
［実施形態１］
　図１は、本開示に係る電池監視装置および電池システムの実施形態１を示す概略的な機能ブロック図である。図１に示すように、本実施形態の電池監視装置１００は、たとえば、無停電電源装置２００の外部に設けられ、無停電電源装置２００を監視対象としている。なお、電池監視装置１００は、たとえば、無停電電源装置２００とともに電池システム３００を構成している。
　電池監視装置１００は、たとえば、少なくとも中央処理装置１０１と記憶装置１０２と入出力端子とを備えたマイクロコントローラ、ファームウェア、または電子回路基板である。電池監視装置１００は、たとえば信号線を介して、無停電電源装置２００に接続されている。無停電電源装置２００は、たとえば電力線を介して、電源としての電力系統４００と、その電力系統４００の停電時に電力を供給する対象となる負荷装置５００とに接続されている。
　図２は、図１に示す電池監視装置１００の監視対象である無停電電源装置２００の概略的な機能ブロック図である。無停電電源装置２００は、たとえば、電力入力端子２０１と、開閉スイッチ２０２と、整流器２０３と、二次電池２１０と、インバータ２０５と、切替スイッチ２０６と、電力出力端子２０７と、信号出力端子２０８と、を備えている。
　電力入力端子２０１は、たとえば電力線を介して、図１に示す電力系統４００に接続される。開閉スイッチ２０２は、たとえば、電力入力端子２０１と整流器２０３との間に配置され、必要に応じて開閉されて通電状態と通電遮断状態とを切り替える。整流器２０３は、電力系統４００から電力入力端子２０１および開閉スイッチ２０２を介して供給された交流電力を直流電力に変換する。二次電池２１０は、整流器２０３から出力された直流電力によって充電され、放電時にインバータ２０５へ直流電力を出力する。
　インバータ２０５は、二次電池２１０から出力された直流電力を交流電力に変換する。切替スイッチ２０６は、開閉スイッチ２０２と電力出力端子２０７とを接続するバイパス経路と、整流器２０３、二次電池２１０およびインバータ２０５とが設けられた充放電経路とを切り替える。電力出力端子２０７は、たとえば電力線を介して、図１に示す負荷装置５００に接続される。信号出力端子２０８は、たとえば、無停電電源装置２００の内部の信号線を介して二次電池２１０に接続されるとともに、無停電電源装置２００の外部の信号線を介して、図１に示す電池監視装置１００に接続される。
　図３は、図２に示す無停電電源装置２００を構成する二次電池２１０の概略的な機能ブロック図である。二次電池２１０は、電力系統４００からの電力で所定の充電状態まで充電され、電力系統４００に停電が発生した場合に、負荷装置５００に電力を供給する。二次電池２１０は、たとえば、複数の電池セル２１１と、複数の電池群２１２と、複数の電流センサ２１３と、複数の電池管理装置２１４と、複数の温度センサ２１５と、外部端子２１６と、状態検知装置２１７と、信号端子２１８とを有する、電池システムである。
　電池セル２１１は、たとえば、角形リチウムイオン二次電池などの単電池である。電池群２１２は、たとえば、直列に接続された複数の電池セル２１１によって構成されている。複数の電池群２１２は、たとえば、並列に接続されて外部端子２１６に接続されている。各電池群２１２が備える電池セル２１１の数や、二次電池２１０が備える電池群２１２の数は、二次電池２１０の蓄電容量、定格出力、電圧などの仕様に応じて決定される。
　電流センサ２１３は、各々の電池群２１２に直列に接続され、各々の電池群２１２を流れる電流を測定する。電流センサ２１３は、たとえば信号線を介して状態検知装置２１７に接続され、電流の測定結果を状態検知装置２１７へ出力する。電流センサ２１３は、各々の電池群２１２の情報を測定する測定手段を構成する。
　電池管理装置２１４は、たとえば、種々の電子部品が実装された電子回路基板によって構成され、電圧センサとしての電圧検出回路を含む。電池管理装置２１４は、各々の電池群２１２に対して設けられ、電圧センサとしての電圧検出回路により、各々の電池セル２１１の電圧を測定する。電圧センサとしての電圧検出回路は、各々の電池群２１２の情報を測定する測定手段を構成する。また、電池管理装置２１４は、たとえば、電池群２１２を構成する複数の電池セル２１１に電圧ばらつきが生じた場合に、それらの電池セル２１１の電圧を均一化させる制御を実行する。電池管理装置２１４は、たとえば信号線を介して状態検知装置２１７に接続され、電圧の測定結果を状態検知装置２１７へ出力する。
　温度センサ２１５は、たとえば、各々の電池群２１２に対して設けられ、各々の電池群を構成する複数の電池セル２１１の少なくとも一つの外表面の温度を測定する。温度センサ２１５は、たとえば、各々の電池群２１２を構成する複数の電池セル２１１において、最高温度になる箇所、最低温度になる箇所、平均的な温度になる箇所などの温度を測定する。温度センサ２１５は、たとえば信号線を介して状態検知装置２１７に接続され、温度の測定結果を状態検知装置２１７へ出力する。
　外部端子２１６は、正極端子２１６Ｐと負極端子２１６Ｎとを含む。正極端子２１６Ｐは、複数の電池群２１２の正極端子に接続され、負極端子２１６Ｎは、複数の電池群２１２の負極端子に接続されている。なお、電池群２１２の正極端子は、直列に接続された複数の電池セル２１１のうち、高電位側の電池セル２１１の正極の外部端子に接続されている。また、電池群２１２の負極端子は、直列に接続された複数の電池セル２１１のうち、低電位側の電池セル２１１の負極の外部端子に接続されている。
　状態検知装置２１７は、たとえば、中央処理装置や記憶装置を含む電子部品が実装された電子回路基板によって構成されている。状態検知装置２１７は、たとえば、電流センサ２１３、電池管理装置２１４、および温度センサ２１５から入力された電流、電圧、および温度の測定結果を含む情報に基づいて、電池群２１２の状態を判定し、検知し、または算出する。状態検知装置２１７が判定し、検知し、または算出する電池群２１２の状態としては、たとえば、充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）、劣化状態（State of Health：ＳＯＨ）、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値などである。
　また、状態検知装置２１７は、たとえば、各々の電池群２１２に充電される電力、および各々の電池群２１２から出力される電力を算出することができる。具体的には、状態検知装置２１７は、電流センサ２１３の検出結果である電池群２１２の電流値と、電池管理装置２１４の検出結果である電池セル２１１の電圧に基づいて、中央処理装置によって、電池群２１２の充電および放電時の電力を算出することができる。
　状態検知装置２１７は、たとえば、二次電池２１０の内部の信号線を介して、二次電池２１０の信号端子２１８に接続されている。二次電池２１０の信号端子２１８は、たとえば、二次電池２１０の外部の信号線を介して、図２に示す無停電電源装置２００の信号出力端子２０８に接続されている。状態検知装置２１７によって電池群２１２のＳＯＣを導出するための代表的な方法としては、たとえば、電池群２１２の電圧に基づく方法と、電池群２１２を流れる電流の積算値に基づく方法の二つがある。
　電池群２１２の電圧に基づくＳＯＣの導出方法では、たとえば、予め電池群２１２の電圧とＳＯＣの関係を求めておき、その関係を電圧‐ＳＯＣマップとして状態検知装置２１７の記憶装置に記憶させておく。そして、記憶装置に記憶された電圧‐ＳＯＣマップと、電池管理装置２１４から出力される電池セル２１１の電圧の測定結果とに基づいて、状態検知装置２１７の中央処理装置により、電池群２１２のＳＯＣをリアルタイムに導出する。この方法では、電池群２１２を構成する電池セル２１１の特性に応じて電池群２１２の電圧とＳＯＣの関係が変化するため、ＳＯＣの導出精度についても電池群２１２を構成する電池セル２１１の特性に応じて差が生じる。
　一方、電池群２１２を流れる電流の積算値に基づくＳＯＣの導出方法では、たとえば電流センサ２１３によって電池群２１２に流入した電流および電池群２１２から流出した電流値を測定し、そして、状態検知装置２１７の中央処理装置によって電流値の測定結果を積分することで、電池群２１２のＳＯＣを算出する。この方法では、電流センサ２１３による電流の測定結果に含まれる測定誤差も積分されるため、時間の経過とともにＳＯＣの誤差が拡大する。
　以上のように、電池群２１２のＳＯＣを導出するためのいくつかの方法は、それぞれ長所と短所が異なる。そのため、状態検知装置２１７は、たとえば、電池セル２１１の特性、ならびに、電流センサ２１３、電池管理装置２１４、および温度センサ２１５などのセンサ性能およびセンサ特性、ならびに、電池群２１２の周囲の環境など、種々の条件に応じてＳＯＣの導出方法を選定し、ＳＯＣの導出精度を確保することが好ましい。
　以下、図４を参照して、状態検知装置２１７による電池セル２１１の電圧に基づくＳＯＣの導出方法の一例を詳細に説明する。図４は、電池群２１２を構成する電池セル２１１の等価回路図である。電池セル２１１は、たとえば、起電力２１１ｅと、内部抵抗２１１ｒと、分極抵抗２１１ｐと、キャパシタンス２１１ｃとによって表すことができる。図４に示す電池セル２１１の等価回路に電流Ｉを流すと、電池セル２１１の正負の外部端子間の電圧である閉回路電圧（Closed Circuit Voltage：ＣＣＶ）は、以下の式（１）で表される。
　　　　　　　　　　ＣＣＶ＝ＯＣＶ＋Ｉ・Ｒ＋Ｖｐ　　　（１）
　ここで、ＯＣＶは、起電力２１１ｅと表現した電圧源の両端の電圧である開回路電圧（open circuit voltage）を意味し、Ｉ・Ｒは、内部抵抗２１１ｒの両端の電圧降下、Ｖｐは、並列に接続した分極抵抗２１１ｐとキャパシタンス２１１ｃの両端の分極電圧である。ＯＣＶは、ＳＯＣの演算に使用されるが、電池セル２１１の充電中または放電中は直接的に測定することができない。そのため、ＯＣＶは、以下の式（２）のように、ＣＣＶから電圧降下Ｉ・Ｒと分極電圧Ｖｐを差し引くことで、算出することができる。
　　　　　　　　　　ＯＣＶ＝ＣＣＶ－Ｉ・Ｒ－Ｖｐ　　　（２）
　式（２）において、Ｉは、たとえば、電流センサ２１３の測定結果に基づく電流値である。また、Ｒは、たとえば、予め状態検知装置２１７の記憶装置に記憶された電池セル２１１の特性パラメータに含まれる内部抵抗２１１ｒの抵抗値である。また、Ｖｐは、たとえば、電流センサ２１３の検出結果に基づく電流値と、予め状態検知装置２１７の記憶装置に記憶された電池セル２１１の特性パラメータ、分極抵抗２１１ｐと、キャパシタンス２１１ｃとに基づいて求めることができる。
　なお、電池セル２１１の特性パラメータは、たとえば電池セル２１１のＳＯＣや温度など、電池セル２１１の状態に応じて抽出し、状態検知装置２１７の記憶装置に予め記憶させておくことができる。これにより、状態検知装置２１７の中央処理装置によって、ＯＣＶを高精度に算出することが可能になる。
　次に、状態検知装置２１７は、算出した電池セル２１１のＯＣＶに基づいて、電池セル２１１のＳＯＣを算出する。図５は、電池セル２１１のＯＣＶとＳＯＣとの関係を示すグラフの一例である。電池セル２１１において、ＯＣＶとＳＯＣとは、たとえば図５に示すような一定の関係を有している。そのため、たとえば電池セル２１１のＯＣＶとＳＯＣとの関係を予め求め、その関係をＯＣＶ‐ＳＯＣマップとして、状態検知装置２１７の記憶装置に記憶しておくことができる。これにより、状態検知装置２１７の中央処理装置は、算出した電池セル２１１のＯＣＶと、図５に示すようなＯＣＶ‐ＳＯＣマップとに基づいて、電池セル２１１のＳＯＣを算出することができる。
　以下、状態検知装置２１７による電池セル２１１のＳＯＨの導出方法の一例を詳細に説明する。電池セル２１１が劣化すると、内部抵抗２１１ｒの抵抗値が増加し、満充電時の容量が減少する。図６Ａおよび図６Ｂは、電池セル２１１の内部抵抗２１１ｒの抵抗値の検出方法の一例を説明するグラフである。図６Ａのグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電池セル２１１を流れる電流Ｉの値である。図６Ｂのグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電池セル２１１の電圧すなわちＣＣＶである。
　図６Ａに示すように、電池セル２１１は、電流がゼロの休止状態から電流がＩの放電状態に移行すると、図６Ｂに示すように、電流Ｉと内部抵抗値Ｒの積の分だけ、電圧降下Ｉ・Ｒが生じる。たとえば、複数の電流Ｉとその時のＣＣＶの関係を直線近似して得られる直線の傾きが、内部抵抗値Ｒとなる。また、以下の式（３）を用いて内部抵抗値Ｒを算出することも可能である。
　Ｒ＝
（ＣＣＶ（ｔ）－ＣＣＶ（ｔ－Δｔ））／（Ｉ（ｔ）－Ｉ（ｔ－Δｔ））　（３）
　式（３）において、ＣＣＶ（ｔ）は、時間ｔに応じた電池セル２１１の電圧であり、Ｉ（ｔ）は、時間ｔに応じた電流であり、Δｔは、電池セル２１１の電圧および電流の測定間隔である。なお、電池セル２１１の内部抵抗値Ｒの算出方法は、前述の方法に限定されず、別の方法を採用してもよい。また、状態検知装置２１７は、電池群２１２を構成する各々の電池セル２１１の内部抵抗値Ｒに基づいて、各々の電池群２１２の内部抵抗値Ｒを求めてもよい。また、以下の式（４）により、電池セル２１１の劣化による内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを求めることができる。
　　　　　　　　　　ＳＯＨＲ＝１００×（Ｒｃ／Ｒｏ）　　　（４）
　式（４）において、Ｒｃは、電池セル２１１の現在の内部抵抗値であり、Ｒｏは、電池セル２１１の使用開始当初の内部抵抗値である。なお、状態検知装置２１７は、電池群２１２を構成する各々の電池セル２１１の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲに基づいて、各々の電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを求めてもよい。
　次に、状態検知装置２１７によって、電池セル２１１の劣化による満充電時の容量減少を検知する方法の一例を説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、電池セル２１１の劣化による満充電時の容量減少を検知する方法の一例を説明するグラフである。
　図７Ａは、図６Ｂと同様に、横軸を時間、縦軸を電池セル２１１の電圧すなわちＣＣＶとするグラフである。図７Ａに示す例において、状態検知装置２１７は、たとえば、電池セル２１１の放電前の電圧の測定結果と、図５に示すようなＯＣＶとＳＯＣの関係に基づいて、電池セル２１１の放電前のＳＯＣであるＳＯＣ１を求める。また、状態検知装置２１７は、電池セル２１１の放電終了から十分に時間が経過した時点で、たとえば電池セル２１１の電圧の測定結果と、図５に示すようなＯＣＶとＳＯＣの関係に基づいて、電池セル２１１の放電後のＳＯＣであるＳＯＣ２を求める。そして、状態検知装置２１７は、たとえば以下の式（５）により、電池セル２１１の現在の満充電容量Ｑｃを求める。
　　　　Ｑｃ＝１００×∫Ｉｄｔ／（ＳＯＣ２－ＳＯＣ１）　　　（５）
　さらに、状態検知装置２１７は、電池セル２１１の劣化による満充電時の容量の減少率、すなわち容量維持率ＳＯＨＱを、たとえば以下の式（６）により算出する。なお、以下の式（６）において、Ｑｃは電池セル２１１の現在の満充電容量であり、Ｑｏは電池セル２１１の使用開始当初の満充電容量である。
　　　　　　　　　ＳＯＨＱ＝１００×（Ｑｃ／Ｑｏ）　　　（６）
　また、図７Ｂは、横軸を電池セル２１１の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲとし、縦軸を電池セル２１１の容量維持率ＳＯＨＱとして、ＳＯＨＲとＳＯＨＱとの関係を示すグラフである。この例では、予め図７Ｂに示すような電池セル２１１の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲと容量維持率ＳＯＨＱとの関係を求め、その関係をＳＯＨＲ‐ＳＯＨＱマップとして、たとえば、状態検知装置２１７の記憶装置に記憶させておく。
　これにより、状態検知装置２１７の中央処理装置は、前述のように電池セル２１１の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを求め、そのＳＯＨＲと、ＳＯＨＲ‐ＳＯＨＱマップに基づいて、電池セル２１１の容量維持率ＳＯＨＱを算出することができる。なお、電池セル２１１の容量維持率ＳＯＨＱの算出方法は、前述の方法に限定されず、別の方法を採用してもよい。また、状態検知装置２１７は、電池群２１２を構成する各々の電池セル２１１の容量維持率ＳＯＨＱに基づいて、各々の電池群２１２の容量維持率ＳＯＨＱを求めてもよい。
　以下、電池群２１２が最大限に充電および放電することが可能な電流、すなわち許容電流値を、状態検知装置２１７によって算出する方法の一例を、詳細に説明する。状態検知装置２１７の中央処理装置は、たとえば、算出した電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲと、以下の式（７）および（８）とを用いて、充電時の許容電流値Ｉｃｈｇと、放電時の許容電流値Ｉｄｉｓとを算出する。
Ｉｃｈｇ＝（Ｖｍａｘ－ＯＣＶ）／（Ｒｏ×ＳＯＨＲ／１００）　　（７）
Ｉｄｉｓ＝（ＯＣＶ－Ｖｍｉｎ）／（Ｒｏ×ＳＯＨＲ／１００）　　（８）
　式（７）および（８）において、ＯＣＶは、現在の電池群２１２の開回路電圧であり、Ｖｍａｘは、電池群２１２が動作可能な上限電圧であり、Ｖｍｉｎは、電池群２１２が動作可能な下限電圧であり、Ｒｏは、電池群２１２の使用開始当初の内部抵抗値である。これらＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ、Ｒｏは、たとえば、状態検知装置２１７の記憶装置に予め記憶させておくことができる。
　式（７）および（８）によって求めた充電時の許容電流値Ｉｃｈｇと、放電時の許容電流値Ｉｄｉｓを超えないように、電池群２１２の充放電を制御することで、電池群２１２の電圧を上限電圧Ｖｍａｘと下限電圧Ｖｍｉｎの範囲内で充放電させることができる。また、電池群２１２の電流値を、以下の式（９）および（１０）によって求めた充電時の許容電流値Ｉｃｈｇ’と放電時の許容電流値Ｉｄｉｓ’に制限してもよい。
　　　　　　　Ｉｃｈｇ’＝ＭＩＮ（Ｉｃｈｇ，Ｉｌｉｍ）　　　（９）
　　　　　　　Ｉｄｉｓ’＝ＭＩＮ（Ｉｄｉｓ，Ｉｌｉｍ）　　　（１０）
　式（９）および（１０）において、Ｉｌｉｍは、前述の上限電圧Ｖｍａｘと下限電圧Ｖｍｉｎの逸脱防止とは別の目的で定める電流制限値である。Ｉｌｉｍは、電池セル２１１を充放電させて生じる電池セル２１１の発熱の許容値から定めてもよく、電池セル２１１の寿命性能を参照して電池セル２１１を所定期間にわたって使用するために定める許容電流値を採用してもよい。
　以上のように、状態検知装置２１７は、電流、電圧、および温度の測定結果を含む情報に基づいて、電池群２１２の状態として、ＳＯＣ、ＳＯＨ（たとえばＳＯＨＲおよびＳＯＨＱ）、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値Ｉｃｈｇ，Ｉｄｉｓなどを判定し、検知し、または算出する。なお、状態検知装置２１７による前述の演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば状態検知装置２１７の記憶装置に記憶され、状態検知装置２１７による前述の演算は、たとえば状態検知装置２１７の中央処理装置によって実行される。状態検知装置２１７は、判定し、検知し、または算出した電池群２１２の状態を信号線を介して信号端子２１８へ出力する。
　信号端子２１８は、たとえば、二次電池２１０の外部の信号線を介して、図２に示す信号出力端子２０８に接続される。これにより、状態検知装置２１７から出力された各々の電池群２１２の状態は、信号端子２１８から図２に示す信号出力端子２０８へ出力され、さらに、信号出力端子２０８から信号線を介して図１に示す電池監視装置１００に入力される。
　電池監視装置１００は、無停電電源装置２００を構成する二次電池２１０の状態監視機能や、二次電池２１０のメンテナンス通知機能を有する。より具体的には、電池監視装置１００は、二次電池２１０の信号出力端子２０８から出力されて入力端子に入力された各々の電池群２１２の状態に基づいて、二次電池２１０を構成する各々の電池群２１２の交換の要否を判定することができる。
　前述のように、電池監視装置１００は、中央処理装置１０１と記憶装置１０２と入出力端子とを備えている。電池監視装置１００による判定、処理、および演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば記憶装置１０２に記憶され、電池監視装置１００による判定、処理、および演算は、たとえば中央処理装置１０１によって実行される。
　次に、図８を参照して、二次電池２１０を構成する複数の電池群２１２の交換の要否を判定するための電池監視装置１００の処理フローについて説明する。図８は、電池監視装置１００の処理の流れを説明するフロー図である。
　電池監視装置１００による無停電電源装置２００すなわち電池システムの監視が開始されると、電池監視装置１００の中央処理装置１０１は、二次電池２１０の状態検知装置２１７から出力されて電池監視装置１００に入力された電池群２１２の状態を取得する。ここで、電池群２１２の状態は、たとえば、ＳＯＣ、ＳＯＨ（たとえばＳＯＨＲおよびＳＯＨＱ）、内部抵抗値Ｒ、満充電容量Ｑ、異常の有無、および、充放電可能な許容電流値Ｉｃｈｇ，Ｉｄｉｓなどを含む。
　より詳細には、処理Ｐ１１において、中央処理装置１０１は、二次電池２１０において並列に接続されている各々の電池群２１２の内部抵抗値Ｒを取得する。次に、処理Ｐ１２において、中央処理装置１０１は、各々の電池群２１２の満充電容量Ｑを取得する。そして、処理Ｐ１３において、中央処理装置１０１は、二次電池２１０の性能を把握するために、以下の式（１１）および（１２）に基づいて、並列に接続された複数の電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔと合成満充電容量Ｑｔとを算出する。
　　　Ｒｔ＝１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋・・・＋１／Ｒｎ）　　　（１１）
　　　Ｑｔ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋・・・＋Ｑｎ）　　　　　　　　　　　（１２）
　式（１１）および（１２）において、ｎは、並列に接続された電池群２１２の数であり、Ｒｎは、各々の電池群２１２の内部抵抗値であり、Ｑｎは、各々の電池群２１２の満充電容量である。
　次に、判定Ｐ１４において、中央処理装置１０１は、処理Ｐ１３で算出された合成内部抵抗値Ｒｔと合成満充電容量Ｑｔを二次電池２１０の性能と位置付け、たとえば記憶装置１０２に記憶された必要性能と比較し、二次電池２１０の性能が必要性能を満たすか否かを判定する。判定Ｐ１４において、二次電池２１０の性能が必要性能を満たす場合（ＹＥＳ）、中央処理装置１０１は、処理を終了する。一方、判定Ｐ１４において、二次電池２１０の性能が必要性能を満たさない場合（ＮＯ）、中央処理装置１０１は、処理Ｐ１５を実行する。
　処理Ｐ１５において、中央処理装置１０１は、複数の電池群２１２の中で最も劣化が進行した電池群２１２を特定する。具体的には、中央処理装置１０１は、たとえば各々の電池群２１２の内部抵抗値Ｒ、その上昇率ＳＯＨＲ、満充電容量Ｑ、容量維持率ＳＯＨＱの少なくとも一つに基づいて、最も劣化が進行した電池群２１２、すなわち劣化度が最も高い電池群２１２を、交換対象の電池群２１２として特定する。
　この劣化度が最も高い電池群２１２を特定する方法としては、たとえば、内部抵抗値Ｒもしくはその上昇率ＳＯＨＲが最大の電池群２１２、または、満充電容量Ｑもしくは容量維持率ＳＯＨＱが最小の電池群２１２を探索する方法が一般的である。さらに、処理Ｐ１５において、中央処理装置１０１は、前述のように特定した最高の劣化度の電池群２１２を交換対象として指定し、電池群２１２を交換するための処理を実行する。
　なお、電池監視装置１００による処理は、図８に示す処理に限定されない。より具体的には、前述のように、並列に接続された複数の電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔと合成満充電容量Ｑｔとを用いた二次電池２１０の性能診断に代えて、電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲおよび容量維持率ＳＯＨＱを用いた性能診断を行ってもよい。以下、図８を援用してこの変形例を説明する。
　まず、処理Ｐ１１において、中央処理装置１０１は、二次電池２１０において並列に接続されている各々の電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを取得する。次に、処理Ｐ１２において、中央処理装置１０１は、各々の電池群２１２の容量維持率ＳＯＨＱを取得する。そして、処理Ｐ１３において、中央処理装置１０１は、二次電池２１０の性能を把握するために、以下の式（１３）および（１４）に基づいて、並列に接続された複数の電池群２１２の合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔと合成容量維持率ＳＯＨＱｔとを算出する。
ＳＯＨＲｔ＝
　ｎ/（１/ＳＯＨＲ１＋１/ＳＯＨＲ２＋・・・＋１/ＳＯＨＲｎ)　　（１３）
ＳＯＨＱｔ＝
　（ＳＯＨＱ１＋ＳＯＨＱ２＋・・・＋ＳＯＨＱｎ）/ｎ 　　（１４）
　式（１３）および（１４）において、ｎは、並列に接続された電池群２１２の数であり、ＳＯＨＲｎは、各々の電池群２１２の内部抵抗値の上昇率であり、ＳＯＨＱｎは、各々の電池群２１２の容量維持率である。
　次に、判定Ｐ１４において、中央処理装置１０１は、処理Ｐ１３で算出された合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔと合成容量維持率ＳＯＨＱｔを二次電池２１０の性能と位置付け、たとえば記憶装置１０２に記憶された必要性能と比較し、二次電池２１０の性能が必要性能を満たすか否かを判定する。判定Ｐ１４において、二次電池２１０の性能が必要性能を満たす場合（ＹＥＳ）、中央処理装置１０１は、処理を終了する。一方、判定Ｐ１４において、二次電池２１０の性能が必要性能を満たさない場合（ＮＯ）、中央処理装置１０１は、処理Ｐ１５を実行する。
　処理Ｐ１５において、中央処理装置１０１は、前述のように、複数の電池群２１２の中で最も劣化が進行した劣化度が最も高い電池群２１２を特定する。さらに、処理Ｐ１５において、中央処理装置１０１は、特定した劣化度が最も高い電池群２１２を交換対象として指定し、電池群２１２を交換するための処理を実行する。このように、二次電池２１０の性能診断には、電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔと合成満充電容量Ｑｔとを用いてもよく、電池群２１２の内部抵抗値の合成上昇率ＳＯＨＲｔと合成容量維持率ＳＯＨＱｔとを用いてもよい。
　電池監視装置１００は、交換対象である劣化度が最も高い電池群２１２を交換するための処理として、たとえば、交換後の新たな電池群２１２に、許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理を実行する。すなわち、劣化度が最も高い電池群２１２を使用前の新しい電池群２１２に交換すると、その新しい電池群２１２は並列に接続された他の電池群２１２よりも、内部抵抗値Ｒおよびその上昇率ＳＯＨＲが小さい状態になる。
　この状態では、新しい電池群２１２に、他の電池群２１２よりも大きい電流が流れることになる。このとき、新しい電池群２１２に流れる電流の値が、許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超えると、電池群２１２の寿命を短縮させたり、電池群２１２に異常を発生させたりする要因になり得る。そこで、電池監視装置１００は、交換後の新たな電池群２１２に、許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理を実行する。
　以下、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、電池監視装置１００によって実行する、交換後の新たな電池群２１２に許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理を説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、電池監視装置１００の処理の流れを説明するフロー図である。
　図９Ａに示す例において、電池監視装置１００は、交換後の電池群２１２に許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理を開始すると、まず、処理Ｐ２１を実行する。処理Ｐ２１において、中央処理装置１０１は、交換対象として特定された電池群２１２に換えて新たに導入される交換用の電池群２１２が使用前の新しい電池群２１２であると仮定する。すなわち、中央処理装置１０１は、新たに導入される交換用の電池群２１２のパラメータとして、新品の電池群２１２のパラメータを設定して、記憶装置１０２に記憶させる。ここで、電池群２１２のパラメータは、たとえば、内部抵抗値Ｒを含む。
　次に、処理Ｐ２２において、中央処理装置１０１は、最も劣化度が高い電池群２１２を新品の電池群２１２と交換することを想定した場合の、並列に接続された複数の電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔを、前述の式（１１）に基づいて算出する。次に、処理Ｐ２３において、中央処理装置１０１は、以下の式（１５）に基づいて、各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎを算出する。
（I1，I2，…，In）＝（It×Rt／R1，It×Rt／R2，…，It×Rt／Rn）　　（１５）
　式（１５）において、ｎは、並列に接続された電池群２１２の数であり、Ｉｔは、並列に接続された複数の電池群２１２に流れる電流値の合計、すなわち二次電池２１０に流れる総電流値である。また、Ｒ１，Ｒ２，・・・，Ｒｎは、各々の電池群２１２の内部抵抗値であり、Ｒｔは、最も劣化度が高い電池群２１２を新品の電池群２１２で交換することを想定した場合の、並列に接続された複数の電池群２１２の合成内部抵抗値である。
　次に、判定Ｐ２４において、中央処理装置１０１は、処理Ｐ２３で算出した各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下であるか否かを判定する。判定Ｐ２４において、中央処理装置１０１は、処理Ｐ２３で算出した各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下である（ＹＥＳ）と判定すると、交換後の電池群２１２への電流の集中を回避する処理を終了する。この場合、中央処理装置１０１は、たとえば、表示装置に、交換対象の電池群２１２を、新品の電池群２１２に交換可能であることを表示してもよい。一方、判定Ｐ２４において、中央処理装置１０１は、処理Ｐ２３で算出した各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える（ＮＯ）と判定すると、処理Ｐ２５を実行する。
　処理Ｐ２５において、中央処理装置１０１は、新たに導入される交換用の電池群２１２のパラメータを見直す処理を実行する。具体的には、中央処理装置１０１は、たとえば、新品の電池群２１２の内部抵抗値Ｒに、予め設定された定数を加算または乗算して、新たに導入される交換用の電池群２１２の内部抵抗値Ｒを増加させ、再度、処理Ｐ２２から判定Ｐ２４までを実行する。そして、判定Ｐ２４において、処理Ｐ２３で算出した各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下である（ＹＥＳ）と判定すると、中央処理装置１０１は、交換後の電池群２１２への電流の集中を回避する処理を終了する。
　この交換後の新たな電池群２１２に許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理の終了後、中央処理装置１０１は、たとえば、次の処理を実行する。中央処理装置１０１は、判定Ｐ２４において各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下になったときの新たに導入する交換用の電池群２１２の内部抵抗値Ｒを、適正な内部抵抗値Ｒとして記憶装置１０２に記憶させる。
　さらに、中央処理装置１０１は、記憶装置１０２に記憶させた適正な内部抵抗値Ｒを、新たに導入する交換用の電池群２１２の適正な内部抵抗値Ｒとして出力する。このように、電池監視装置１００の中央処理装置１０１によって出力された、新たに導入する交換用の電池群２１２の適正な内部抵抗値Ｒは、たとえば、電池監視装置１００が備える表示装置または電池監視装置１００の外部の表示装置に表示させることができる。
　図９Ｂに示す例において、電池監視装置１００は、交換後の電池群２１２に許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える電流が集中するのを回避するための処理を開始すると、図９Ａに示す例と同様に、処理Ｐ２１から判定Ｐ２４を実行する。ただし、図９Ｂに示す例では、判定Ｐ２４において、中央処理装置１０１は、電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を超える（ＮＯ）と判定すると、処理Ｐ２６を実行する。この点が、図９Ａに示す例と図９Ｂに示す例とで異なっている。
　処理Ｐ２６において、中央処理装置１０１は、すでに交換対象として指定されている電池群２１２に加えて、その次に劣化が進行した電池群２１２を、処理Ｐ１５と同様に、交換対象の電池群２１２として指定して、処理Ｐ２１に戻る。これにより、処理Ｐ２１では、前回交換対象として指定された電池群２１２に加えて、その次に劣化が進行した電池群２１２も、新品の電池群２１２で交換することを仮定できる。そして、続く処理Ｐ２２では、交換対象として指定された複数の電池群２１２を新品の電池群２１２に交換して並列に接続した場合の複数の電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔが算出され、処理Ｐ２３において、各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが算出される。
　次に、判定Ｐ２４において、中央処理装置１０１は、図９Ａに示す例と同様に、処理Ｐ２３で算出した各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下であるか否かを判定する。中央処理装置１０１は、たとえば、判定Ｐ２４において各々の電池群２１２に流れる電流の値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎが許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’以下になったときの新たに導入する交換用の電池群２１２の数を、適正な交換数として記憶装置１０２に記憶させる。
　さらに、中央処理装置１０１は、記憶装置１０２に記憶させた適正な電池群２１２の交換数を出力する。このように、電池監視装置１００の中央処理装置１０１によって出力された、新たに導入する交換用の電池群２１２の適正な交換数は、たとえば、電池監視装置１００が備える表示装置または電池監視装置１００の外部の表示装置に表示させることができる。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ａに示す例のように、並列に接続された複数の電池群２１２の一つと交換されて新たに導入される電池群２１２による影響を説明するグラフである。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例では、二次電池２１０が、並列に接続された三つの電池群２１２を備える場合を想定している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すケースＡは、劣化が進行した三つの電池群２１２の交換前の状態を表している。
　具体的には、ケースＡでは、簡単のため、図１０Ａに示すように、三つの電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが、すべて２００［％］になったと仮定している。なお、実際には、三つの電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが一致することはまれである。ケースＡでは、三つの電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが等しいため、図１０Ｂに示すように、三つの電池群２１２を流れる電流値の比率である電流比率が等しくなっている。図１０Ｂに示す電流比率は、三つの電池群２１２に流れる総電流値を並列数で除算して得られる平均電流値、言い換えると、各電池群２１２に均等に電流が流れたときの電流値を１とする比率である（＝ＳＯＨＲｔ／ＳＯＨＲｎ）。すなわち、電流比率が１よりも大きいほど電池群２１２に流れる電流は均等よりも集中傾向にあり、１よりも小さいほど電池群２１２に流れる電流は均等よりも小さい傾向にあることを示す。ケースＡにおいては、各々の電池群２１２のＳＯＨＲがすべて２００［％］のため、電池群２１２間に個体差がないことから、各電池群２１２に均等に電流が流れるために各電池群２１２の電流比率が１となっている。
　図１０Ａおよび図１０Ｂに示すケースＢは、ケースＡの内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが２００［％］で等しい三つの電池群２１２のうちの一つの電池群２１２を、新品の電池群２１２に交換した状態を示している。図１０ＡのケースＢにおける左端の棒グラフに示すように、交換した新品の電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが１００［％］に低下している。
　これにより、図１０Ａに破線で示すように、並列に接続された三つの電池群２１２は、ケースＡで２００[％]であった合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔが、ケースＢで１５０[％]に低下し、全体として劣化度が低下して改善される。しかし、図１０ＢのケースＢに示すように、左端の交換した新品の電池群２１２に電流が集中して流れるようになり、均等に電流が流れる時よりも１．５倍の電流が新品の電池群２１２に流れる。
　また、図１０ＡのケースＣおよびケースＤのように、交換する電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを上昇させると、図１０Ａに示す合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔの改善度は小さくなるが、交換した電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲと、他の電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲとの差が減少する。これにより、図１０ＢのケースＣおよびケースＤのように、交換した電池群２１２に流れる電流値を減少させることができる。
　図１０Ｃおよび図１０Ｄは、図９Ｂに示す例のように、並列に接続された複数の電池群２１２と交換されて新たに導入される一以上の電池群２１２による影響を説明するグラフである。図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す例では、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例と同様に、二次電池２１０が、並列に接続された三つの電池群２１２を備える場合を想定している。図１０Ｃおよび図１０Ｄに示すケースＡは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すケースＡと同様に、劣化が進行した三つの電池群２１２の交換前の状態を示している。
　図１０Ｃおよび図１０Ｄに示すケースＢは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すケースＢと同様に、劣化が進行した三つの電池群２１２のうちの一つの電池群２１２を、新品の電池群２１２に交換した状態を示している。ここまでは、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す例は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す例と同様である。
　しかし、図１０Ｃに示す例では、ケースＣにおいて、内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが２００［％］の劣化が進行した電池群２１２のもう一つが、新たに、内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲが１００［％］の新品の電池群２１２と交換されている。これにより、図１０Ｄに示す例では、ケースＣにおいて、ケースＢと比較して、電池群２１２に対する電流の集中が改善されている。
　図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す例では、ケースＤにおいて、ケースＣよりも電池群２１２の新品への交換数が増加することで、特定の電池群２１２への電力集中がより回避されている。このように、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す例では、新品の電池群２１２の交換数を増加させることで、二次電池２１０の全体として合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔをより低下させ、特定の電池群２１２への電流の集中をより確実に回避することができる。
　以下、本実施形態の電池監視装置１００の作用を説明する。
　本実施形態の電池監視装置１００は、図１に示すように、電池システム３００に用いられる。電池システム３００は、無停電電源装置２００を備え、無停電電源装置２００は、図２に示すように、二次電池２１０を備えている。二次電池２１０は、図３に示すように、並列に接続された複数の電池群２１２と、直列に接続されて電池群２１２を構成する複数の電池セル２１１と、各々の電池群２１２を流れる電流を測定する電流センサ２１３と、各々の電池セル２１１の電圧を測定する電圧センサとしての電池管理装置２１４と、を備えている。また、電池監視装置１００は、図１に示すように、中央処理装置１０１および記憶装置１０２を備えている。そして、中央処理装置１０１は、前述のように、電流センサ２１３および電圧センサとしての電池管理装置２１４の検知結果に基づいて算出された各々の電池群２１２の劣化度、たとえば、合成内部抵抗値Ｒｔおよび合成満充電容量Ｑｔまたは合成内部抵抗上昇率ＳＯＨＲｔおよび合成容量維持率ＳＯＨＱｔに基づいて、電池群２１２の交換の要否を判定する。また、中央処理装置１０１は、電池群２１２の交換が必要と判定した場合に、電池群２１２の劣化度に基づいて交換対象の電池群２１２を特定する。そして、中央処理装置１０１は、交換対象の電池群２１２と交換される新たな電池群２１２のパラメータである内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲまたは交換数を、新たな電池群２１２の許容電流値に基づいて算出する。
　この構成により、本実施形態の電池監視装置１００は、電池群２１２を構成する電池セル２１１が劣化して、二次電池２１０の性能が必要性能を満たさなくなった場合に、交換対象の電池群２１２を特定して交換することができる。これにより、たとえば、図１０Ａおよび図１０ＣのケースＢからケースＤに示すように、二次電池２１０全体としての合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔを、ケースＡの電池群２１２の交換前よりも低下させ、二次電池２１０の劣化度を改善することができる。さらに、交換対象ではない電池群２１２を継続して使用することができるので、従来よりも電池セル２１１を有効に活用して、電池セル２１１の交換数を可及的に削減することができる。
　また、中央処理装置１０１が、交換対象の電池群２１２と交換される新たな電池群２１２のパラメータである内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲまたは交換数を、新たな電池群２１２の許容電流値に基づいて算出する。これにより、図１０Ｂおよび図１０ＤのケースＣおよびケースＤに示すように、ケースＢと比較して交換した新たな電池群２１２に対する電流の集中を回避して、交換した新たな電池群２１２に流れる電流が、電池群２１２の許容電流値を超えるのを防止することができる。
　すなわち、二次電池２１０の一部の電池群２１２を交換することで、交換した電池群２１２に電流が集中するが、その電流の集中を許容範囲に緩和可能な電池群２１２の内部抵抗値などのパラメータまたは交換数を、中央処理装置１０１によって試算することができる。そして、中央処理装置１０１によって試算したパラメータまたは交換数を表示装置などに表示することで、適切な電池群２１２の交換を行って、効率のよい電池システム３００のメンテナンスを実現することができる。
　また、本実施形態の電池監視装置１００において、中央処理装置１０１は、電池群２１２の劣化度として電池群２１２の内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲを算出する。また、中央処理装置１０１は、複数の電池群２１２の中で内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲがより高い電池群２１２を交換対象の電池群２１２として特定する。これにより、より劣化が進行した電池群２１２を特定して交換することが可能になる。
　また、本実施形態の電池監視装置１００において、中央処理装置１０１は、電池群２１２の劣化度として電池群２１２の容量維持率ＳＯＨＱを算出する。また、中央処理装置１０１は、複数の電池群２１２の中で容量維持率ＳＯＨＱがより低い電池群２１２を交換対象の電池群２１２として特定する。これにより、より劣化が進行した電池群２１２を特定して交換することが可能になる。
　また、本実施形態の電池監視装置１００において、中央処理装置１０１は、複数の電池群２１２の合成内部抵抗値Ｒｔ、合成内部抵抗値の上昇率ＳＯＨＲｔ、合成満充電容量Ｑｔ、または合成容量維持率ＳＯＨＱｔの少なくとも一つに基づいて電池群２１２の交換の要否を判定する。この構成により、二次電池２１０の全体としての性能の劣化に基づいて適切に電池群２１２を交換することが可能になる。
　また、本実施形態の電池監視装置１００において、中央処理装置１０１は、電池群２１２の許容電流値として、電池セル２１１の上限電流および下限電流を逸脱しない電流値Ｉｃｈｇ，Ｉｄｉｓと、電池セル２１１の充放電時の許容発熱量を満足する電流値Ｉｌｉｍ、または電池セル２１１を所定期間使用するための電流値Ｉｌｉｍの少なくとも一つに基づいて許容電流値Ｉｃｈｇ’，Ｉｄｉｓ’を決定する。この構成により、電池セル２１１を安全に使用することができ、電池セル２１１の寿命を延命することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、複数の電池セル２１１を備える電池システム３００において電池セル２１１を従来よりも有効に活用して、電池セル２１１の交換数を可及的に削減可能な電池監視装置１００を提供することができる。
［実施形態２］
　以下、図２から図８を援用し、図１１および図１２を参照して、本開示に係る電池システムの実施形態を説明する。図１１は、本開示に係る電池システム３００’の実施形態を示す概略的な機能ブロック図である。
　本実施形態の電池システム３００’は、実施形態１の図１に示す電池監視装置１００および無停電電源装置２００に加えて、図１１に示すように、電池管理装置６００を備えている。本実施形態の電池システム３００’のその他の構成は、前述の実施形態１の電池システム３００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
　電池管理装置６００は、たとえば、中央処理装置６０１と記憶装置６０２とを備えたコンピュータによって構築されたデータベースであり、たとえば、信号線を介して電池監視装置１００に接続されている。電池管理装置６００は、複数の使用済み電池群２１２の情報を管理し、電池監視装置１００からの指令に基づいて、交換用電池群２１２として適した使用済み電池群２１２を選定する機能を有している。なお、電池管理装置６００による演算に使用される式、データ、プログラムなどは、たとえば記憶装置６０２に記憶され、電池管理装置６００による前述の演算は、たとえば中央処理装置６０１によって実行される。
　電池監視装置１００は、前述のように、中央処理装置１０１によって、交換対象の電池群２１２と交換される新たな電池群２１２のパラメータとして、たとえば内部抵抗値Ｒとその上昇率ＳＯＨＲを、新たな電池群２１２の許容電流値に基づいて算出する。電池管理装置６００の中央処理装置６０１は、電池監視装置１００の中央処理装置１０１によって算出された新たな電池群２１２のパラメータに基づいて、使用済みの複数の電池群２１２の中から一以上の電池群２１２を選定する。
　ここで、電池監視装置１００の中央処理装置１０１は、たとえば、二次電池２１０の各々の電池群２１２の運用履歴情報を記憶装置１０２に記憶させる。さらに、中央処理装置１０１は、交換用の新たな電池群２１２のパラメータとともに、二次電池２１０各々の電池群２１２の運用履歴情報を電池管理装置６００へ出力する。そして、電池管理装置６００の中央処理装置６０１は、たとえば、使用済みの複数の電池群２１２の運用履歴情報を管理する。そして、中央処理装置６０１は、電池監視装置１００から入力された各々の電池群２１２の運用履歴情報と、使用済みの複数の電池群２１２の運用履歴情報との差が最も小さい使用済みの電池群２１２を選定する。
　より具体的には、たとえば、電池監視装置１００は、前述のように、電流集中を許容範囲におさえることが可能な、交換対象の電池群２１２の内部抵抗性能、たとえば内部抵抗値Ｒとその上昇率ＳＯＨＲなどを計算する。そして、電池管理装置６００は、管理している使用済みの電池群２１２の中から、その内部抵抗性能と、交換対象の電池群２１２の内部抵抗性能との差が、所定の範囲内となるものを探索し、交換用の使用済み電池群２１２の候補としてリストアップする。そして、電池管理装置６００は、リストアップされた交換用の使用済み電池群２１２の候補の履歴情報を、たとえば表示装置に表示する。
　図１２は、本実施形態の電池システム３００’の電池管理装置６００の表示画面ＤＳの一例である。電池管理装置６００は、ｎ個の使用済み電池群２１２の各々の履歴情報ＨＩ‐１，ＨＩ‐２，・・・，ＨＩ‐ｎとして、たとえば、滞在ＳＯＣの頻度、滞在電池温度の頻度、充放電電流の頻度などを表示する。
　電池管理装置６００の管理者やオペレータは、表示装置に表示された履歴情報ＨＩ‐１，ＨＩ‐２，・・・，ＨＩ‐ｎを確認し、交換対象の電池群２１２と類似した履歴情報を有する使用済み電池群２１２を交換用の新しい電池群２１２として指定する。なお、交換用の新しい電池群２１２としての指定は、交換対象の電池群２１２の履歴情報のグラフと、交換用の使用済み電池群２１２の候補の履歴情報ＨＩ‐１，ＨＩ‐２，・・・，ＨＩ‐ｎのグラフとのパターンマッチングなどによって自動的に行うことも可能である。
　以上のように、本実施形態の電池システム３００’は、並列に接続された複数の電池群２１２と、直列に接続されて電池群２１２を構成する複数の電池セル２１１と、各々の電池群２１２を流れる電流を測定する電流センサ２１３と、各々の電池セル２１１の電圧を測定する電圧センサとしての電池管理装置２１４と、電池監視装置１００と、を備えている。電池監視装置１００は、中央処理装置１０１および記憶装置１０２を備えている。中央処理装置１０１は、電流センサ２１３および電池管理装置２１４の検知結果に基づいて算出された各々の電池群２１２の劣化度に基づいて電池群２１２の交換の要否を判定する。また、中央処理装置１０１は、電池群２１２の交換が必要と判定した場合に劣化度に基づいて交換対象の電池群２１２を特定し、その交換対象の電池群２１２と交換される新たな電池群２１２のパラメータまたは交換数を新たな電池群２１２の許容電流値に基づいて算出する。
　この構成により、本実施形態の電池システム３００’によれば、前述の実施形態１と同様の効果を奏することができる。すなわち、複数の電池セル２１１を備える電池システム３００’において、電池セル２１１を従来よりも有効に活用して、電池セル２１１の交換数を可及的に削減可能な電池監視装置１００および電池システム３００’を提供することができる。
　また、本実施形態の電池システム３００’は、使用済みの複数の電池群２１２を管理する電池管理装置６００をさらに備えている。電池管理装置６００は、中央処理装置６０１を備えている。電池管理装置６００の中央処理装置６０１は、電池監視装置１００の中央処理装置１０１によって算出された新たな電池群２１２のパラメータに基づいて、使用済みの複数の電池群２１２の中から一以上の電池群２１２を選定する。この構成により、使用済みの電池群２１２を有効に活用することができ、新品の電池セル２１１の交換数を可及的に削減することができる。
　また、本実施形態の電池システム３００’において、電池監視装置１００の中央処理装置１０１は、各々の電池群２１２の運用履歴情報を記憶装置１０２に記憶させ、新たな電池群２１２のパラメータとともに各々の電池群２１２の運用履歴情報を電池管理装置６００へ出力する。そして、電池管理装置６００の中央処理装置６０１は、使用済みの複数の電池群２１２の運用履歴情報を管理し、電池監視装置１００から入力された各々の電池群２１２の運用履歴情報と、使用済みの複数の電池群２１２の運用履歴情報との差が最も小さい使用済みの電池群２１２を選定する。
　このような構成により、複数の電池群２１２を備える電池システム３００’において、運用履歴が大きく異なる電池群２１２を混在させずに、電池群２１２の部分交換を行うことが可能になる。電池セル２１１は、運用履歴が異なると劣化後の特性にも差が生じることが知られている。しかし、前述のように、運用履歴情報が近似する電池群２１２を交換用の使用済み電池群２１２として指定することで、異なる場所で使用した使用済み電池群２１２を交換用の電池群２１２として用いるにも関わらず、新たに導入する電池群２１２と既存の電池群２１２の劣化時の特性を近似させつつ、電池群２１２の部分交換を行うことができる。
　以上、図面を用いて本開示に係る電池監視装置および電池システム３００の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
１００　　電池監視装置
１０１　　中央処理装置
１０２　　記憶装置
２１１　　電池セル
２１２　　電池群
２１３　　電流センサ
２１４　　電池管理装置（電圧センサ）
３００　　電池システム
３００’　電池システム
６００　　電池管理装置
６０１　　中央処理装置
ＩＨ‐１　運用履歴情報
ＩＨ‐２　運用履歴情報
ＩＨ‐ｎ　運用履歴情報

Claims (10)

  1. 　並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する一つ以上の電池セルと、各々の前記電池群の情報を測定する測定手段と、を備えた電池システムに用いられる電池監視装置であって、
    　中央処理装置および記憶装置を備え、
    　前記中央処理装置は、前記測定手段の測定結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池監視装置。
  2. 　前記中央処理装置は、前記劣化度として前記電池群の内部抵抗値の上昇率を算出し、複数の前記電池群の中で前記内部抵抗値の上昇率がより高い前記電池群を前記交換対象の前記電池群として特定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  3. 　前記中央処理装置は、前記劣化度として前記電池群の容量維持率を算出し、複数の前記電池群の中で前記容量維持率がより低い前記電池群を前記交換対象の前記電池群として特定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  4. 　前記中央処理装置は、複数の前記電池群の合成内部抵抗値、合成内部抵抗値の上昇率、合成満充電容量、または合成容量維持率の少なくとも一つに基づいて前記電池群の交換の要否を判定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  5. 　前記中央処理装置は、前記電池セルの上限電流および下限電流を逸脱しない電流値、前記電池セルの充放電時の許容発熱量を満足する電流値、または前記電池セルを所定期間使用するための電流値の少なくとも一つに基づいて前記許容電流値を決定することを特徴とすることと特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  6. 　使用済みの複数の前記電池群を管理する電池管理装置をさらに備え、
    　前記電池管理装置は、中央処理装置を備え、
    　前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記電池監視装置の前記中央処理装置によって算出された前記新たな前記電池群の前記パラメータに基づいて、前記使用済みの複数の前記電池群の中から一以上の前記電池群を選定することを特徴とする請求項１に記載の電池監視装置。
  7. 　前記電池監視装置の前記中央処理装置は、各々の前記電池群の運用履歴情報を前記記憶装置に記憶させ、前記新たな前記電池群の前記パラメータとともに各々の前記電池群の前記運用履歴情報を前記電池管理装置へ出力し、
    　前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報を管理し、前記電池監視装置から入力された各々の前記電池群の前記運用履歴情報と、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報との差が最も小さい前記使用済みの前記電池群を選定することを特徴とする請求項６に記載の電池監視装置。
  8. 　並列に接続された複数の電池群と、直列に接続されて前記電池群を構成する一つ以上の電池セルと、各々の前記電池群の情報を測定する測定手段と、電池監視装置と、を備えた電池システムであって、
    　前記電池監視装置は、中央処理装置および記憶装置を備え、
    　前記中央処理装置は、前記測定手段の測定結果に基づいて算出された各々の前記電池群の劣化度に基づいて前記電池群の交換の要否を判定し、前記電池群の交換が必要と判定した場合に前記劣化度に基づいて交換対象の前記電池群を特定し、該交換対象の前記電池群と交換される新たな前記電池群のパラメータまたは交換数を前記新たな前記電池群の許容電流値に基づいて算出することを特徴とする電池システム。
  9. 　使用済みの複数の前記電池群を管理する電池管理装置をさらに備え、
    　前記電池管理装置は、中央処理装置を備え、
    　前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記電池監視装置の前記中央処理装置によって算出された前記新たな前記電池群の前記パラメータに基づいて、前記使用済みの複数の前記電池群の中から一以上の前記電池群を選定することを特徴とする請求項８に記載の電池システム。
  10. 　前記電池監視装置の前記中央処理装置は、各々の前記電池群の運用履歴情報を前記記憶装置に記憶させ、前記新たな前記電池群の前記パラメータとともに各々の前記電池群の前記運用履歴情報を前記電池管理装置へ出力し、
    　前記電池管理装置の前記中央処理装置は、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報を管理し、前記電池監視装置から入力された各々の前記電池群の前記運用履歴情報と、前記使用済みの複数の前記電池群の前記運用履歴情報との差が最も小さい前記使用済みの前記電池群を選定することを特徴とする請求項９に記載の電池システム。
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