WO2022220297A1 - 電池モジュールの管理装置およびその管理方法 - Google Patents

電池モジュールの管理装置およびその管理方法 Download PDF

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WO2022220297A1
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cell
voltage
management device
signal processing
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英明 堀江
洋志 川崎
雄介 水野
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Ａｐｂ株式会社
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
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    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
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    • 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 management device and a management method for a lithium-ion battery module having an assembled battery.
  • Patent Literature 2 discloses that the measured voltage value of the unit cell is converted into a digital signal and processed by a microcomputer.
  • Patent Literature 3 discloses obtaining the voltage value of a cell in units of milliseconds. In this way, there is a problem that the amount of processing in the monitoring control device increases because information such as the voltage is acquired in a short cycle for each unit cell that constitutes the assembled battery.
  • An object of the present invention is to provide a technology that can reduce the load on a monitoring control device and accurately determine the characteristics of each single cell that constitutes an assembled battery.
  • a single cell includes a lamination unit consisting of a set of a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector, which are laminated in order, and an electrolyte.
  • a management device for a lithium-ion battery module having a plurality of connected assembled batteries, receiving a characteristic signal representing characteristics of the corresponding unit cell from a control unit provided in each of the unit cells, and calculating a time It has a receiving means for recording in a recording section together with information, and a signal processing means for performing data processing necessary for managing the cell from the characteristic signal recorded in the recording section.
  • the load on the monitoring control device is reduced and the characteristics of the single cell are accurately determined. can judge.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing an example of a single cell unit
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a light emitting unit
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view schematically showing an example of a lithium-ion battery module
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a module management device for lithium-ion battery modules
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a charging curve of a lithium-ion battery module
  • FIG. 6 is a functional block diagram of a battery system including lithium ion battery modules.
  • the assembled battery is formed by connecting a plurality of single cell units, and each single cell unit includes a single cell and a light emitting section.
  • the cell units are preferably connected in series within the assembled battery. First, a single cell unit including a single cell and a light emitting portion will be described.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view schematically showing an example of a cell unit.
  • FIG. 1 shows a single cell unit 30 including a single cell 10 which is a lithium ion battery and a light emitting section 20 .
  • the unit cell 10 includes a positive electrode 12 in which a positive electrode active material layer 15 is formed on the surface of a substantially rectangular flat positive current collector 17, and a negative electrode active material layer on the surface of a substantially rectangular flat negative current collector 19.
  • a negative electrode 13 on which 16 is formed is similarly laminated with a substantially flat separator 14 interposed therebetween, and is formed in a substantially rectangular flat plate shape as a whole. This positive electrode and negative electrode function as a positive electrode and a negative electrode of a lithium ion battery.
  • the unit cell 10 is arranged between the positive electrode current collector 17 and the negative electrode current collector 19, the peripheral edge portion of the separator 14 is fixed between the positive electrode current collector 17 and the negative electrode current collector 19, and the positive electrode active material layer 15 , a ring-shaped frame member 18 that seals the separator 14 and the negative electrode active material layer 16 .
  • the positive electrode current collector 17 and the negative electrode current collector 19 are positioned by the frame member 18 so as to face each other with a predetermined gap. They are positioned to face each other with a gap.
  • the distance between the positive electrode current collector 17 and the separator 14 and the distance between the negative electrode current collector 19 and the separator 14 are adjusted according to the capacity of the lithium ion battery.
  • the positional relationship between the conductor 19 and the separator 14 is determined so as to obtain the required spacing.
  • the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material.
  • the lithium-containing transition metal phosphate may have a transition metal site partially substituted with another transition metal.
  • the positive electrode active material is preferably a coated positive electrode active material coated with a conductive aid and a coating resin.
  • the positive electrode active material is covered with the coating resin, the volume change of the electrode is moderated, and the expansion of the electrode can be suppressed.
  • Conductive agents include metallic conductive agents [aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.], carbon-based conductive agents [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), and mixtures thereof.
  • metallic conductive agents aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.
  • carbon-based conductive agents [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), and mixtures thereof.
  • One of these conductive aids may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • these alloys or metal oxides may be used.
  • aluminum, stainless steel, silver, gold, copper, titanium, carbon-based conductive aids and mixtures thereof are more preferable, and silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are more preferable.
  • the shape (form) of the conductive aid is not limited to a particle form, and may be in a form other than a particle form, such as carbon nanofibers, carbon nanotubes, etc., which are practically used as so-called filler-type conductive aids. may
  • the ratio of the coating resin and the conductive aid is not particularly limited, but from the viewpoint of the internal resistance of the battery, etc., the weight ratio of the coating resin (resin solid content weight): conductive aid is 1:0.01. 1:50 is preferable, and 1:0.2 to 1:3.0 is more preferable.
  • the coating resin for example, the resin described in Patent Document 2 as a non-aqueous secondary battery active material coating resin can be suitably used.
  • the positive electrode active material layer may contain a conductive aid other than the conductive aid contained in the coated positive electrode active material.
  • a conductive aid the same conductive aid as contained in the above-described coated positive electrode active material can be suitably used.
  • the positive electrode active material layer preferably contains a positive electrode active material and is a non-binding material that does not contain a binder that binds the positive electrode active materials together.
  • the non-bound body means that the position of the positive electrode active material is not fixed by a binder (also referred to as a binder), and the positive electrode active material and the current collector are irreversibly fixed to each other. means no.
  • the positive electrode active material layer may contain an adhesive resin.
  • the adhesive resin for example, a non-aqueous secondary battery active material coating resin described in Patent Document 2 is mixed with a small amount of organic solvent to adjust the glass transition temperature to room temperature or lower, and, for example, Those described as adhesives in Patent Document 3 can be preferably used.
  • adhesive resin is a resin that does not solidify even if the solvent component is volatilized and dried, and has adhesiveness (the property of adhering by applying a slight pressure without using water, solvent, heat, etc.) means
  • a solution-drying type electrode binder used as a binding material means one that evaporates a solvent component to dry and solidify, thereby firmly adhering and fixing active materials to each other. Therefore, the solution-drying type electrode binder (binding material) and the adhesive resin are different materials.
  • the thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, it is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m, from the viewpoint of battery performance.
  • the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.
  • known negative electrode active materials for lithium ion batteries can be used. cokes (e.g., pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), carbon fibers, etc.], silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiO x ), silicon-carbon composites (carbon particles with silicon and/or those coated with silicon carbide, silicon particles or silicon oxide particles whose surfaces are coated with carbon and/or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloys, silicon-lithium alloys, silicon- nickel alloys, silicon-iron alloys, silicon-titanium alloys, silicon-manganese alloys, silicon-copper alloys, silicon-tin alloys, etc.)], conductive polymers (e.g., polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal oxides (titanium oxide, lithium
  • the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material coated with the same conductive aid and coating resin as the coated positive electrode active material described above.
  • the conductive aid and the coating resin the same conductive aid and coating resin as those for the coated positive electrode active material described above can be suitably used.
  • the negative electrode active material layer may contain a conductive aid other than the conductive aid contained in the coated negative electrode active material.
  • a conductive aid the same conductive aid as contained in the above-described coated positive electrode active material can be suitably used.
  • the negative electrode active material layer is preferably a non-binding material that does not contain a binder that binds the negative electrode active materials together. Further, like the positive electrode active material layer, it may contain an adhesive resin.
  • the thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, it is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m, from the viewpoint of battery performance.
  • Materials constituting the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include metal materials such as copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel and alloys thereof, and baked carbon. , conductive polymer materials, conductive glass, and the like. Among these materials, aluminum is preferable for the positive electrode current collector, and copper is preferable for the negative electrode current collector, from the viewpoints of weight reduction, corrosion resistance, and high conductivity.
  • the current collector is preferably a resin current collector made of a conductive polymer material.
  • the shape of the current collector is not particularly limited, and may be a sheet-like current collector made of the above material or a deposited layer made of fine particles made of the above material.
  • the thickness of the current collector is not particularly limited, it is preferably 50 to 500 ⁇ m.
  • the conductive polymer material that constitutes the resin current collector for example, a conductive polymer or a resin to which a conductive agent is added as necessary can be used.
  • the conductive agent that constitutes the conductive polymer material the same conductive aid as that contained in the above-described coated positive electrode active material can be preferably used.
  • resins constituting the conductive polymer material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile (PEN), poly Tetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin or mixtures thereof etc.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethernitrile
  • PTFE poly Tetrafluoroethylene
  • SBR polyacrylonitrile
  • PAN polymethyl acrylate
  • PMA polymethyl methacrylate
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • polyethylene polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • Separators include porous films made of polyethylene or polypropylene, laminated films of porous polyethylene film and porous polypropylene, non-woven fabrics made of synthetic fibers (polyester fibers, aramid fibers, etc.) or glass fibers, and silica on their surfaces. , alumina, titania, and other known separators for lithium ion batteries. Further, as the separator, a sulfide-based or oxide-based inorganic solid electrolyte, or a polymer-based organic solid electrolyte or the like can be applied. By applying a solid electrolyte, an all-solid battery can be constructed.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contain an electrolytic solution.
  • an electrolytic solution a known electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent, which is used for manufacturing known lithium ion batteries, can be used.
  • electrolyte those used in known electrolytic solutions can be used.
  • examples include lithium salts of organic acids such as LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( C2F5SO2 ) 2 and LiC ( CF3SO2 ) 3 .
  • imide - based electrolytes [LiN( FSO2 ) 2 , LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( C2F5SO2 ) 2 , etc.] and LiPF6 .
  • non-aqueous solvent those used in known electrolytic solutions can be used.
  • compounds, amide compounds, sulfones, sulfolane, etc. and mixtures thereof can be used.
  • the electrolyte concentration of the electrolytic solution is preferably 1-5 mol/L, more preferably 1.5-4 mol/L, and even more preferably 2-3 mol/L. If the electrolyte concentration of the electrolytic solution is less than 1 mol/L, the battery may not have sufficient input/output characteristics, and if it exceeds 5 mol/L, the electrolyte may precipitate.
  • the electrolyte concentration of the electrolytic solution can be confirmed by extracting the electrode for the lithium ion battery or the electrolytic solution constituting the lithium ion battery without using a solvent or the like and measuring the concentration.
  • the inventors of the present invention have developed a configuration that does not use electrical wiring, specifically, for each unit cell included in the assembled battery, and measuring the characteristics of the unit cell. As a result, they have found a configuration including a light-emitting portion that outputs an optical signal based on the characteristics, and a light-receiving portion that collectively receives the optical signals output from the respective light-emitting portions.
  • the optical signal received by the light receiving unit is analyzed (for example, by a data processing unit connected to the light receiving unit), and the wires are connected to each unit cell as in the conventional method. Therefore, the risk of short circuits between cells can be avoided.
  • the labor for wiring can be reduced, and the manufacturing cost of the assembled battery can be reduced.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a light emitting part.
  • the light emitting unit 20 shown in FIG. 2 includes a wiring board 21 having wiring inside or on the surface thereof, and a light emitting element 22 and control elements 23a and 23b mounted on the wiring board 21 .
  • Voltage measurement terminals 24 and 25 are provided at the ends of the wiring board.
  • the voltage measurement terminals 24 and 25 are provided at positions where one voltage measurement terminal contacts the positive electrode current collector and the other voltage measurement terminal contacts the negative electrode current collector when connected to the cell. That is, the voltage measurement terminals 24 and 25 are voltage measurement terminals for measuring the voltage between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector of the unit cell, respectively.
  • the voltage measurement terminals 24 and 25 are electrically connected to the control elements 23a and 23b, and the control elements 23a and 23b are electrically connected to the light emitting element 22. Specific light emission control will be described later.
  • a measurement terminal may be provided on the surface of the wiring board 21 that is the back side of the light emitting element 22 .
  • This measurement terminal can be used as a temperature measurement terminal by connecting a temperature sensor to measure the temperature of the cell, or as a terminal to measure the physical change of the cell by connecting it to a strain gauge, piezoelectric element, etc. can be used.
  • the measurement terminals are also electrically connected to the control elements 23 a and 23 b , and the control elements 23 a and 23 b are electrically connected to the light emitting element 22 .
  • the light emission of the light emitting unit 20 is controlled, for example, so that the power consumption changes according to the temperature of the cells.
  • a rigid board or a flexible board can be used as the wiring board that constitutes the light emitting part.
  • the wiring substrate is shaped as shown in FIG. 2, it is preferable to use a flexible substrate.
  • Arbitrary semiconductor elements such as ICs and LSIs can be used as control elements.
  • FIG. 2 shows an example in which two control elements are mounted, the number of control elements is not limited, and may be one or three or more.
  • the light-emitting element an element capable of converting an electric signal into an optical signal, such as an LED element or an organic EL element, can be used, and an LED element is preferable. It should be noted that it is not essential to have a wiring board in the light-emitting section, and the light-emitting section may be configured by connecting the control element and the light-emitting element without using the board.
  • the light-emitting part is electrically connected to the negative electrode current collector and the positive electrode current collector of the cell, and can receive power supply from the lithium ion battery.
  • the light-emitting portion is electrically connected to the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, the light-emitting element can emit light by receiving power supply from the lithium ion battery.
  • an electrode for receiving electric power is not shown in FIG. 2, it is preferable to provide an electrode other than the voltage measuring terminal in the light emitting section.
  • the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are preferably resin current collectors, and the negative electrode current collector and the positive electrode current collector are preferably directly coupled and electrically connected to the electrodes of the light emitting portion.
  • a resin current collector When a resin current collector is used, the resin current collector and the electrode of the light emitting part are brought into contact with each other, and the resin current collector is heated to soften the resin, thereby directly bonding the resin current collector and the electrode of the light emitting part. be able to.
  • electrical connection can be made by interposing other bonding materials having conductivity such as solder, conductive tape, conductive adhesive, anisotropic conductive film (ACF) between the current collector and the light emitting part. can also
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view schematically showing an example of a lithium-ion battery module.
  • the lithium ion battery module 1 has an assembled battery 50 formed by connecting a plurality of single cell units 30 .
  • the upper surfaces of the negative electrode current collectors 19 and the lower surfaces of the positive electrode current collectors 17 of the adjacent unit cells 10 are stacked so as to be adjacent to each other.
  • a plurality of so-called bipolar single cell units 30 are connected in series.
  • FIG. 3 shows a configuration in which five single cell units 30 are stacked, the number of stacked single cells may be more or less than five. In one implementation, the number of stacks of cell units 30 may be 20 or more.
  • the light-emitting portions 20 included in each cell unit 30 are arranged in a row.
  • FIG. 3 shows a form in which the light-emitting portions 20 are arranged in a line
  • the positional relationship of the light-emitting portions between different cell units is not limited, and the light-emitting portions are provided on different side surfaces of the cell units. The position may be shifted on the same side.
  • the lithium ion battery module 1 has an optical waveguide 60 arranged adjacent to or in close proximity to the light emitting surface of the light emitting section 20 .
  • the lithium-ion battery module 1 has an exterior body 70 that houses a plurality of cell units 30 and optical waveguides 60 .
  • an exterior body 70 that houses a plurality of cell units 30 and optical waveguides 60 .
  • a part of the exterior body is removed in order to explain the configuration of the assembled battery.
  • a metal can case, a polymer-metal composite film, or the like can be used.
  • a conductive sheet is provided on the negative electrode current collector 19 on the uppermost surface of the assembled battery 50 , and a part of the conductive sheet is drawn out from the exterior body 70 to become the lead wiring 59 .
  • a conductive sheet is provided on the positive electrode current collector 17 on the lowermost surface of the assembled battery 50 , and a part of the conductive sheet is drawn out from the exterior body 70 to become the lead wiring 57 .
  • the conductive sheet is not particularly limited as long as it is a material having conductivity, and metal materials such as copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel and alloys thereof, and materials described as resin current collectors are appropriately selected. can be used as The lead wiring can be used to charge and discharge the assembled battery.
  • the optical waveguide 60 provides a common optical path for optical signals output from the light emitting units 20 of the plurality of single cell units 30 .
  • the optical waveguide 60 extending in the stacking direction of the cells is arranged adjacent to or close to the light emitting surface of the light emitting section 20 .
  • the optical waveguide 60 may be a light guide plate having a sufficient width (length in the direction perpendicular to the stacking direction of the cells) to receive the optical signal from the light emitting section 20 .
  • the width dimension of the optical waveguide 60 should be larger than the maximum dimension of the light emitting surface of the light emitting part 20 (diameter if the light emitting surface is circular, diagonal if rectangular).
  • the optical waveguide 60 can be arranged so as to cover all of the light emitting surfaces of the plurality of light emitting portions 20 (each corresponding to a plurality of stacked single cells). Further, the optical waveguide 60 can be arranged so as to cover the light emitting direction of the light emitting section 20 (including the case where it is aligned with the vertical direction of the light emitting surface and the case where it is inclined from the vertical direction of the light emitting surface).
  • an additional component such as a lens may be used, or a light guide plate subjected to light condensing processing may be used.
  • an optical waveguide 60 extending in a direction orthogonal to the stacking direction of the unit cells.
  • the light guide plate as the optical waveguide 60 can cover all of the light emitting surfaces of the plurality of light emitting portions 20, and is tapered toward the light output portion so that the light is output from the tapered light output portion.
  • An optical signal can be received by the light receiver 80 .
  • the optical waveguide 60 may be an optical fiber.
  • a tape-type fiber in which a plurality of core wires are bundled may be used.
  • a space is provided between the light emitting direction of the light emitting section 20 and the inner surface of the exterior body 70, and a spatial optical system is provided between the light receiving section 80 and the light receiving section 80. may be configured.
  • an additional component such as a reflector may be used inside the exterior body 70, or the inner surface of the exterior body 70 may be processed as a reflective surface. .
  • Light emitted from the light emitting units 20 provided in each of the 20 or more unit cell units 30 arranged adjacent to or close to one optical waveguide 60 is optically coupled to the optical waveguide 60 and emitted from the optical output unit. emitted.
  • a part of the optical waveguide 60 is pulled out from the exterior body 70 and serves as an optical output section from which optical signals that have entered and propagated from the respective light emitting sections 20 are emitted.
  • An optical signal emitted from the optical output section is received by the light receiving section 80 .
  • the light-receiving unit 80 includes a light-receiving element 81 , and by inversely converting an optical signal into an electric signal by the light-receiving element 81 , an electric signal indicating the state inside the cell unit 30 included in the assembled battery 50 can be obtained. .
  • a photodiode, a phototransistor, or the like can be used as the light receiving element 81, and a photodiode is preferable.
  • the light-receiving section 80 may be configured using an LED element, which is a light-emitting element, as a light-receiving element.
  • the optical signal emitted from the light output section is received by the light receiving section 80 arranged inside the exterior body 70 . received.
  • the light-receiving section 80 and the optical waveguide 60 which are arranged apart from the assembled battery, are not electrically connected, and information is transmitted between the light-receiving section 80 and the optical waveguide 60 by optical signals. That is, it means that the light receiving section 80 and the assembled battery 50 are electrically insulated.
  • the outer package 70 accommodates the assembled battery 50 and at least a portion of the optical waveguide 60 and lead wires 57 and 59 .
  • the exterior body 70 can be constructed using a metal can case or a polymer-metal composite film.
  • the exterior body 70 is sealed so as to maintain the internal pressure reduction.
  • the control elements 23a and 23b of the light emitting section 20 are configured to function as a measurement circuit that measures the characteristics of the corresponding single cell 10 and generates a characteristic signal representing the measured characteristics. For example, a binary signal corresponding to the voltages input to the voltage measurement terminals 24 and 25 is generated as the characteristic signal.
  • the characteristic signal can be generated by converting the voltage input to the voltage measurement terminal into a binary signal using a lookup table that defines voltage ranges and corresponding signal patterns. Also, the voltage input to the voltage measurement terminal may be converted into an 8-bit (or 16-bit) binary signal by analog/digital conversion and generated.
  • the measurement circuits of the control elements 23a and 23b can convert the output of the temperature sensor connected to the measurement terminal described above into a binary signal, or convert the output of a strain gauge, piezoelectric element, etc. into a binary signal. .
  • the control elements 23a and 23b are configured to function as a control circuit that outputs a control signal obtained by encoding the characteristic signal every predetermined period.
  • a control signal encoded into a predetermined pattern is supplied to the light emitting section 20 , and an optical signal corresponding to the control signal is output to the optical waveguide 60 .
  • the control elements 23a and 23b encode a unique identifier to the corresponding cell unit 30 together with the characteristic signal, add it to the control signal, and output it. Since the optical signal is output based on the control signal in which the identifier is encoded together with the characteristic signal of the corresponding cell unit 30, it is possible to identify which cell the state information is on the receiving side.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a module management device for lithium ion battery modules.
  • the module management device is composed of a light receiving section 80 and a signal processing device 100 .
  • the lithium-ion battery module 1 is provided with a voltmeter 91 connected to the lead wires 57 and 59 for measuring input and output voltages of the assembled battery.
  • the lithium ion battery module 1 also includes an ammeter 92 connected to the lead wire 57 for measuring the input/output current of the assembled battery.
  • the lithium ion battery module 1 includes one or a plurality of temperature sensors 93 installed on the ambient temperature of the assembled battery 50, the inner surface or the outer surface of the exterior body 70, or the like.
  • a light receiving element 81 optically connected to the optical waveguide 60, a photoelectric conversion circuit (O/E) 82, a decoder (DEC) 83, and a recording device (MEM) 84 are connected in this order.
  • O/E photoelectric conversion circuit
  • DEC decoder
  • MEM recording device
  • any method can be applied as the communication method between the plurality of light emitting units 20 and the light receiving unit 80 . Since a plurality of light emitting units 20 use the optical waveguide 60 as a common optical path, optical signals from the plurality of light emitting units 20 may collide in the light receiving unit 80 .
  • each unit cell unit 30 may be identified by assigning a unique identifier.
  • the light-emitting element 22 of the light-emitting section 20 may function as a light-receiving element, and the light-receiving section 80 may also be provided with a light-emitting element so that the light-emitting section 20 emits light in response to a request signal from the light-receiving section 80. .
  • control circuit can output the characteristic signal measured by the measurement circuit as a control signal in various formats.
  • the analog/digital conversion allows the voltage value itself to be encoded as a binary signal and output.
  • a lookup table may be used to convert the measured voltage value into an arbitrary binary signal with a small number of bits (4 bits).
  • a binary signal may be generated by rounding or omitting lower or upper digits to reduce the number of bits.
  • voltage values in a predetermined range may be collectively converted into one binary signal.
  • an integer value of "1” is applied from 2.0V to 2.5V, and an integer value of "2" is applied from 2.5V to 3.0V. It can be converted into a control signal of a predetermined pattern.
  • the control circuit does not always acquire the voltage value of the single cell 10, but rather, for example, every hour, every 12 hours, or every other day, the control signal to output
  • a control signal is output, and then at a predetermined cycle, for example, every 10 to 500 seconds.
  • a control signal may be output.
  • the control signal may be output at predetermined intervals after the charging of the cell 10 is stopped, that is, after the voltage drops from the point where the voltage value is the highest.
  • the voltage between 2.00 V and 4.50 V may be divided into a plurality of sections, and the cycle of outputting the control signal may be changed for each section.
  • the cycle of outputting the control signal may be changed according to the temperature and voltage of the cell.
  • the normal 1-minute transmission cycle is changed to a 5-second cycle when either the cell temperature exceeds 40 degrees or the voltage exceeds 4.2 V. You can do it.
  • a threshold value is set for each 0.5V from 2.0V to 4.5V, and an integer value of +1 to +6 is set when each threshold value is exceeded, and an integer value of -1 to -6 is set when the threshold value is exceeded.
  • Numerical values are assigned 0 when there is no change, and a total of 13 integer values can be converted into binary signals to form control signals of a predetermined pattern.
  • the control circuit reduces the amount of information indicating the characteristics of a single cell for the characteristic signal from the temperature sensor, the characteristic signal from the strain gauge, the piezoelectric element, etc. measured by the measurement circuit, and efficiently It can be output to the module management device.
  • the control circuit acquires various measurement parameters from the assembled battery 50, changes the amount of information and the transmission cycle according to the state of each cell, outputs a control signal, and outputs the control signal from the light emitting unit 20 to the light receiving unit 80. and optical signals can be sent out.
  • the decoder 83 of the light receiving unit 80 decompresses the electrical signal converted by the photoelectric conversion circuit 82 and data-compressed as described above, and decodes it into a characteristic signal such as the original voltage value.
  • the decoded characteristic signal is recorded in the recording device 84 together with the time information obtained via the signal processing device 100, as will be described later.
  • the communication with the outside by the control elements 23a and 23b and the light emitting section 20 can be used not only for monitoring the steady state of the cells but also for monitoring the abnormal state as described above. can.
  • the measurement circuit malfunctions.
  • Output a characteristic signal corresponding to the state.
  • the control circuit can also output a control signal such that, for example, the light emitting unit 20 emits a light signal that is always ON, unlike the control signal having the predetermined pattern described above.
  • the control circuit when the characteristic signal from the voltage measuring terminal, the characteristic signal from the strain gauge, or the piezoelectric element exceeds a predetermined abnormal value, the control circuit generates a control signal with a predetermined pattern, a control signal with a predetermined cycle, and irrespectively, outputs a characteristic signal corresponding to the abnormal state, for example, a control signal so that the light emitting unit 20 emits an optical signal that is always ON.
  • a control signal for example, a control signal so that the light emitting unit 20 emits an optical signal that is always ON.
  • the signal processing device 100 includes a data acquisition unit 101 that acquires a characteristic signal for each cell of the lithium ion battery module 1 received by the light receiving unit 80, data from the voltmeter 91, the ammeter 92, and the temperature sensor 93; It includes an analysis unit 103 that performs data processing necessary for battery management, such as a state determination unit 131 that determines the states of the plurality of cells from data and a state estimation unit 132 that estimates the states of the plurality of cells.
  • the signal processing apparatus 100 includes an analysis DB 102 for temporarily storing data during data processing and recording analysis results, a knowledge DB 104 storing time series and prior knowledge required for analysis, and an upper management apparatus. and a communication unit 105 for performing communication.
  • Signal processing device 100 may be a computing device that includes a memory, a processor, and a computer-readable storage medium that stores a program that causes the processor to function as state determining section 131 and state estimating section 132 .
  • the computer-readable storage medium may record information indicating the above-described prior knowledge in addition to the program.
  • the signal processing device 100 can be configured by a general-purpose integrated circuit in which a microcomputer, memory, etc. are integrated, or a dedicated integrated circuit in which FPGA, ASIC, etc. are integrated.
  • the signal processing device 100 can transmit and receive information to and from a higher management device via the communication unit 105 .
  • the host management device broadcasts time information, acquires information such as charge/discharge control information, and the state of the lithium ion battery modules 1 in order to collectively manage the plurality of lithium ion battery modules 1.
  • a command or the like for doing so is transmitted to the signal processing device 100 .
  • the signal processing device 100 can also transmit analysis results to a higher-level management device in response to the above-described commands, and autonomously transmit results of periodic data processing to the higher-level management device.
  • the data acquisition unit 101 selects data necessary for data processing in the analysis unit 103 according to the state of the cell to be analyzed, and stores the selected data in the analysis DB 102 .
  • the data acquisition unit 101 retrieves the data recorded in the recording device 84 of the light receiving unit 80, the retrieved data and data unnecessary for data processing are appropriately deleted, thereby reducing the recording capacity of the recording device 84. can do.
  • the state determination unit 131 of the analysis unit 103 can refer to the characteristic signal stored in the analysis DB 102 to determine the state of the assembled battery 50 of the lithium ion battery module 1 and the state of each individual cell 30 . Further, the signal processing device 100 can send the result to a higher management device via the communication unit 105 .
  • the result obtained by converting the voltage value measured to the second decimal place by the light emitting unit 20 described above into an 8-bit binary signal may be stored in the analysis DB 102 with the lower 4 bits removed. can.
  • the data acquisition unit 101 outputs a characteristic signal every minute from the start of charging until the voltage reaches 4.00V. Select and select the characteristic signal in seconds, on the order of 1 to 10 seconds, in a specific voltage range from 4.00 V to 4.50 V near full charge.
  • the data acquisition unit 101 selects the characteristic signal on a minute-by-minute basis from the start of discharge to a voltage of 2.50 V, selects the characteristic signal in seconds. In this way, it is possible to change the monitoring density between a predetermined specific voltage range according to the state of the battery and other voltage ranges.
  • the data acquisition unit 101 rounds the characteristic signal or omits the lower or upper digits to obtain a binary signal with a reduced number of bits, compressing and analyzing the amount of information. It can also be stored in the DB 102 .
  • the state determination unit 131 of the analysis unit 103 can refer to the characteristic signal stored in the analysis DB 102 to determine the state of the assembled battery 50 of the lithium ion battery module 1 and the state of each individual cell 30 .
  • the signal processing device 100 sends the result to the upper management device via the communication unit 105, so that overcharge and overdischarge can be prevented by the charge/discharge control by the higher management device.
  • the data acquisition unit 101 can also select a characteristic signal according to the operating pattern of the battery. For example, in the case of charging from the photovoltaic power generation system during the day and discharging to the consumer at night, a chronological operation pattern is registered in advance. A certain period of time at the start and end of charging and a certain period of time at the start and end of discharging are defined as specific time periods, and the data acquisition unit 101 changes the monitoring density, compresses the amount of information, and stores it in the analysis DB 102 . can also
  • the state determination unit 131 of the analysis unit 103 refers to the characteristic signal stored in the analysis DB 102, and communicates the state of the assembled battery 50 of the lithium ion battery module 1 and the state of each individual cell 30 at a constant cycle. It can be sent to a higher management device via the unit 105 .
  • FIG. 5 shows an example of a charging curve for a lithium-ion battery module.
  • the horizontal axis is the capacity Q obtained by time integration, and the vertical axis is the voltage V when the current applied to the cell is constant.
  • the accuracy of the estimated value of the chargeable (dischargeable) capacity decreases because the current flowing in each single cell is unknown.
  • the charge/discharge curve of a single cell has a plateau region near full charge, the voltage difference between single cells at full charge becomes extremely small. accuracy becomes lower.
  • FIG. 5(b) is a diagram for explaining the estimation method of the present embodiment. showing a curve. It is known that when the voltage deviates from a predetermined range, the remaining capacity of the single battery 30 decreases at an accelerated rate. Therefore, the charge (discharge) capacity of the assembled battery 50 is limited so that the voltage of each unit cell 30 in the assembled battery 50 does not deviate from a predetermined range, eg, 2.50-4.20V. The remaining capacity is controlled by controlling the charging (discharging) current and charging (discharging) time.
  • the cell with the highest voltage at a certain point in time is selected.
  • the charging and discharging of the battery and the unit cell with the lowest voltage are controlled so that both of them do not deviate from the predetermined voltage range. Since the assembled battery 50 has the bipolar cells 30 connected in series, the current applied to each cell is constant, and the capacity change of each cell during charging and discharging is constant.
  • the remaining capacity of the assembled battery 50 during charging is equal to the remaining capacity of the unit cell with the highest voltage at a certain point in time
  • the remaining capacity of the assembled battery 50 during discharging is equal to that of the unit cell with the lowest voltage at a certain point in time. Equal to remaining capacity.
  • the remaining capacity of each cell 30 cannot be considered equal, the remaining capacity of the assembled battery is not governed only by the maximum and minimum values of the voltage of the cell group at a certain point in time. It is affected by the magnitude of voltage change per capacitance. That is, the remaining capacity of the assembled battery 50 during charging is the smaller of the remaining capacity of the unit cell with the highest voltage at a certain point and the remaining capacity of the unit cell with the largest voltage change per unit time near that point. can be estimated to be the capacitance value of the Similarly, the remaining capacity of the assembled battery 50 during discharge is determined by: It can be assumed to be the smaller capacitance value.
  • the state estimation unit 132 of the analysis unit 103 refers to the characteristic signal stored in the analysis DB 102, Estimate the remaining capacity of each single cell from only the highest and lowest voltages. For example, suppose that the measurement results of the maximum voltage and the minimum voltage at a certain point in time for the five cells 30 in the assembled battery 50 of the lithium ion battery module 1 are as follows. Maximum voltage Minimum voltage Voltage difference Cell 1 4.22V 2.44V 1.78V Cell 2 4.23V 2.48V 1.75V Cell 3 4.21V 2.45V 1.76V Cell 4 4.20V 2.50V 1.70V Cell 5 4.19V 2.53V 1.66V
  • the remaining capacity of the assembled battery 50 during charging is equal to the remaining capacity of the cell 1 with the highest voltage, and the remaining capacity of the assembled battery 50 during discharging is equal to the remaining capacity of the cell 5 with the lowest voltage.
  • the charge curve of the assembled battery 50 of the present embodiment is represented by a single-value function.
  • the voltage, minimum voltage, and slope of the charge curve are uniquely determined. Therefore, a charging curve and function corresponding to the state of deterioration are obtained in advance, the voltage of each cell is set to a predetermined interval, for example, 3.35 V to 3.40 V, and the passage time of each specific interval is recorded. .
  • a change in capacity is obtained from the passage time of a specific section, and the state of deterioration of each unit cell in the stacked battery can be estimated from the previously obtained SOC.
  • the state estimating unit 132 of the analyzing unit 103 refers to, for example, the characteristic signal stored in the analysis DB 102 for a specific cell, and the time when charging is started and the predetermined voltage threshold is exceeded. Record the time and date. Each time charging and discharging are repeated, or at each predetermined period, these times are recorded, the time difference is obtained in advance, a function is fitted, and the chargeable (dischargeable) capacity of the single cell is estimated. .
  • the state estimating unit 132 of the analyzing unit 103 refers to, for example, the characteristic signal stored in the analysis DB 102 for a specific cell, and the first voltage in a predetermined voltage section after the start of charging. From the time when the threshold is exceeded and the time when the second threshold is exceeded, the time during which a predetermined voltage section is passed is recorded. Each time charging and discharging are repeated or for each predetermined period, the passage time is recorded, and the function is fitted to the time length distribution obtained in advance to estimate the chargeable (dischargeable) capacity of the single cell. do.
  • the amount of change is greater at 4V or higher than at around 3V. Therefore, since -4.2V is higher than other regions of the SOC-OCV curve, the accuracy of estimation is high.
  • the state estimation unit 132 of the analysis unit 103 estimates the remaining capacity of the assembled battery 50 from the remaining capacity of the cell selected based on the voltages of the plurality of cells or the voltage change per unit time.
  • the signal processing device 100 can also use time series and prior knowledge when determining or estimating states of a plurality of cells.
  • the time series can be an information table that records the states determined by the state determination unit 131 in chronological order, and is stored in the analysis DB 102 .
  • the prior knowledge is the characteristics of the cell set in advance, and may be an information table showing the correspondence relationship between the internal state such as voltage and temperature and the characteristic signal, or information showing the state transition of the characteristics of the cell. and stored in the knowledge DB 104.
  • the time series and prior knowledge can be information recorded on a computer-readable recording medium.
  • the state estimating unit 132 of the analyzing unit 103 acquires the measurement result of the voltage change in the charging process, for example, with reference to the characteristic signal stored in the analysis DB 102 for a specific cell. It is possible to estimate the deterioration state of the cell by comparing with the transition model of the voltage characteristics of the cell stored in the knowledge DB 104 .
  • the voltage change measurement result and the transition model comparison result deviate, it can be determined that the target cell is in an abnormal state.
  • the data acquisition unit 101 can also acquire data from the temperature sensor 93 of the lithium ion battery module 1 .
  • the state determination unit 131 of the analysis unit 103 periodically monitors the characteristic signal from the temperature sensor 93 stored in the analysis DB 102, and determines that the lithium ion battery module 1 is abnormal when the characteristic signal exceeds a predetermined threshold. can do.
  • the data acquisition unit 101 changes the monitoring density or compresses the amount of information in the predetermined specific temperature range and the temperature range other than the specific temperature range, and analyzes the data in the analysis DB 102. can also be stored in
  • FIG. 6 shows a battery system including a lithium ion battery module.
  • a stationary high-voltage high-capacity battery system is shown.
  • a plurality of lithium ion battery modules 1a-1n are connected in series to form a battery pack 200.
  • FIG. For example, a battery pack 200 that outputs 6600 V is formed by serially connecting 40 lithium-ion battery modules each including an assembled battery 50 in which 48 cells 30 are stacked.
  • a battery system capable of outputting power equivalent to commercial power is configured.
  • various battery systems can be configured.
  • the signal processing device 100 is coupled to the lithium ion battery module 1 via the optical waveguide 60 and the light receiving section 80 .
  • Each signal processing device 100 is connected to a battery pack management device 201, and a plurality of battery pack management devices 201a-201n are connected to a battery system management device 202.
  • FIG. 1 A block diagram illustrating an exemplary computing environment in accordance with the present disclosure.
  • the battery pack management device 201 can be composed of an on-board computer including a microcomputer, a general-purpose integrated circuit integrated with memory, etc., or a dedicated integrated circuit integrated with FPGA, ASIC, etc.
  • the battery pack management device 201 acquires information such as the state of the lithium ion battery module 1 via the communication unit 105 of the signal processing device 100 . Furthermore, the battery pack management device 201 measures the output voltage of the battery pack, the current during charging and discharging, the temperature distribution of the battery pack, and the like.
  • the battery pack management device 201 analyzes the state of the battery pack based on the obtained information and measurement results, and monitors and controls the battery pack. For example, information from the signal processing device 100 can be used to detect and disconnect a lithium-ion battery module in which an abnormality has occurred, or to cut off the output of a battery pack and disconnect it from the battery system. In addition, measurement results and analysis results can be transmitted to the battery system management device 202, which is a higher management device.
  • the method of estimating the chargeable (dischargeable) capacity of the assembled battery in the signal processing device 100 is also used in the battery pack management device 201 to estimate the chargeable (dischargeable) capacity of the battery pack in which the lithium ion battery modules 1a to 1n are connected in series. can be applied to
  • the battery system management device 202 corresponds to a so-called PCS (Power Conditioning System) and controls charging and discharging of the battery system.
  • the battery system management device 202 acquires information such as the state of the battery packs from the plurality of battery pack management devices 201a to 201n, controls connection/disconnection of the battery packs, and performs balance adjustment between the battery packs. .
  • Negative Electrode Current Collector 20 Light Emitting Part 21 Wiring Board 22 Light Emitting Elements 23a, 23b Control Elements 24, 25 Measurement Terminal 30 Cell unit 50 Battery assembly 57, 59 Lead wire 60 Optical waveguide 70 Exterior body 80 Light receiving part 81 Light receiving element 82 Photoelectric conversion circuit (O/E) 83 Decoder (DEC) 84 recording device (MEM) 91 voltmeter 92 ammeter 93 temperature sensor 100 signal processing device 101 data acquisition unit 102 analysis DB 103 Analysis unit 104 Knowledge DB 105 communication unit 131 state determination unit 132 state estimation unit 200 battery pack 201 battery pack management device 202 battery system management device

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Abstract

適切な情報量で監視することにより、監視制御装置における負荷を軽減する。順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、電解質と、を含む単電池が複数個接続されてなる組電池を備えたリチウムイオン電池モジュールの管理装置であって、各々の前記単電池に設けられた制御部から、対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、時刻情報とともに記録部に記録する受信手段と、前記記録部に記録された特性信号から前記単電池の管理に必要なデータ処理を行う信号処理手段とを備えた。

Description

電池モジュールの管理装置およびその管理方法
　本発明は、組電池を備えたリチウムイオン電池モジュールの管理装置およびその管理方法に関する。
　電気自動車及びハイブリッド電気自動車等の電源及び携帯型電子機器の電源としてリチウムイオン電池の単電池を複数個積層した組電池が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、組電池を安全かつ効率的に使用するために、過充電、過放電、蓄電容量、劣化状態などを判定するための監視制御装置が適用されている（例えば、特許文献２，３参照）。
国際公開第２００９／１１９０７５号 特開２０１３－０２４６１７号公報 特開２０１１－０４７８２０号公報
　組電池の監視制御装置は、単電池それぞれの端子間電圧等を監視して、個々の単電池の状態を監視している。特許文献２には、測定された単電池の電圧値をデジタル信号に変換して、マイコンで処理することが開示されている。特許文献３には、単電池の電圧値をミリ秒の単位で取得することが開示されている。このように、組電池を構成する単電池それぞれについて、電圧等の情報を短い周期で取得するために、監視制御装置における処理量が増大するという問題があった。
　本発明は、組電池を構成する単電池それぞれについて、監視制御装置における負荷を軽減するとともに、精度良く単電池の特性を判定することができる技術を提供することを目的とする。
　本発明の一実施態様は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、電解質と、を含む単電池が複数個接続されてなる組電池を備えたリチウムイオン電池モジュールの管理装置であって、各々の前記単電池に設けられた制御部から、対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、時刻情報とともに記録部に記録する受信手段と、前記記録部に記録された特性信号から前記単電池の管理に必要なデータ処理を行う信号処理手段とを備えた。
　本発明によれば、組電池を構成する単電池それぞれについて、解析する単電池の管理に必要なデータ処理のみを行うことにより、監視制御装置における負荷を軽減するとともに、精度良く単電池の特性を判定することができる。
図１は、単電池ユニットの例を模式的に示す一部切り欠き斜視図、 図２は、発光部の例を模式的に示す斜視図、 図３は、リチウムイオン電池モジュールの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図、 図４は、リチウムイオン電池モジュールのモジュール管理装置の機能ブロック図、 図５は、リチウムイオン電池モジュールの充電曲線の一例を示す図、 図６は、リチウムイオン電池モジュールを含む電池システムの機能ブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書において、リチウムイオン電池と記載する場合、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。
　［単電池ユニット］
　組電池は、単電池ユニットが複数個接続されてなり、単電池ユニットは単電池と発光部とを備えている。単電池ユニットは組電池内で直列に接続されていることが好ましい。まず、単電池及び発光部を備える単電池ユニットについて説明する。
　図１は、単電池ユニットの例を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図１にはリチウムイオン電池である単電池１０と発光部２０を備える単電池ユニット３０を示している。単電池１０は、略矩形平板状の正極集電体１７の表面に正極活物質層１５が形成された正極１２と、同様に略矩形平板状の負極集電体１９の表面に負極活物質層１６が形成された負極１３とが、同様に略平板状のセパレータ１４を介して積層されて構成され、全体として略矩形平板状に形成されている。この正極と負極とがリチウムイオン電池の正極及び負極として機能する。
　単電池１０は、正極集電体１７及び負極集電体１９の間に配置されて正極集電体１７及び負極集電体１９の間にセパレータ１４の周縁部を固定し、かつ正極活物質層１５、セパレータ１４及び負極活物質層１６を封止する、環状の枠部材１８を有する。
　正極集電体１７及び負極集電体１９は、枠部材１８により所定間隔をもって対向するように位置決めされているとともに、セパレータ１４と正極活物質層１５及び負極活物質層１６も枠部材１８により所定間隔をもって対向するように位置決めされている。
　正極集電体１７とセパレータ１４との間の間隔、及び、負極集電体１９とセパレータ１４との間の間隔はリチウムイオン電池の容量に応じて調整され、これら正極集電体１７、負極集電体１９及びセパレータ１４の位置関係は必要な間隔が得られるように定められている。
　以下に、単電池を構成する各構成要素の好ましい態様について説明する。正極活物質層には正極活物質が含まれる。正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＡｌＭｎＯ4、ＬｉＭｎＯ2及びＬｉＭｎ2Ｏ4等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ4、ＬｉＮｉ1-xＣｏxＯ2、ＬｉＭｎ1-yＣｏyＯ2、ＬｉＮｉ1/3Ｃｏ1/3Ａｌ1/3Ｏ2及びＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭaＭ’bＭ’’cＯ2（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2）等］、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＣｏＰＯ4、ＬｉＭｎＰＯ4及びＬｉＮｉＰＯ4）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ2及びＶ2Ｏ5）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ2及びＴｉＳ2）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
　正極活物質は、導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆正極活物質であることが好ましい。正極活物質の周囲が被覆用樹脂で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨張を抑制することができる。
　導電助剤としては、金属系導電助剤［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等]、炭素系導電助剤［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びサーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物として用いられてもよい。なかでも、電気的安定性の観点から、より好ましくはアルミニウム、ステンレス、銀、金、銅、チタン、炭素系導電助剤及びこれらの混合物であり、さらに好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及び炭素系導電助剤であり、特に好ましくは炭素系導電助剤である。また、これらの導電助剤としては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料［好ましくは、上記した導電助剤のうち金属のもの］をめっき等でコーティングしたものでもよい。
　導電助剤の形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電助剤として実用化されている形態であってもよい。
　被覆用樹脂と導電助剤の比率は特に限定されるものではないが、電池の内部抵抗等の観点から、重量比率で被覆用樹脂（樹脂固形分重量）：導電助剤が１：０．０１～１：５０であることが好ましく、１：０．２～１：３．０であることがより好ましい。
　被覆用樹脂としては、例えば、特許文献２に、非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。
　また、正極活物質層は、被覆正極活物質に含まれる導電助剤以外にも導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　正極活物質層は、正極活物質を含み、正極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質が結着剤（バインダともいう）により位置を固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質と集電体が不可逆的に固定されていないことを意味する。
　正極活物質層には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特許文献２に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、例えば、特許文献３に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着材として用いられる溶液乾燥型の電極バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。従って、溶液乾燥型の電極バインダー（結着材）と粘着性樹脂とは異なる材料である。
　正極活物質層の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
　負極活物質層には負極活物質が含まれる。負極活物質としては、公知のリチウムイオン電池用負極活物質が使用でき、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯx）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
　また、負極活物質は、上述した被覆正極活物質と同様の導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆負極活物質であってもよい。導電助剤及び被覆用樹脂としては、上述した被覆正極活物質と同様の導電助剤及び被覆用樹脂を好適に用いることができる。
　また、負極活物質層は、被覆負極活物質に含まれる導電助剤以外にも導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層は、正極活物質層と同様に、負極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。また、正極活物質層と同様に、粘着性樹脂が含まれていてもよい。
　負極活物質層の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
　正極集電体及び負極集電体（以下まとめて単に集電体ともいう）を構成する材料としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等が挙げられる。これらの材料のうち、軽量化、耐食性、高導電性の観点から、正極集電体としてはアルミニウムであることが好ましく、負極集電体としては銅であることが好ましい。
　また、集電体は、導電性高分子材料からなる樹脂集電体であることが好ましい。集電体の形状は特に限定されず、上記の材料からなるシート状の集電体、及び、上記の材料で構成された微粒子からなる堆積層であってもよい。集電体の厚さは、特に限定されないが、５０～５００μｍであることが好ましい。
　樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては例えば、導電性高分子や、樹脂に必要に応じて導電剤を添加したものを用いることができる。導電性高分子材料を構成する導電剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　導電性高分子材料を構成する樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
　セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用のセパレータが挙げられる。さらに、セパレータとして、硫化物系、酸化物系の無機系固体電解質、または高分子系の有機系固体電解質などを適用することもできる。固体電解質の適用により、全固体電池を構成することができる。
　正極活物質層及び負極活物質層には電解液が含まれる。電解液としては、公知のリチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する公知の電解液を使用することができる。
　電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＮ（ＦＳＯ2）2、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6及びＬｉＣｌＯ4等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2及びＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはイミド系電解質［ＬｉＮ（ＦＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2及びＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2等］及びＬｉＰＦ6である。
　非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
　電解液の電解質濃度は、１～５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、１．５～４ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましく、２～３ｍｏｌ／Ｌであることがさらに好ましい。電解液の電解質濃度が１ｍｏｌ／Ｌ未満であると、電池の充分な入出力特性が得られないことがあり、５ｍｏｌ／Ｌを超えると、電解質が析出してしまうことがある。なお、電解液の電解質濃度は、リチウムイオン電池用電極又はリチウムイオン電池を構成する電解液を、溶媒などを用いずに抽出して、その濃度を測定することで確認することができる。
　［発光部］
　従来、単電池それぞれの端子間電圧等の監視は、単電池と測定素子との間を金属配線により電気的に接続し、さらに測定素子と監視制御装置との間も電気的に接続していた。単電池それぞれと配線で電気的に接続されていると、単電池間の短絡のリスクがあり、加えて、配線の手間が煩雑となる等の問題が生じていた。
　このような問題を解決することを意図して、本発明の発明者らは、電気的配線を用いない構成、具体的には、組電池に含まれる単電池それぞれに、単電池の特性を測定して当該特性に基づいて光信号を出力する発光部と、各発光部から出力される光信号をまとめて受信する受光部と、を備える構成を見出した。当該発明者らが見出した構成によれば、受光部で受信した光信号を解析（例えば、受光部に接続したデータ処理部で解析）することにより、従来のように単電池それぞれと配線接続することによる、単電池間の短絡のリスクを回避することができる。加えて、配線の手間が軽減され、組電池の製造コストを低減することができる。
　図２は、発光部の例を模式的に示す斜視図である。図２に示す発光部２０は、その内部又は表面に配線を有する配線基板２１と、配線基板２１に実装された発光素子２２、制御素子２３ａ、２３ｂを備える。また、配線基板の端部には電圧測定端子２４、２５が設けられている。電圧測定端子２４、２５は単電池に接続した際に一方の電圧測定端子が正極集電体に接触し、他方の電圧測定端子が負極集電体に接触する位置に設けられている。すなわち、電圧測定端子２４、２５はそれぞれ単電池の正極集電体と負極集電体の間の電圧を測定する電圧測定端子となる。
　電圧測定端子２４及び２５は制御素子２３ａ、２３ｂと電気的に接続されており、制御素子２３ａ、２３ｂは発光素子２２と電気的に接続されている。具体的な発光の制御については後述する。
　なお、配線基板２１の、発光素子２２の裏側にあたる面に、測定端子（図示略）が設けられてもよい。この測定端子は、単電池の温度を測定するための温度センサと接続して、温度測定端子として利用したり、ひずみゲージ、圧電素子等と接続して単電池の物理的変化を測定する端子として利用することができる。この測定端子も制御素子２３ａ、２３ｂと電気的に接続されており、制御素子２３ａ、２３ｂは発光素子２２と電気的に接続されている。発光部２０の発光は、例えば、単電池の温度に応じて電力消費量が変化するように制御される。
　発光部を構成する配線基板としてはリジッド基板又はフレキシブル基板を使用することができる。図２に示すような配線基板の形状とする場合はフレキシブル基板とすることが好ましい。制御素子としてはＩＣ、ＬＳＩ等の任意の半導体素子を使用することができる。また、図２には制御素子を２つ実装した例を示しているが、制御素子の数は限定されるものではなく、１つでもよく、３つ以上であってもよい。発光素子としてはＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子等の、電気信号を光信号に変換することのできる素子を使用することができ、ＬＥＤ素子であることが好ましい。なお、発光部において配線基板を有することは必須ではなく、制御素子及び発光素子が基板を介さずに結線されることにより発光部を構成していてもよい。
　発光部は、単電池の負極集電体及び正極集電体と電気的に接続されており、リチウムイオン電池からの電力供給を受けることができるようになっている。発光部が負極集電体及び正極集電体と電気的に接続されていると、リチウムイオン電池からの電力供給を受けて発光素子を発光させることができる。図２には電力供給を受けるための電極は図示していないが、電圧測定端子とは別の電極を発光部に設けておくことが好ましい。
　また、負極集電体及び正極集電体は樹脂集電体であることが好ましく、負極集電体及び正極集電体が発光部の電極に直接結合して電気的に接続されていることが好ましい。樹脂集電体を使用する場合、樹脂集電体と発光部の電極を接触させ、樹脂集電体を加熱して樹脂を軟化させることにより、樹脂集電体と発光部の電極を直接結合させることができる。また、半田、導電性テープ、導電性接着剤、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）等の導電性を有する他の接合材を集電体と発光部の間に介して電気的な接続を行うこともできる。
　［リチウムイオン電池モジュール］
　図３は、リチウムイオン電池モジュールの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。リチウムイオン電池モジュール１は、単電池ユニット３０が複数個接続されてなる組電池５０を有する。組電池５０では、隣り合う単電池１０の負極集電体１９の上面と正極集電体１７の下面が隣接するように積層されている。いわゆるバイポーラ型の単電池ユニット３０が複数個直列接続されている。図３は、５つの単電池ユニット３０を積層した形態を示しているが、単電池の積層数は５より多くても、または５より少なくてもよい。一実装例では、単電池ユニット３０の積層数は２０以上であり得る。
　組電池５０の外表面（側面）には各単電池ユニット３０が備える発光部２０が一列に並んでいる。図３には発光部２０が一列に並んでいる形態を示しているが、異なる単電池ユニット間における発光部の位置関係は限定されるものではなく、単電池ユニットの異なる側面に発光部が設けられていてもよいし、同じ側面においてその位置がずれていてもよい。さらに、リチウムイオン電池モジュール１は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置された光導波路６０を有する。
　リチウムイオン電池モジュール１は、複数の単電池ユニット３０および光導波路６０を収容する外装体７０を有する。図３においては、組電池の構成を説明するために外装体の一部を除去して示している。外装体としては、金属缶ケース、高分子金属複合フィルム等を使用することができる。
　組電池５０の最上面の負極集電体１９の上には導電性シートが設けられ、導電性シートの一部が外装体７０から引き出されて引出配線５９となる。また、組電池５０の最下面の正極集電体１７の上には導電性シートが設けられ、導電性シートの一部が外装体７０から引き出されて引出配線５７となる。導電性シートとしては導電性を有する材料であれば特に限定されず、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、樹脂集電体として記載した材料を適宜選択して用いることができる。引出配線を用いて、組電池への充電及び組電池からの放電を行うことができる。
　光導波路６０は、複数の単電池ユニット３０の発光部２０から出力される光信号の共通の光路を提供する。図３に示すように、単電池の積層方向に延伸した光導波路６０は、発光部２０の発光面に隣接または近接して配置される。光導波路６０は、発光部２０からの光信号を受光するのに十分な幅（単電池の積層方向に直交する方向の長さ）を有する導光板としてもよい。光導波路６０を導光板で構成する場合、光導波路６０の幅方向寸法を発光部２０の発光面の最大寸法（発光面が円形の場合は直径、矩形の場合は対角線）よりも大きくするとよい。
　光導波路６０として導光板を用いる場合、複数の発光部２０の発光面（各々が積層された複数の単電池に対応する）のすべてを覆うように光導波路６０を配置することができる。また、発光部２０の発光方向（発光面の鉛直方向に一致する場合および発光面の鉛直方向にから傾斜している場合を含む）を覆うように光導波路６０を配置することができる。
　また、光導波路６０としての導光板に対する発光部２０からの光信号の結合効率を高めるために、レンズなどの追加部品を用いてもよく、集光加工を施した導光板を用いてもよい。さらに、単電池の積層方向に直交する方向に延伸した光導波路６０を用いることも可能である。この場合、光導波路６０としての導光板は、複数の発光部２０の発光面のすべてを覆うことが可能で、光出力部に向かうテーパー形状とすることにより、先細りの光出力部から出力される光信号を受光部８０で受信することができる。
　光導波路６０は、光ファイバとしてもよく、例えば、複数の心線を束ねたテープ型ファイバを用いてもよい。また、受光部８０が外装体７０の内部に配置されている場合には、発光部２０の発光方向と外装体７０の内面との間に空間を設け、受光部８０との間に空間光学系を構成してもよい。このとき、発光部２０からの光信号の結合効率を高めるために、外装体７０の内部に反射板などの追加部品を用いてもよく、外装体７０の内面を反射面として加工してもよい。
　１つの光導波路６０に隣接または近接して配置された２０個以上の単電池ユニット３０の各々に備えられた発光部２０からの発光は、光学的に光導波路６０に結合され、光出力部から出射される。本実施形態において、光導波路６０の一部は、外装体７０から引き出されて、各々の発光部２０から入射し伝搬した光信号が出射する光出力部となっている。光出力部から出射した光信号は、受光部８０により受信される。
　外装体の外に出た光導波路の一端から出射された光信号は、受光部８０により受信される。受光部８０は受光素子８１を備えており、受光素子８１によって光信号を電気信号に逆変換することにより、組電池５０に含まれる単電池ユニット３０内の状態を示す電気信号を得ることができる。受光素子８１としてはフォトダイオード、フォトトランジスタ等を使用することができ、フォトダイオードが好ましい。発光素子であるＬＥＤ素子を受光素子として用いて受光部８０を構成してもよい。
　なお、光出力部を含む光導波路６０の全体が外装体７０の内部に収容されている場合には、光出力部から出射した光信号は、外装体７０の内部に配置された受光部８０により受信される。
　組電池と離間して配置される受光部８０と光導波路６０との間は、電気的に接続されておらず、光信号によって受光部８０と光導波路６０の間の情報伝達がされる。すなわち、受光部８０と組電池５０とが電気的に絶縁されていることを意味している。
　外装体７０は、組電池５０と、光導波路６０および引出配線５７、５９の少なくとも一部を収容する。外装体７０は、金属缶ケースまたは高分子金属複合フィルムを用いて構成することができる。外装体７０は、内部の減圧を保つように封止される。
　発光部２０の制御素子２３ａ、２３ｂは、対応する単電池１０の特性を測定し、測定された特性を表す特性信号を生成する測定回路として機能するように構成されている。例えば、電圧測定端子２４，２５に入力される電圧に対応するバイナリー信号を特性信号として生成する。特性信号は、電圧範囲と対応する信号パターンを定義した、ルックアップテーブルを使って、電圧測定端子に入力された電圧をバイナリー信号に変換して生成することができる。また、電圧測定端子に入力された電圧を、アナログ／デジタル変換により８ビット（または１６ビット）バイナリー信号に変換して生成してもよい。
　同様に、制御素子２３ａ、２３ｂの測定回路は、上述した測定端子に接続された温度センサの出力をバイナリー信号に変換したり、ひずみゲージ、圧電素子等の出力をバイナリー信号に変換することができる。
　制御素子２３ａ、２３ｂは、所定の期間毎に特性信号を符号化した制御信号を出力する制御回路として機能するように構成されている。所定のパターンに符号化された制御信号は、発光部２０に供給され、制御信号に応じた光信号が、光導波路６０に出力される。また、制御素子２３ａ、２３ｂは、特性信号と共に対応する単電池ユニット３０に、固有の識別子を符号化して制御信号に付加して出力する。対応する単電池ユニット３０の特性信号と共に識別子が符号化された制御信号に基づいて光信号が出力されるので、受信側において、いずれの単電池の状態情報であるかを識別することができる。
　［モジュール管理装置］
　図４は、リチウムイオン電池モジュールのモジュール管理装置の機能ブロック図である。モジュール管理装置は、受光部８０と信号処理装置１００とから構成されている。リチウムイオン電池モジュール１には、引出配線５７と引出配線５９とに接続された、組電池の入出力電圧を測定するための電圧計９１を備える。また、リチウムイオン電池モジュール１は、引出配線５７に接続された、組電池の入出力電流を測定するための電流計９２を備える。さらに、リチウムイオン電池モジュール１は、組電池５０の周囲温度、外装体７０の内面または外面などに設置された１または複数の温度センサ９３を備えている。
　［受光部］
　受光部８０は、光導波路６０と光学的に接続された受光素子８１、光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）８２、復号器（ＤＥＣ）８３、および記録装置（ＭＥＭ）８４とが順に接続されている。
　複数の発光部２０と受光部８０との間の通信方式は、任意の方式を適用することができる。複数の発光部２０が光導波路６０を共通の光路として使用するので、受光部８０においては、複数の発光部２０からの光信号が衝突する可能性がある。
　そこで、各発光部２０の制御素子２３ａ、２３ｂに発振回路を搭載し、周期的に発光するようにするともに、複数の発光部２０が同時に発光しないように、衝突防止の機能を付加することが考えられる。また、各発光部２０の発光素子２２の波長を変えて、波長多重通信とすることもできる。上述したように、単電池ユニット３０ごとに固有の識別子を付与して識別するようにしてもよい。さらに、発光部２０の発光素子２２を受光素子として機能させ、受光部８０にも発光素子を備えることにより、受光部８０からのリクエスト信号に応じて、発光部２０が発光するようにしてもよい。
　また、制御回路は、測定回路によって測定された特性信号を、様々な形式の制御信号として出力することができる。上述したように、アナログ／デジタル変換により、電圧値そのものをバイナリー信号として符号化し、出力することができる。一方、組電池５０に含まれる単電池３０の数が多くなれば、１つの単電池の特性を示す情報量を少なくして、効率よく信号処理装置１００に出力できることが望ましい。
　ここでは、電圧の測定を例に、発光部２０の制御素子２３と受光部８０との間の情報量の削減方法（以下、まとめてデータ圧縮という）について述べる。例えば、電圧２．００Ｖから４．５０Ｖまで、小数点第２位までの電圧値を取得する場合を考える。
　（１）情報量の圧縮
　　ａ）０Ｖから４．５０Ｖの電圧値を、そのままアナログ／デジタル変換すると、４５０点のバイナリー信号（９ビット）を必要とする。そこで、測定された電圧値から２．００Ｖを差し引いてバイナリー信号に変換すれば、２５０点となり１ビット削減して、８ビットとすることができる。
　　ｂ）上述したように、ルックアップテーブルを使って、測定された電圧値から、ビット数の少ない（４ビット）任意のバイナリー信号に変換してもよい。
　　ｃ）また、丸めたり、下位桁または上位桁を省略してビット数を削減したバイナリー信号を生成してもよい。
　　ｄ）または、所定の範囲の電圧値を、まとめて１つのバイナリー信号に変換してもよい。具体例として、２．０Ｖから２．５Ｖまでを整数値の「１」、２．５Ｖから３．０Ｖまでを整数値の「２」というように、区間ごとに整数値を当てはめ、バイナリー信号に変換して、所定のパターンの制御信号とすることができる。
　（２）時間軸での間引き
　　ａ）制御回路は、常時単電池１０の電圧値を取得するのではなく、例えば、１時間ごと、１２時間ごと、または１日おきなど、所定の周期で制御信号を出力する。
　　ｂ）充電過程においては、充電を開始してから所定の電圧を超えた時点、例えば２．０Ｖを超えた時点で制御信号を出力し、その後、予め定めた周期、例えば１０～５００秒ごとに制御信号を出力してもよい。放電過程においては、単電池１０への充電を停止してから、すなわち最も電圧値が高い地点から電圧が低下してから、予め定めた周期ごとに制御信号を出力するようにしてもよい。
　　ｃ）充電過程および／または放電過程において、例えば、電圧２．００Ｖから４．５０Ｖの間を複数の区間に分け、区間ごとに制御信号を出力する周期を変えてもよい。
　　ｄ）さらに、単電池の温度および電圧に応じて制御信号を出力する周期を変えてもよい。例えば、通常１分ごとの送信周期を、単電池の温度が４０度を超えたとき、電圧が４．２Ｖを超えたときのいずれかの条件を満たしたときに５秒ごとの周期に変更するようしてもよい。
　（３）情報量の圧縮と時間軸での間引きとの組合せ
　１または複数の閾値を設定し、測定した電圧値が閾値を超えたとき、または閾値を下回ったときのみ、所定のパターンの制御信号を出力するようにしてもよい。具体例として、２．０Ｖから４．５Ｖまで０．５Ｖごとに閾値を設け、それぞれの閾値を超えたときに＋１～＋６の整数値を、閾値を下回ったときに－１～－６の整数値を、変化のない場合に０を当てはめ、計１３の整数値をバイナリー信号に変換して、所定のパターンの制御信号とすることができる。
　制御回路は、測定回路によって測定された温度センサからの特性信号、ひずみゲージ、圧電素子等からの特性信号も、同様にして、１つの単電池の特性を示す情報量を少なくして、効率よくモジュール管理装置に出力することができる。このように、制御回路は、組電池５０から様々な測定パラメータを取得し、単電池ごとの状態に応じて情報量、送信周期を変えて制御信号を出力し、発光部２０から受光部８０へと光信号を送出することができる。
　受光部８０の復号器８３は、光電気変換回路８２で変換された電気信号であって、上述のようにデータ圧縮された信号を伸長して、元の電圧値などの特性信号に復号する。復号された特性信号は、後述するように、信号処理装置１００を介して取得された時刻情報とともに、記録装置８４に記録される。
　（４）異常状態の監視
　制御素子２３ａ、２３ｂと発光部２０とによる外部との通信は、上述したように、単電池の定常状態を監視するだけでなく、異常状態の監視にも用いることができる。例えば、温度センサから取得した単電池の温度が所定の値、例えば、単電池の温度が異常に上昇して枠部材１８の一部が溶解するような温度に達したときに、測定回路は異常状態に対応する特性信号を出力する。制御回路は、上述した所定のパターンの制御信号と異なり、例えば、発光部２０が常時ＯＮの光信号を発光するように制御信号を出力することもできる。異常状態の単電池の発光部２０が、常時ＯＮすることで、共通の光路である光導波路を適用した通信であっても、単電池の異常状態を検知し易くすることができる。
　同様に、制御回路は、電圧測定端子からの特性信号、ひずみゲージ、圧電素子からの特性信号が、所定の異常値を超えたときに、所定のパターンの制御信号、所定の周期の制御信号とは無関係に、異常状態に対応する特性信号、例えば、発光部２０が常時ＯＮの光信号を発光するように制御信号を出力する。共通の光路である光導波路を適用した通信であっても、複数の単電池のうち、いずれかの単電池に異常が生じたときに、組電池の異常として検知することができ、即座にリチウムイオン電池モジュールの異常の有無を検知することができる。
　［信号処理装置］
　信号処理装置１００は、受光部８０で受信したリチウムイオン電池モジュール１の単電池ごとの特性信号、電圧計９１、電流計９２および温度センサ９３からのデータを取得するデータ取得部１０１と、取得したデータから複数の単電池の状態を決定する状態決定部１３１および複数の単電池の状態を推定する状態推定部１３２などの電池の管理に必要なデータ処理を行う解析部１０３とを含む。信号処理装置１００は、データ処理中のデータの一時記憶、解析結果の記録のための解析ＤＢ１０２と、解析に必要な時系列や事前知識が格納された知識ＤＢ１０４と、上位の管理装置との間で通信を行うための通信部１０５とを備えている。信号処理装置１００は、メモリおよびプロセッサと、プロセッサを状態決定部１３１および状態推定部１３２として機能させるプログラムを記録したコンピュータが読取可能な記憶媒体とを備えたコンピューティング装置としてもよい。コンピュータが読取可能な記憶媒体は、プログラムの他に、上述した事前知識を示す情報を記録していてもよい。また、信号処理装置１００は、マイクロコンピュータ、メモリ等が集積された汎用の集積回路、またはＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ等が集積された専用の集積回路などにより構成することができる。
　信号処理装置１００は、通信部１０５を介して上位の管理装置との間で情報の送受を行うことができる。例えば、上位の管理装置は、複数のリチウムイオン電池モジュール１を統括して管理するために、時刻情報を同報したり、充放電の制御情報、リチウムイオン電池モジュール１の状態などの情報を取得するための指令などを信号処理装置１００に送信する。信号処理装置１００は、上記の指令に応じて上位の管理装置に解析結果を送信したり、周期的なデータ処理の結果を自律的に上位の管理装置に送信することもできる。
　上述したように、受光部８０の記録装置８４に記録されたデータは、リチウムイオン電池モジュール１の複数の単電池からの特性信号が、時刻情報とともに記録されている。単電池の発光部２０の制御回路は、様々な周期で光信号を送信し、単電池の間では非同期で送信している。そこで、データ取得部１０１は、解析部１０３におけるデータ処理に必要なデータを、解析する単電池の状態に応じて選択して解析ＤＢ１０２に格納する。
　なお、データ取得部１０１が、受光部８０の記録装置８４に記録されたデータを取り出した後、取り出したデータおよびデータ処理に不要なデータを適宜消去することにより、記録装置８４の記録容量を削減することができる。
　解析部１０３の状態決定部１３１は、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、リチウムイオン電池モジュール１の組電池５０の状態、個々の単電池３０の状態を決定することができる。また、信号処理装置１００は、通信部１０５を介して上位の管理装置に結果を送ることができる。
　（１）定常状態の監視
　　ａ）情報量の圧縮
　定常状態の放電過程においては、周期的に受光部８０の記録装置８４、電圧計９１、電流計９２および温度センサ９３からのデータを取得する。記録装置８４には、複数の単電池からの特性信号が、非同期、異なる周期で記録されている。定常状態では、測定精度が要求されないことから、復号された電圧値などの特性信号を、丸めたり、下位桁または上位桁を省略してビット数を削減して、解析ＤＢ１０２に格納する。
　例えば、定常状態においては、上述した発光部２０が小数点第２位まで測定した電圧値を８ビットのバイナリー信号に変換した結果に対して、下位４ビットを削減して解析ＤＢ１０２に格納することができる。
　　ｂ）時間軸での間引き
　また、定常状態では、時間軸での監視密度も要求されないことから、例えば、秒単位で記録装置８４に記録された特性信号の中から、データ取得部１０１は、１分ないし１０分程度の分単位で特性信号を選択して、解析ＤＢ１０２に格納する。さらに、充放電をしていない待機状態の場合には、１時間単位、１日に１回または数回とするなど、データを取得する周期を間引くことができる。
　（２）電池の状態解析
　　ａ）過充電、過放電
　通常の使用状態で、充電過程においては、例えば、データ取得部１０１は、充電開始から電圧４．００Ｖまでの間は分単位で特性信号を選択し、満充電に近い電圧４．００Ｖから４．５０Ｖまでの特定の電圧範囲では、１秒ないし１０秒程度の秒単位で特性信号を選択する。
　同様に、放電過程においては、例えば、データ取得部１０１は、放電開始から電圧２．５０Ｖまでの間は分単位で特性信号を選択し、電圧２．５０Ｖから2．００Ｖまでの特定の電圧範囲では秒単位で特性信号を選択する。このように、電池の状態に応じて予め定めた特定の電圧範囲と、それ以外の電圧範囲とにおいて、監視密度を変えることもできる。
　さらに、データ取得部１０１は、特定の電圧範囲以外の電圧範囲においては、特性信号を丸めたり、下位桁または上位桁を省略してビット数を削減したバイナリー信号として、情報量を圧縮して解析ＤＢ１０２に格納することもできる。
　解析部１０３の状態決定部１３１は、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、リチウムイオン電池モジュール１の組電池５０の状態、個々の単電池３０の状態を決定することができる。信号処理装置１００が、通信部１０５を介して上位の管理装置に結果を送ることにより、上位の管理装置による充放電制御によって、過充電、過放電を防ぐことができる。
　　ｂ）特定の時間帯の解析
　データ取得部１０１は、電池の運転パターンに応じて特性信号を選択することもできる。例えば、昼間は太陽光発電システムから充電し、夜間に需要家に対して放電する場合、予め時系列の運転バターンを登録しておく。充電開始時および終了時の一定時間、放電開始時および終了時の一定時間を、特定の時間帯とし、データ取得部１０１は、監視密度を変えたり、情報量を圧縮して解析ＤＢ１０２に格納することもできる。
　解析部１０３の状態決定部１３１は、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、リチウムイオン電池モジュール１の組電池５０の状態、個々の単電池３０の状態を、一定の周期により、通信部１０５を介して上位の管理装置に送ることができる。
　　ｃ）充電（放電）可能容量の推定
　リチウムイオン電池モジュール１は、単電池ユニット３０が複数個接続されてなる組電池５０を有する。従来、このような積層電池において、各々の単電池の劣化状態を把握するために、ある時点でのＳＯＣ（＝充電（放電）可能容量／満充電（放電）容量）を比較することにより推定していた。
　図５に、リチウムイオン電池モジュールの充電曲線の一例を示す。横軸は、単電池に印加される電流が一定としたとき、時間積分により求めた容量Ｑであり、縦軸は電圧Ｖである。図５（ａ）は、従来の推定法を説明するための図であり、実線は、電池の使用を開始した時点の充電曲線であり、破線は、電池を長期間使用した後の充電曲線であり、ＳＯＨ（＝満充電容量／初期満充電容量）＝８０％を示している。
　しかしながら、積層電池内に、単電池の並列接続を含む場合には、それぞれの単電池に流れる電流が不明であるため、充電（放電）可能容量の推定値の精度が落ちてしまう。また、単電池の充放電曲線において、満充電付近までプラトー領域があると、満充電時に単電池間の電圧差が極端に小さくなるため、単電池ごとに充電過程終了時の電圧を決定する際の精度が低くなってしまう。
　図５（ｂ）は、本実施形態の推定法を説明するための図であり、同様に、実線は、電池の使用を開始した時点の充電曲線であり、破線は、ＳＯＨ＝８０％の充電曲線を示している。単電池３０の残存容量は、電圧が所定の範囲を逸脱すると、残存容量の減少が加速されることが知られている。そこで、組電池５０内の各々の単電池３０の電圧が所定の範囲、例えば２．５０－４．２０Ｖの範囲を逸脱しないように、組電池５０の充電(放電)容量を制限する。残存容量の制御は、充電(放電)電流および充電(放電)時間を制御することによってなされる。
　組電池５０内の全ての単電池３０が所定の電圧範囲内に留まるように充放電を制御する場合に、各々の単電池３０の残存容量が等しいとみなせるとき、ある時点において最も電圧が高い単電池と、最も電圧が低い単電池について、その両方が所定の電圧範囲を逸脱しないよう充放電を制御することとなる。組電池５０は、バイポーラ型の単電池３０が直列接続されているために、各単電池に印加される電流は一定であり、充放電中の各単電池の容量変化は一定である。従って、組電池５０の充電時の残存容量は、ある時点において最も電圧が高い単電池の残存容量と等しくなり、組電池５０の放電時の残存容量は、ある時点において最も電圧が低い単電池の残存容量と等しくなる。
　一方、各々の単電池３０の残存容量が等しいと見なせないときは、組電池の残存容量は、ある時点における単電池群の電圧の最大値、最小値のみに支配されるわけではなく、単位容量あたりの電圧変化の大きさに影響を受ける。すなわち、組電池５０の充電時の残存容量は、ある時点において最も電圧が高い単電池の残存容量と、その時点の近傍において単位時間あたりの電圧変化が最も大きい単電池の残存容量のうち、小さい方の容量値であると推定することができる。同様に、組電池５０の放電時の残存容量は、ある時点において最も電圧が低い単電池の残存容量と、その時点の近傍において単位時間あたりの電圧変化が最も大きい単電池の残存容量のうち、小さい方の容量値であると推定することができる。
　　ｃ１）最高電圧および最低電圧からの推定
　各々の単電池３０の残存容量が等しいとみなせるとき、解析部１０３の状態推定部１３２は、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、単電池ごとの最高電圧および最低電圧のみから、単電池ごとの残存容量を推定する。例えば、リチウムイオン電池モジュール１の組電池５０の中の５つの単電池３０の、ある時点における最高電圧と最低電圧の測定結果が下記のとおりだったとする。
　　　　　　　最高電圧　　最低電圧　　　電圧差
　　単電池１　４．２２Ｖ　２．４４Ｖ　１．７８Ｖ
　　単電池２　４．２３Ｖ　２．４８Ｖ　１．７５Ｖ
　　単電池３　４．２１Ｖ　２．４５Ｖ　１．７６Ｖ
　　単電池４　４．２０Ｖ　２．５０Ｖ　１．７０Ｖ
　　単電池５　４．１９Ｖ　２．５３Ｖ　１．６６Ｖ
　組電池５０の充電時の残存容量は、最も電圧が高い単電池１の残存容量と等しくなり、組電池５０の放電時の残存容量は、最も電圧が低い単電池５の残存容量と等しくなる。
　各々の単電池３０の残存容量が等しいと見なせないとき、単位時間あたりの電圧変化が大きい単電池の残存容量は、例えば、次のようにして求めることができる。本実施形態の単電池３０のＳＯＣ－ＯＣＶカーブが一価であるため、電圧値からＳＯＣ（＝充電（放電）可能容量／満充電（放電）容量）を推定できる。単位時間あたりのＳＯＣ（％）の変化量と、同時間に充電ないし放電された容量（組電池５０について充電ないし放電された容量と等しい）を記録することにより、ＳＯＣの定義に基づいて満充電（放電）容量を推定することができる。充電時の残存容量＝１－放電可能容量であることから、（１－ＳＯＣ）×満充電容量から単電池の残存容量を推定することができる。
　　ｃ２）充電曲線の関数からの推定
　上述したように、本実施形態の組電池５０は、充電曲線は一価の関数で表されるので、電池の劣化に伴う電圧変位の大きさ、すなわち、最高電圧および最低電圧と充電曲線の傾きは一意に決まる。そこで、劣化状態に応じた充電曲線、関数を予め求めておき、各単電池の電圧に所定の区間、例えば、３．３５Ｖから３．４０Ｖを設定し、各特定の区間の通過時間を記録する。特定の区間の通過時間から容量変化が求められ、予め求めたＳＯＣから積層電池内の各単電池の劣化状態を推定することができる。
　（推定法１）解析部１０３の状態推定部１３２は、例えば、特定の単電池について、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、充電を開始した時刻と所定の電圧の閾値を超えた時刻とを記録する。充放電が繰り返されるごとに、または所定の期間ごとに、これらの時刻を記録しておき、その時間差から予め求めておいて関数をフィッティングし、単電池のから充電（放電）可能容量を推定する。
　（推定法２）解析部１０３の状態推定部１３２は、例えば、特定の単電池について、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、充電を開始してから所定の電圧区間の第１の閾値を超えた時刻と第２の閾値を超えた時刻とから、所定の電圧区間を通過した時間を記録する。充放電が繰り返されるごとに、または所定の期間ごとに、通過時間を記録しておき、時間の長さ分布から予め求めておいて関数をフィッティングし、単電池の充電（放電）可能容量を推定する。
　所定の電圧区間は、図５（ｂ）に示したように、電圧３Ｖ付近よりも、４Ｖ以上での変化量が大きい。従って、－４．２ＶはＳＯＣ－ＯＣＶカーブの他の領域に比べて高いので、推定の精度が高くなる。
　（推定法３）
　解析部１０３の状態推定部１３２は、上述したように、複数の単電池の電圧または単位時間当たりの電圧変化に基づいて選択された単電池の残存容量から組電池５０の残存容量を推定する。
　（３）異常状態の監視
　信号処理装置１００は、複数の単電池の状態を決定または推定する際に時系列や事前知識を用いることもできる。時系列は、状態決定部１３１により決定された状態を時間順に記録した情報テーブルとすることができ、解析ＤＢ１０２に格納される。事前知識は、事前に設定した単電池の特性であって、電圧や温度などの内部状態と特性信号との対応関係を示す情報テーブルや、単電池の特性の状態遷移を示す情報とすることができ、知識ＤＢ１０４に格納される。時系列や事前知識は、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録された情報とすることができる。
　　ａ）電圧・電流異常
　解析部１０３の状態推定部１３２は、例えば、特定の単電池について、解析ＤＢ１０２に格納された特性信号を参照して、充電過程における電圧変化の測定結果を取得する。知識ＤＢ１０４に格納された単電池の電圧特性の遷移モデルと比較して、単電池の劣化状態を推定することができる。
　また、電圧変化の測定結果と遷移モデルとの比較結果が乖離していれば、対象の単電池が異常状態であると判定することもできる。
　　ｂ）温度異常
　データ取得部１０１は、リチウムイオン電池モジュール１の温度センサ９３からのデータも取得することができる。解析部１０３の状態決定部１３１は、解析ＤＢ１０２に格納された温度センサ９３からの特性信号を周期的に監視して、予め定めた閾値を超えた場合に、リチウムイオン電池モジュール１の異常と決定することができる。
　また、上述した電池の状態解析において、予め定めた特定の温度範囲と、特定の温度範囲以外の温度範囲とにおいて、データ取得部１０１は、監視密度を変えたり、情報量を圧縮して解析ＤＢ１０２に格納することもできる。
　［電池システム］
　図６に、リチウムイオン電池モジュールを含む電池システムを示す。据置き型の高電圧大容量の電池システムを示している。複数のリチウムイオン電池モジュール１ａ－１ｎが直列に接続され、電池パック２００を構成している。例えば、単電池３０を４８個積層した組電池５０を含むリチウムイオン電池モジュールを、４０段直列接続して６６００Ｖを出力する電池パック２００とする。複数の電池パック２００ａ－２００ｎを並列接続することにより、商用電源に相当する出力が可能な電池システムを構成する。単電池の積層数、リチウムイオン電池モジュールの接続数、電池パックの接続数を、それぞれ任意に設定することにより、様々な電池システムを構成することができる。
　上述したように、リチウムイオン電池モジュール１には、光導波路６０、受光部８０を介して信号処理装置１００が結合されている。各々の信号処理装置１００は、電池パック管理装置２０１に接続され、複数の電池パック管理装置２０１ａ－２０１ｎが、電池システム管理装置２０２に接続されている。
　電池パック管理装置２０１は、マイクロコンピュータ、メモリ等が集積された汎用の集積回路、またはＦＰＧＡ，ＡＳＩＣ等が集積された専用の集積回路などを含むオンボードコンピュータなどにより構成することができる。電池パック管理装置２０１は、信号処理装置１００の通信部１０５を介して、リチウムイオン電池モジュール１の状態などの情報を取得する。さらに、電池パック管理装置２０１は、電池パックの出力電圧、充放電時の電流、電池パックの温度分布などの計測を行う。
　電池パック管理装置２０１は、取得した情報や計測した結果から電池パックの状態を解析して、電池パックの監視制御を行う。例えば、信号処理装置１００からの情報により異常の発生したリチウムイオン電池モジュールを検知して切り離したり、電池パックの出力を遮断して、電池システムから切り離すことができる。また、上位の管理装置である電池システム管理装置２０２に、計測した結果や解析した結果を送信することができる。
　信号処理装置１００における組電池の充電（放電）可能容量の推定方法は、電池パック管理装置２０１においても、リチウムイオン電池モジュール１ａ－１ｎが直列接続された電池パックの充電（放電）可能容量の推定に適用することができる。
　電池システム管理装置２０２は、いわゆるＰＣＳ（Power Conditioning System）に相当し、電池システムの充放電の制御を行う。電池システム管理装置２０２は、複数の電池パック管理装置２０１ａ－２０１ｎから、電池パックの状態などの情報を取得したり、電池パックの接続／遮断を制御して、電池パック間のバランス調整などを行う。
１０　単電池
１２　正極
１３　負極
１４　セパレータ
１５　正極活物質層
１６　負極活物質層
１７　正極集電体
１８　枠部材
１９　負極集電体
２０　発光部
２１　配線基板
２２　発光素子
２３ａ、２３ｂ　制御素子
２４、２５　測定端子
３０　単電池ユニット
５０　組電池
５７、５９　引出配線
６０　光導波路
７０　外装体
８０　受光部
８１　受光素子
８２　光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）
８３　復号器（ＤＥＣ）
８４　記録装置（ＭＥＭ）
９１　電圧計
９２　電流計
９３　温度センサ
１００　信号処理装置
１０１　データ取得部
１０２　解析ＤＢ
１０３　解析部
１０４　知識ＤＢ
１０５　通信部
１３１　状態決定部
１３２　状態推定部
２００　電池パック
２０１　電池パック管理装置
２０２　電池システム管理装置

Claims (20)

  1. 　順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、電解質と、を含む単電池が複数個接続されてなる組電池を備えたリチウムイオン電池モジュールの管理装置であって、
    　各々の前記単電池に設けられた制御部から、対応する単電池の電圧値を表す特性信号を受信し、時刻情報とともに記録部に記録する受信手段と、
    　前記記録部に記録された特性信号から前記単電池の管理に必要なデータ処理を行う信号処理手段と
    　を備えた、管理装置。
  2. 　前記信号処理手段は、前記記録部に記録された特性信号のうち、解析する単電池の状態に応じて、必要な特性信号を選択して取得する、請求項１に記載の管理装置。
  3. 　前記信号処理手段は、予め定めた特定の電圧範囲と、前記特定の電圧範囲以外の電圧範囲とにおいて、前記記録部から取得する特性信号の周期を変える、請求項２に記載の管理装置。
  4. 　前記信号処理手段は、前記特定の電圧範囲以外の電圧範囲において、前記特性信号を時間軸上で間引いて取得する、請求項３に記載の管理装置。
  5. 　前記信号処理手段は、予め定めた特定の電圧範囲以外の電圧範囲において、前記記録部からの前記特性信号を丸めて取得する、請求項２に記載の管理装置。
  6. 　前記信号処理手段は、予め定めた特定の時間帯と、前記特定の時間帯以外の時間帯とにおいて、前記記録部から取得する特性信号の周期を変える、請求項２に記載の管理装置。
  7. 　前記信号処理手段は、前記特定の時間帯以外の時間帯において、前記特性信号を時間軸上で間引いて取得する、請求項６に記載の管理装置。
  8. 　前記信号処理手段は、予め定めた特定の時間帯以外の電圧範囲において、前記記録部からの前記特性信号を丸めて取得する、請求項２に記載の管理装置。
  9. 　前記信号処理手段は、予め定めた特定の温度範囲と、前記特定の温度範囲以外の温度範囲とにおいて、前記記録部から取得する特性信号の周期を変える、請求項２に記載の管理装置。
  10. 　前記信号処理手段は、前記記録部から取得した特性信号のうち、前記複数の単電池の電圧または単位時間当たりの電圧変化に基づいて選択された単電池の残存容量から前記組電池の残存容量を推定する、請求項２ないし９のいずれか１項に記載の管理装置。
  11. 　前記信号処理手段は、ある時点において最も電圧が高い単電池の残存容量から前記組電池の充電時の残存容量を推定し、ある時点において最も電圧が低い単電池の残存容量から前記組電池の放電時の残存容量を推定する、請求項１０に記載の管理装置。
  12. 　前記信号処理手段は、ある時点において最も電圧が高い単電池の残存容量と、その時点の近傍において単位時間あたりの電圧変化が最も大きい単電池の残存容量のうち、小さい方の容量値から前記組電池の充電時の残存容量を推定し、ある時点において最も電圧が低い単電池の残存容量と、その時点の近傍において単位時間あたりの電圧変化が最も大きい単電池の残存容量のうち、小さい方の容量値から前記組電池の放電時の残存容量を推定する、請求項１０に記載の管理装置。
  13. 　前記信号処理手段は、前記記録部から解析する単電池の２つの電圧値を取得して、当該単電池の劣化状態を判定する、請求項１に記載の管理装置。
  14. 　前記信号処理手段は、前記解析する単電池が所定の２つの電圧値の閾値を超えた時刻情報を取得して、２つの時刻の時間差から、前記劣化状態を判定する、請求項１３に記載の管理装置。
  15. 　前記信号処理手段は、前記解析する単電池の充電を開始した時刻と、所定の電圧値を超えた時刻とを取得する、請求項１４に記載の管理装置。
  16. 　前記信号処理手段は、前記解析する単電池が所定の２つの電圧値を超えた時刻から、その間の通過時間を算定し、前記通過時間の長さの分布から、前記劣化状態を判定する、請求項１３に記載の管理装置。
  17. 　前記信号処理手段は、前記記録部から取得した特性信号のうち、前記複数の単電池の電圧または単位時間当たりの電圧変化に基づいて選択された単電池の残存容量から、前記組電池の充電可能容量を算出する、請求項１３ないし１６のいずれか１項に記載の管理装置。
  18. 　順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、電解質と、を含む単電池が複数個接続されてなる組電池を備えたリチウムイオン電池モジュールの管理方法であって、
    　各々の前記単電池に設けられた制御部から、対応する単電池の特性を表す特性信号を受信し、時刻情報とともに記録部に記録する受信ステップと、
    　前記記録部に記録された特性信号から前記単電池の管理に必要なデータ処理を行う信号処理ステップ手段と
    　を備えた、管理方法。
  19. 　前記信号処理ステップは、前記記録部に記録された特性信号のうち、解析する単電池の状態に応じて、必要な特性信号を選択して取得する、請求項１８に記載の管理方法。
  20. 　前記信号処理ステップは、前記記録部から解析する単電池の２つの電圧値を取得して、当該単電池の劣化状態を判定する、請求項１８に記載の管理方法。
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