WO2024004716A1 - 電池評価システム、電池評価方法 - Google Patents

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WO2024004716A1
WO2024004716A1 PCT/JP2023/022427 JP2023022427W WO2024004716A1 WO 2024004716 A1 WO2024004716 A1 WO 2024004716A1 JP 2023022427 W JP2023022427 W JP 2023022427W WO 2024004716 A1 WO2024004716 A1 WO 2024004716A1
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battery
lithium
amount
charging
lithium ion
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PCT/JP2023/022427
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聖 志水
和明 馬渡
宏樹 松井
直樹 有坂
知也 城森
智之 原田
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株式会社デンソー
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/378Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery evaluation system and a battery evaluation method for evaluating storage batteries including lithium ion batteries.
  • Patent Document 1 evaluates storage batteries by focusing on the state of deterioration of lithium-ion batteries, it does not evaluate indicators related to safety such as the state of lithium precipitation, so it may be difficult to evaluate batteries that do not meet safety requirements. There is a risk of giving a high rating.
  • the present disclosure aims to provide a battery evaluation system and a battery evaluation method that can appropriately evaluate lithium ion batteries.
  • the battery evaluation system evaluates storage batteries including lithium ion batteries, a battery monitoring unit that monitors the battery status of the storage battery; an evaluation device that acquires battery status information including battery status monitoring results from the battery monitoring unit and evaluates the storage battery based on the battery status information;
  • the battery monitoring unit is configured to be able to calculate the amount of lithium precipitation in the lithium ion battery as one indicator indicating the battery condition,
  • the evaluation device determines the safety of the storage battery based on the amount of lithium precipitation.
  • the battery evaluation method evaluates storage batteries including lithium ion batteries, Monitoring the battery condition of the storage battery; Obtaining battery status information including battery status monitoring results, and evaluating the storage battery based on the battery status information, By monitoring the battery condition, the amount of lithium precipitated in the lithium ion battery is calculated as an indicator of the battery condition. In evaluating a storage battery, the safety of the storage battery is determined based on the amount of lithium precipitation.
  • indicators related to the safety of storage batteries such as the state of lithium precipitation, are determined, so it is possible to appropriately perform evaluations, including whether or not safety requirements are met.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a battery pack to which a battery monitoring device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a lithium ion battery.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a battery management unit including a battery monitoring device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a battery monitoring device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a precipitation amount detection section included in the battery monitoring device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the amount of lithium precipitation.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining how to obtain a parasitic resistance value.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of calculating the amount of lithium precipitation.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the volume ratio SOH of a battery. 5 is a timing chart showing changes in the outputs of various sensors before and after an abnormal heat generation phenomenon occurs.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of control processing executed by the battery monitoring device.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a battery management system including a battery monitoring device.
  • 1 is a schematic configuration diagram of a charging system including a battery monitoring device.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining current and voltage during charging of a battery module in a charging system that is a comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining current and voltage during charging of a battery module in a charging system that is a comparative example of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the flow of control processing executed by the battery monitoring device at the time of starting charging of the battery module.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of control processing executed by the charger.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the flow of control processing executed by the battery monitoring device during charging of the battery module.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining current and voltage during charging of a battery module in the charging system of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a battery evaluation system.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining value calculation and application proposal of a battery module by the battery evaluation system.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining rebuild information generated by the battery evaluation system.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a battery evaluation system.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining value calculation and application proposal of a battery module by the battery evaluation system.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining rebuild information generated by the battery
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the manufacturing process up to mounting the battery pack on a vehicle.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining some functions of a battery monitoring device according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining when lithium in a lithium ion battery is deposited.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a large-capacity power storage system according to a third embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the internal configuration of a large-capacity power storage system.
  • 1 is a schematic system configuration diagram of a large-capacity power storage system.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining temperature control of a large-capacity power storage system that is a comparative example of the third embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining temperature control of a large-capacity power storage system according to a third embodiment. It is an explanatory view for explaining a modification of temperature control. It is an explanatory diagram for explaining the time suitable for battery exchange.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the charging rate and temperature and the amount of lithium precipitation. It is a schematic block diagram of the battery transportation equipment based on 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a battery transport device.
  • FIGS. In the present embodiment, first, FIGS. This will be explained with reference to FIG. After that, in this embodiment, a charging system BCS and a battery evaluation system BRS including the battery monitoring device 20 will be described.
  • the BMU includes a battery pack 1 shown in FIG.
  • the battery pack 1 includes an airtight container 11 forming an outer shell, and a plurality of battery modules BM, a battery monitoring device 20, and a battery ECU 100 are housed inside the airtight container 11.
  • the closed container 11 is provided with a high-pressure protection valve HPV for exhausting gas inside the container to the outside when the pressure inside the container increases.
  • each battery module BM is adjusted to an appropriate temperature by a temperature control device (not shown).
  • the plurality of battery modules BM are connected to electric equipment such as an electric motor for running a vehicle (not shown), and are power sources that supply power to the electric equipment.
  • the plurality of battery modules BM are electrically connected in series.
  • the plurality of battery modules BM are assembled batteries in which a plurality of battery cells C are electrically connected in series.
  • the battery pack 1 provided with three battery modules BM was illustrated, the number of battery modules BM is not limited to this, It can be made into arbitrary numbers.
  • the number of battery cells C constituting the battery module BM can also be set to any number. Note that some of the battery modules BM may be electrically connected in parallel. Below, the battery cell C and the battery module BM may be simply referred to as a battery.
  • the battery module BM of this embodiment is a storage battery including a lithium ion battery.
  • the battery cell C is a rechargeable secondary battery.
  • Battery cell C is composed of a lithium ion battery.
  • a lithium ion battery is constructed by using lithium iron phosphate LFP or nickel manganese cobalt NMC as a positive electrode material and graphite as a negative electrode material.
  • the positive electrode current collector is made of aluminum
  • the negative electrode current collector is made of copper. While the lithium ion battery configured in this manner has excellent charge/discharge cycle characteristics, the electrode potential is very close to the lithium deposition potential, and lithium is easily deposited in the charged state.
  • the battery monitoring device 20 is electrically connected to each battery module BM via a connecting member 21.
  • the connection member 21 includes a flexible substrate FPC on which a wiring pattern is printed.
  • the battery monitoring device 20 includes the same number of sensor units 30A, 30B, 30C as each battery module BM, and the same number of monitoring modules 50A, 50B, 50C as each battery module BM. Since the basic configurations of the sensor sections 30A, 30B, and 30C are the same, they will not be explained individually, but will be explained together as the sensor section 30. Furthermore, since the monitoring modules 50A, 50B, and 50C have the same basic configuration, they will not be explained individually, but will be explained together as the monitoring module 50.
  • the temperature sensor 31 is a sensor that detects the battery temperature of a lithium ion battery. As shown in FIG. 1, a plurality of temperature sensors 31 are mounted on the flexible substrate FPC. The same number of temperature sensors 31 as the battery cells C or a slightly smaller number than the battery cells C are mounted on the flexible substrate FPC so that the battery temperatures of all the lithium ion batteries constituting the battery module BM can be grasped. . Note that the battery temperature may be estimated from the measurement results of the internal impedance of the battery cell C. In this case, the means for estimating the battery temperature functions as the temperature sensor 31.
  • the voltage sensor 33 is capable of detecting the voltage of the battery module BM as a block voltage.
  • the voltage sensor 33 can be configured, for example, by a flying capacitor type circuit that sequentially charges a capacitor with the cell voltage of each battery cell C and detects the voltage between terminals of the capacitor as the cell voltage.
  • the strain sensor 34 is a sensor that detects strain in each battery cell C caused by gas generation or the like inside each battery cell C. Note that the strain in the battery cell C may be detected not by the strain sensor 34 but by another sensor such as an ultrasonic sensor.
  • the gas sensor 35 is a sensor for detecting gas leak from each battery cell C.
  • the gas sensor 35 is configured to be able to detect at least one of hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen fluoride, which are generated when an abnormality occurs in a lithium ion battery, for example.
  • the pack internal pressure sensor 36 is a sensor that detects the pressure inside the sealed container 11 of the battery pack 1 as the pack internal pressure.
  • the pack internal pressure sensor 36 is, for example, an atmospheric pressure range type pressure sensor based on atmospheric pressure.
  • the precipitation amount detection unit 37 is a device that detects lithium precipitation in a lithium ion battery.
  • the precipitation amount detection unit 37 uses the correlation between the amount of lithium precipitation in the lithium ion battery and the behavior of current and voltage when both ends of the lithium ion battery are short-circuited, and detects the amount of lithium precipitation from the behavior. presume.
  • the precipitation amount detection unit 37 has a short circuit 371 that temporarily shorts both ends of the lithium ion battery and discharges it, and a current and voltage that is generated when the lithium ion battery is short-circuited with the short circuit 371. It has a calculator 372 that estimates the amount of lithium precipitation based on the behavior.
  • the short circuit 371 is mounted on a flexible board FPC. Further, the computing unit 372 is installed in the monitoring module 50.
  • the shorting circuit 371 includes a shorting switch, a coil, and a capacitor for shorting both ends of the lithium ion battery.
  • a self-resonant circuit is configured by the internal resistance of the lithium ion battery, the coil of the short circuit 371, and the capacitor.
  • the computing unit 372 extracts a resistance change component that is correlated with the amount of lithium precipitation included in the signal waveform of at least one of the current and voltage flowing through the short circuit 371 when both ends of the lithium ion battery are short-circuited, An estimated value of the amount of lithium precipitation is calculated from the extracted components.
  • the above estimation method has a very simple configuration and is a very useful method in that a specific battery deterioration mode can be detected by adjusting the discharge frequency from a lithium ion battery.
  • the internal resistance of lithium-ion batteries is on the order of several m ⁇ to several hundred m ⁇ , and is susceptible to disturbances such as temperature and parasitic impedance, so the above estimation method cannot accurately determine the amount of lithium precipitated. It turned out to be difficult. This was discovered after intensive study by the present inventors.
  • the calculator 372 of the precipitation amount detection unit 37 stores the above estimated value in advance in the storage unit 51 of the battery temperature monitoring module 50 and the battery temperature detected by the temperature sensor 31, as shown in FIG. A correction value corrected using both of the parasitic resistance values obtained is calculated as the amount of lithium precipitation.
  • the parasitic resistance value is part of the parasitic impedance that occurs between the lithium ion battery and the short circuit 371.
  • the parasitic resistance value changes depending on the battery temperature. Therefore, the calculator 372 corrects the parasitic resistance value stored in the storage unit 51 according to the battery temperature, and calculates the amount of lithium precipitation using the corrected parasitic resistance value. In addition to the function of estimating the amount of lithium precipitated, the calculator 372 also functions as a calibration means for correcting the estimated value of the amount of lithium precipitated.
  • the parasitic resistance value is determined by connecting the precipitation amount detection section 37 to a calibration device CD having a known impedance Z before connecting it to the lithium ion battery, as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 8, the short circuit 371 is connected to the calibration device CD, and the parasitic resistance value is determined in this state. Then, the parasitic resistance value is stored in the storage section 51 of the monitoring module 50. Next, the short circuit 371 is connected to the battery module BM, and in this state, the amount of lithium precipitation is calculated.
  • the precipitation amount detection section 37 configured in this manner can ensure robustness against parasitic impedance and temperature changes. This is very effective in accurately detecting the amount of lithium precipitated.
  • the short circuit 371 of this embodiment includes a coil and is large in size, so it is necessary to appropriately reduce the size in consideration of mounting ease. Miniaturization can be achieved, for example, by improving the saturation magnetic flux density of the coil. Specific means for downsizing include, for example, using a coil made of a material with high magnetic flux density, or improving the saturation magnetic flux density by providing a gap.
  • the film detection unit 38 detects the thickness of the film formed at the interface between the negative electrode and the electrolyte during charging of the lithium ion battery. This coating is also called the SEI layer. SEI is an abbreviation for Solid Electrolyte Interphase.
  • the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer are physical quantities that have a higher correlation with battery capacity deterioration than the battery voltage and current.
  • the precipitation amount detection section 37 and the coating detection section 38 constitute a "deterioration detection section” that detects physical quantities that are more correlated with battery capacity deterioration than the battery voltage and current.
  • the amount of lithium precipitation is one of the factors that lead to abnormal heat generation phenomenon in which the temperature of the battery continues to rise unintentionally. Therefore, the precipitation amount detection section 37 constitutes a "factor monitoring section” that monitors factors that lead to abnormal heat generation phenomena.
  • a battery state detection section 39 that detects the battery state is mounted on the flexible substrate FPC.
  • the battery condition detection unit 39 detects, for example, a battery condition in which the battery temperature rises excessively, a battery condition in which the battery is overcharged, or a battery condition in which the internal resistance is large, based on the sensor outputs of the temperature sensor 31, current sensor 32, and voltage sensor 33. Detects changing battery status, etc.
  • the monitoring module 50 is a satellite module that is directly attached to the battery module BM.
  • the monitoring module 50 is a device on the high voltage side of the BMU.
  • the monitoring module 50 constitutes an "abnormality detection unit" that is electrically connected to the battery and detects an abnormality in the battery.
  • the monitoring module 50 includes a storage section 51, a wireless communication section 52, an internal resistance detection section 53, a monitoring IC 54, and the like.
  • the storage unit 51 stores various information such as a unique ID set for each monitoring module 50, monitoring results of the battery module BM, and the above-mentioned parasitic resistance value.
  • the storage unit 51 is composed of a non-transitional physical storage medium.
  • the wireless communication unit 52 is a communication device that enables two-way communication with the battery ECU 100.
  • the monitoring module 50 receives various signals from the battery ECU 100, and also transmits the monitoring results of the monitoring module 50 to the battery ECU 100.
  • the monitoring IC 54 is electrically connected to the battery and detects abnormalities in the battery.
  • the monitoring IC 54 suppresses the occurrence of an abnormal heating phenomenon based on the monitoring results of factors that lead to the abnormal heating phenomenon, detects an abnormal state that occurs in the battery at the initial stage of the occurrence of the abnormal heating phenomenon, and uses the detection result of the abnormal state. Measures against abnormal heating phenomena will be implemented based on the above.
  • the monitoring IC 54 includes an ASIC circuit having an algorithm that performs at least part of the monitoring of factors that lead to the abnormal heating phenomenon and the detection of an abnormal state that occurs in the battery at an early stage of occurrence of the abnormal heating phenomenon.
  • the monitoring IC 54 includes a diagnosis section 541, an SOH estimation section 542, and a monitoring control section 543 as functional sections that execute various controls.
  • the diagnostic unit 541 compares a predetermined battery state estimated from the amount of lithium precipitated with a battery state estimated from other factors other than the amount of lithium precipitated, and diagnoses the suitability of the precipitated amount detection unit 37.
  • the diagnostic unit 541 estimates the volume ratio SOH of the battery from the amount of lithium precipitation detected by the precipitation amount detection unit 37. Furthermore, the diagnostic unit 541 estimates the volume ratio SOH of the battery based on the sensor outputs of the temperature sensor 31, current sensor 32, and voltage sensor 33. Note that SOH is an abbreviation for State of Health.
  • the diagnosis unit 541 determines that the amount of precipitation detection unit 37 is diagnosed as unsuitable. If the precipitation amount detection unit 37 is diagnosed as inappropriate, the monitoring IC 54 prohibits detection of the lithium precipitation amount and control processing using the lithium precipitation amount, or detects a failure of the precipitation amount detection unit 37 via the wireless communication unit 52. A signal indicating this is transmitted to battery ECU 100.
  • the battery volume ratio SOH is exemplified as the battery state estimated by the diagnostic unit 541, but the diagnostic unit 541 may estimate a battery state other than the volume ratio.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-102076 discloses a method for calculating the amount of full charge of a battery.
  • this calculation method first, the amount of change in the amount of charge and discharge between a first time point and a second time point is calculated by time-integrating the current value of the output current of the battery. Then, the OCV at the first time point and the second time point is measured, and the remaining capacity SOC at the first time point and the second time point is calculated using the SOC-OCV curve, and the deviation of the remaining capacity SOC at each time point is calculated.
  • the amount of change ⁇ SOC is calculated as follows.
  • the amount of full charge of the battery is calculated by dividing the amount of change in charge/discharge amount by the amount of change ⁇ SOC in remaining capacity SOC. Further, the volume ratio SOH of the battery can be obtained by dividing the fully charged amount of the battery by the initial value of the fully charged amount.
  • the above-mentioned method for calculating the remaining capacity SOC and volumetric ratio SOH does not calculate the amount of charge and discharge of the battery unless it is in a scene where a certain amount of charge or discharge occurs. It cannot be calculated, lacks real-time performance, and has problems with practicality. Further, when calculating the charge/discharge amount, there is also a problem that the calculation error of the volume ratio SOH increases over time due to an offset error of the current sensor 32.
  • the SOH estimating unit 542 estimates the battery volumetric ratio SOH based on physical quantities that have a higher correlation with battery capacity deterioration than the battery voltage and current. Note that the SOH estimation unit 542 constitutes a “volume ratio estimation unit”.
  • the internal resistance of a battery has a strong correlation with physical quantities such as the amount of lithium precipitated and the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of a battery is temperature dependent and affects the current and voltage of the battery.
  • the SOH estimating unit 542 of the present embodiment calculates the volume by using the volume ratio SOH estimation model to estimate the amount of lithium precipitation, the thickness of the SEI layer, the temperature, current, and voltage of the battery, as shown in FIG. Estimate the rate SOH.
  • the estimation model for the volume ratio SOH is, for example, a control map or function that defines the relationship among the volume ratio SOH, the amount of lithium precipitation, the thickness of the SEI layer, the temperature of the battery, the current, and the voltage.
  • the estimated model may be, for example, a model obtained by deep learning, reinforcement learning, or deep reinforcement learning using a neural network.
  • the monitoring control unit 543 suppresses the occurrence of abnormal heating phenomena based on the monitoring results of factors that lead to abnormal heating phenomena, detects abnormal conditions that occur in the battery at the initial stage of occurrence of abnormal heating phenomena, and detects abnormal conditions that occur in the battery in the early stages of occurrence of abnormal heating phenomena. Implement countermeasures against abnormal heating phenomena based on the detection results.
  • the monitoring IC 54 controls a circuit that equalizes the voltages of the plurality of battery cells C, etc.
  • Battery ECU 100 is a main module in BMU, and controls charging and discharging of each battery module BM.
  • the battery ECU 100 is a device on the low voltage side of the BMU.
  • the battery ECU 100 is configured by a microcomputer equipped with a processor, memory, I/O, a wireless communication device 110, and the like.
  • the battery ECU 100 is configured to be able to communicate with each monitoring module 50A, 50B, and 50C via a wireless communication device 110.
  • the battery ECU 100 is connected to various ECUs via communication paths such as CAN. Examples of the various ECUs include a heat management ECU that controls battery temperature control equipment, an ECU of an HMI device mounted on a vehicle, and the like.
  • the battery ECU 100 is capable of reporting various battery states to the outside via an HMI device or the like.
  • the battery pack 1 configured in this manner includes a chargeable and dischargeable battery such as a lithium ion battery.
  • a chargeable and dischargeable battery such as a lithium ion battery.
  • a specific member inside the battery generates heat due to some trigger, and this heat generation further causes heat generation in other members, resulting in an abnormal heat generation phenomenon in which the temperature of the battery continues to rise unintentionally. If such an abnormal heat generation phenomenon occurs, the thermal reliability of the battery will be significantly lowered, which is not preferable. Therefore, in lithium ion batteries and the like, it is important to ensure thermal reliability by detecting the presence or absence of abnormal heat generation in the battery.
  • FIG. 11 shows an example of the results of the inventors' verification of output changes of various sensors before and after an abnormal heat generation phenomenon.
  • the volume of the battery begins to change due to an increase in gas pressure inside the battery cell, which is a sign of battery abnormality.
  • the output of the strain sensor 34 shows an increasing tendency.
  • the output of the gas sensor 35 shows an increasing tendency. Note that when the battery is damaged, the gas pressure inside the battery decreases, and the output of the strain sensor 34 tends to decrease.
  • the battery monitoring device 20 executes control processing to prevent and early detect abnormal heat generation phenomena.
  • An example of the control process executed by the battery monitoring device 20 will be described below with reference to FIG. 12.
  • the control process shown in FIG. 12 is executed by the battery monitoring device 20 periodically or irregularly, for example, during startup of the vehicle and during a period from when the vehicle is stopped until a predetermined time has elapsed. Note that each process shown in this flowchart is realized by each functional unit of the battery monitoring device 20. Further, each step for realizing this process can also be understood as each step for realizing the battery monitoring method.
  • the battery monitoring device 20 moves to step S110 and implements countermeasures against the abnormal heat generation phenomenon.
  • This countermeasure includes an external notification process that notifies the outside of the occurrence of the abnormal heat generation phenomenon, and a battery protection process that uses at least one of battery cooling and charge/discharge control.
  • a signal indicating the occurrence of an abnormal heat generation phenomenon is output to the battery ECU 100, and a device with a notification function such as an HMI device is operated via the battery ECU 100 to notify the user and battery manager of the abnormal heat generation phenomenon. Notify the occurrence of.
  • a signal instructing battery cooling is output to the battery ECU 100, and a battery temperature control device is operated via the battery ECU 100 to cool the battery.
  • a battery temperature control device is operated via the battery ECU 100 to cool the battery.
  • Such battery cooling makes it possible to delay the progress of abnormal heat generation in the battery.
  • a signal instructing the battery ECU 100 to limit charging and discharging of the battery is output, and battery operation is restricted, thereby suppressing self-heating of the battery.
  • charge/discharge control also makes it possible to delay the progress of abnormal heat generation in the battery.
  • the battery protection process constitutes an extension process that extends the life of the battery.
  • the battery monitoring device 20 detects an abnormality in the plurality of battery cells C based on at least one of the monitoring results of each of the plurality of battery cells C and the detection result of the abnormal state of the battery. identify the cell as an abnormal cell. According to this, it is possible to limit the use of the abnormal cell and delay the progress of the abnormal heat generation phenomenon.
  • countermeasures against the abnormal heat generation phenomenon are not limited to the above-mentioned processing, and may be realized by processing other than the above-described processing. Countermeasures against the abnormal heat generation phenomenon may include, for example, turning on a warning light or sounding an alarm.
  • step S115 the processes after step S115 are processes for preventing the abnormal heat generation phenomenon from occurring.
  • step S115 the battery monitoring device 20 determines whether overcharging of the battery is detected. Overcharging of the battery can be detected, for example, by monitoring the sensor output of the voltage sensor 33. If overcharging of the battery is detected, the battery monitoring device 20 executes charging suppression processing in step S120, and returns to step S115. In this charging suppression process, charging of the battery is suppressed or the battery is discharged.
  • the battery monitoring device 20 determines in step S125 whether or not overcharging of the battery has been detected. Excessive temperature rise of the battery can be detected, for example, by monitoring the sensor output of the temperature sensor 31. When excessive temperature rise of the battery is detected, the battery monitoring device 20 performs output restriction and cooling control in step S130, and returns to step S115. Output limiting, for example, suppresses charging and discharging of a battery. In the cooling control, for example, the battery is cooled by a battery temperature control device.
  • the battery monitoring device 20 determines in step S135 whether lithium precipitation has been newly detected.
  • Lithium precipitation can be detected, for example, by monitoring the amount of increase in the amount of lithium precipitation detected by the precipitation amount detection unit 37.
  • the battery monitoring device 20 performs charging, regeneration control, and heating control in step S140, and returns to step S115.
  • charging/regeneration control for example, battery charging is suppressed.
  • heating control for example, the battery is warmed by a battery temperature control device. Note that each process performed when lithium precipitation is detected constitutes an extension process that extends the life of the battery.
  • the battery monitoring device 20 determines in step S145 whether a change in the internal resistance of the battery has been detected.
  • the internal resistance of the battery can be detected, for example, by monitoring the amount of increase in internal resistance detected by the internal resistance detection section 53.
  • the battery monitoring device 20 performs battery output restriction, temperature control, and notification of the degree of deterioration in step S150, and returns to step S115.
  • the output control for example, battery discharge is suppressed.
  • the temperature control for example, a temperature control device adjusts the battery temperature so that the battery temperature is maintained within an appropriate range.
  • the notification of the degree of deterioration the degree of deterioration of the battery is determined from the internal resistance of the battery, and the determination result of the degree of deterioration or the time for replacing the battery estimated from the determination result is notified to the outside. Note that each process performed when a change in internal resistance is detected constitutes an extension process that extends the life of the battery.
  • the battery monitoring device 20 determines in step S155 whether or not deformation of the battery has been detected. Deformation of the battery can be detected by monitoring the sensor output amount of the strain sensor 34.
  • the battery monitoring device 20 limits the battery output in step S160, and returns to step S115. In the output control, for example, charging and discharging of the battery is suppressed.
  • the battery monitoring device 20 ends the control process shown in FIG. 12.
  • the battery monitoring device 20 of this embodiment can determine the remaining capacity SOC and volumetric ratio SOH in real time. Considering this, it is desirable that the battery module BM and the battery monitoring device 20 are used as a battery unit UT, and that the battery unit UT is distributed in the market. It is desirable that the battery module BM is managed by a battery management system BMS shown in FIG. 13, for example.
  • the battery management system BMS includes a battery monitoring device 20 and a battery management device 60 attached to the battery module BM.
  • the battery management device 60 includes a performance determination section 61, a value setting section 62, and a performance notification section 63.
  • the performance determination unit 61 determines whether the battery can be used for secondary use based on the volumetric ratio SOH estimated by the SOH estimation unit 542 of the battery monitoring device 20. For example, the performance determining unit 61 determines that secondary use is possible if the volumetric ratio SOH estimated by the SOH estimating unit 542 is greater than or equal to a predetermined value, and determines that secondary use is not possible if it is less than a predetermined value. Note that the performance determination unit 61 may be configured to determine whether or not the battery can be used for secondary purposes based on a battery state other than the volumetric ratio SOH.
  • the value setting unit 62 determines whether there is an abnormality in the battery based on the volume ratio SOH estimated by the SOH estimating unit 542 of the battery monitoring device 20, and sets the residual value of the battery if there is an abnormality in the battery. .
  • the value setting unit 62 estimates the residual value of the battery to be low as the volumetric ratio SOH decreases. Note that the value setting unit 62 may set the residual value of the battery based on a battery state other than the volume ratio SOH.
  • the performance notification unit 63 determines whether the volume ratio SOH estimated by the SOH estimation unit 542 of the battery monitoring device 20 is within the allowable range of the volume ratio SOH indicated in the battery specification data, and transmits the result of this determination to an external device. Output to.
  • the performance notification unit 63 acquires battery specification data provided by a battery manufacturer, etc., and stores it in the memory. Then, for example, when the volume ratio SOH estimated by the SOH estimating unit 542 is within the allowable range shown in the specification data, the performance notification unit 63 notifies the battery seller, secondary user, etc. of this fact. . In addition, for example, if the volume ratio SOH estimated by the SOH estimating unit 542 is outside the allowable range shown in the specification data, the performance notification unit 63 notifies the battery seller that the secondary use of the battery is difficult. Notify secondary users, etc.
  • the battery monitoring device 20 and the battery monitoring method monitor factors that lead to abnormal heat generation, and prevent the occurrence of abnormal heat generation based on the monitoring results of the factors.
  • the battery monitoring device 20 and the battery monitoring method detect an abnormal state that occurs in the battery at an early stage of occurrence of the abnormal heating phenomenon, and implement countermeasures against the abnormal heating phenomenon based on the detection result of the abnormal state. According to this, it is possible to take effective heat countermeasures such as preventing the occurrence of abnormal heat generation phenomena, and even if abnormal heat generation phenomena should occur, countermeasures can be taken from the initial stage of occurrence.
  • the battery monitoring device 20 provides the following effects.
  • the monitoring module 50 of the battery monitoring device 20 monitors factors that lead to abnormal heating phenomena and detects abnormal states of the battery in parallel. In other words, the monitoring module 50 detects the abnormal state of the battery, regardless of the results of monitoring factors that lead to abnormal heat generation. According to this, for example, compared to the case where abnormal conditions are detected after monitoring factors that lead to abnormal heating phenomena, abnormal conditions can be detected earlier, so countermeasures against abnormal heating phenomena can be implemented earlier. can.
  • the monitoring module 50 performs an extension process to extend the life of the battery according to the monitoring result of the factors that cause the abnormal heat generation phenomenon. In this way, if the battery life is extended according to the results of monitoring factors that lead to abnormal heat generation, the battery life can be extended appropriately.
  • Factors that lead to the abnormal heat generation phenomenon include at least one of lithium precipitation inside the battery and internal resistance of the battery. Lithium precipitation inside a lithium ion battery and an increase in internal resistance are factors that lead to abnormal heat generation in the battery. Therefore, by monitoring lithium precipitation and internal resistance, it becomes easier to prevent abnormal battery heat generation from occurring.
  • the monitoring module 50 identifies abnormalities in the plurality of battery cells C as abnormal cells based on at least one of the monitoring results of each of the plurality of battery cells C and the detection results of abnormal states of the plurality of battery cells C. Identify. In this way, if the configuration is such that an abnormal cell can be identified from among a plurality of battery cells C, for example, the use of the abnormal cell can be restricted to prevent the occurrence of an abnormal heating phenomenon, or to prevent the abnormal heating phenomenon from progressing. It is possible to delay the
  • the monitoring module 50 is configured to be able to detect at least one of an abnormal internal pressure of the sealed container 11, an abnormal temperature of the battery, an abnormal voltage of the battery, and an abnormality of the gas in the sealed container 11 as an abnormal state of the battery.
  • the internal pressure of the closed container 11 that houses the battery, the temperature of the battery, the voltage of the battery, and the gas condition inside the closed container 11 become abnormal. Therefore, if the monitoring module 50 is configured to be able to detect at least one of the following: abnormal internal pressure in the sealed container 11, abnormal temperature in the battery, abnormal voltage in the battery, and abnormal gas in the sealed container 11, the monitoring module 50 can detect abnormal heat generation. Easier to detect in the early stages of occurrence.
  • the battery monitoring device 20 includes an ASIC circuit having an algorithm that performs at least part of monitoring factors that lead to abnormal heat generation phenomena and detecting abnormal states of the battery. According to this, monitoring of factors that lead to abnormal heat generation phenomena and detection of abnormal conditions can be realized with a simple configuration.
  • the monitoring module 50 can determine the degree of deterioration of the battery based on the results of monitoring factors that lead to abnormal heat generation, and can notify the outside of the determination result of the degree of deterioration or the battery replacement time estimated from the determination result. It is composed of If the configuration is such that the degree of deterioration of the battery is determined from the results of monitoring factors that lead to abnormal heat generation phenomena, a dedicated device for determining the degree of deterioration of the battery becomes unnecessary. This contributes to simplifying the battery monitoring device 20.
  • connection member 21 that connects the battery and the monitoring module 50 includes a flexible substrate FPC on which a part of the sensor section 30 is mounted. In this way, by mounting a part of the sensor section 30 on the flexible substrate FPC that constitutes the connection member 21, it is possible to monitor factors that lead to abnormal heat generation of the battery at a position close to the battery.
  • the precipitation amount detection unit 37 of the battery monitoring device 20 calculates an estimated value of the lithium precipitation amount based on changes in at least one of current and voltage when both ends of the lithium ion battery are short-circuited through the short circuit 371. Then, the precipitation amount detection unit 37 corrects the estimated value of the lithium precipitation amount based on the battery temperature. According to this, the influence of the battery temperature included in the estimated value of the amount of lithium precipitated can be reduced and the detection accuracy of the amount of lithium precipitated can be improved, so the reliability of the amount of precipitated amount detection section 37 can be ensured. .
  • the precipitation amount detection unit 37 corrects the estimated value of the lithium precipitation amount using the parasitic resistance value stored in the storage unit 51. According to this, the influence of parasitic impedance included in the estimated value of the amount of lithium precipitated can be reduced and the detection accuracy of the amount of lithium precipitated can be improved, so the reliability of the amount of precipitated amount detection section 37 can be ensured. .
  • the precipitation amount detection unit 37 corrects the parasitic resistance value stored in the storage unit 51 according to the battery temperature, and calculates the lithium precipitation amount using the corrected parasitic resistance value. According to this, the influence of battery temperature and parasitic impedance included in the estimated value of the amount of lithium precipitation can be reduced, and the detection accuracy of the amount of lithium precipitation can be improved.
  • the parasitic resistance value is determined by connecting the short circuit 371 to a calibration device CD having a known impedance Z before connecting it to the lithium ion battery. According to this, the parasitic resistance value of the precipitation amount detection section 37 can be determined with high accuracy. This greatly contributes to improving the accuracy of detecting the amount of lithium precipitated.
  • the battery monitoring device 20 compares a predetermined battery state estimated from the amount of lithium precipitated with a predetermined battery state estimated from other factors other than the amount of lithium precipitated, and determines whether the precipitated amount detection unit 37 is appropriate. It includes a diagnostic section 541 that diagnoses. According to this, since the reliability of the precipitation amount detection section 37 can be diagnosed by the diagnosis section 541, the reliability of the precipitation amount detection section 37 can be ensured.
  • the battery monitoring device 20 is not the same as that described above, and may be partially different from that described above. Moreover, the above-mentioned technical matters can be applied to devices and systems other than in-vehicle devices.
  • the battery monitoring device 20 detects a physical quantity that has a higher correlation with battery capacity deterioration than the battery voltage and current, and estimates the battery volume ratio SOH based on the physical quantity. In this way, if the volume ratio SOH is estimated using physical quantities that are highly correlated with battery capacity deterioration, it is necessary to avoid the influence of errors compared to the case where the volume ratio SOH is calculated from the battery current and voltage. Since it is small, the volume ratio SOH can be estimated in a short time. Therefore, according to the battery monitoring device 20 of the present invention, it is possible to grasp the battery status in a practical manner.
  • the amount of lithium precipitated and the thickness of the SEI layer are physical quantities that directly affect battery capacity deterioration. Therefore, real-time performance can be ensured by detecting the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer and determining the volume ratio SOH based on the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer.
  • the degree of cracking of the positive electrode active material inside the battery is a physical quantity that directly affects the capacity deterioration of the battery. Therefore, even if the volume ratio SOH is determined based not only on the amount of lithium precipitated or the thickness of the SEI layer but also on the degree of cracking of the positive electrode active material, the detection accuracy of the volume ratio SOH can be improved. Note that the degree of cracking of the positive electrode active material can be estimated based on the behavior of current and voltage when both ends of the lithium ion battery are short-circuited, or the sensor output of a strain sensor or an ultrasonic sensor.
  • the amount of lithium precipitated and the thickness of the SEI layer in a lithium ion battery are correlated with the behavior of current and voltage when both ends of the lithium ion battery are short-circuited. Taking this into account, the battery monitoring device 20 determines at least the amount of lithium precipitated and the thickness of the SEI layer based on changes in at least one of current and voltage when both ends of the lithium ion battery are short-circuited in the short circuit 371. Calculate one.
  • the battery monitoring device 20 corrects at least one of the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer based on the battery temperature. According to this, the influence of the battery temperature included in the estimated value of the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer can be reduced, and the detection accuracy of the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer can be improved.
  • the battery management system BMS determines whether or not the battery can be used for secondary use based on the volumetric ratio SOH estimated by the SOH estimation unit 542 of the battery monitoring device 20. According to this, when making secondary use of a battery, it becomes easier to determine which of reuse, rebuild, and recycling should be selected. This will greatly contribute to building a battery ecosystem adapted to a recycling-oriented society.
  • the battery management system BMS determines whether or not there is an abnormality in the battery based on the volume ratio SOH estimated by the SOH estimation unit 542 of the battery monitoring device 20, and if there is an abnormality in the battery, the residual value of the battery is determined. Set. This also makes it easier to decide whether to reuse, rebuild, or recycle when making secondary use of batteries, contributing to the construction of a battery ecosystem adapted to a recycling-oriented society.
  • the battery management system BMS determines whether the volume ratio SOH estimated by the SOH estimation unit 542 of the battery monitoring device 20 is within the allowable range of the volume ratio SOH indicated in the battery specification data, and confirms this determination. Output the results externally. This also makes it easier to decide whether to reuse, rebuild, or recycle when reusing batteries, greatly contributing to the construction of a battery ecosystem adapted to a recycling-oriented society.
  • the battery management system BMS is not the same as that described above, and may be partially different from that described above. Moreover, the above-mentioned technical matters can be applied to devices and systems other than in-vehicle devices.
  • the charging system BCS will be described below with reference to FIGS. 14 to 19.
  • the charging system BCS is a system that charges the battery module BM included in the battery pack 1.
  • the charging system BCS is applied to, for example, a charging station for a vehicle.
  • the charging system BCS includes a battery monitoring device 20, a battery ECU 100, a charger 120, and a charging cable CC.
  • the battery monitoring device 20 and the battery ECU 100 included in the battery pack 1 constitute a battery-side device that monitors the battery condition including the amount of lithium precipitation in the lithium ion battery.
  • the battery module BM is connected to the vehicle's power control unit PCU and motor generator MG via a switch SW2 such as a system main relay.
  • a switch SW2 such as a system main relay.
  • the battery module BM turns on the switch SW2
  • the switch SW2 is electrically connected to the motor generator MG via the power control unit PCU, and becomes capable of charging and discharging.
  • Battery ECU 100 is capable of communicating with charger 120 via communication device CE.
  • battery ECU 100 becomes communicable with charger 120, it notifies charger 120 of battery information including battery status such as the amount of lithium precipitation and remaining capacity SOC.
  • battery ECU 100 determines whether or not the battery is in a chargeable state, and notifies charger 120 of the determination result as one piece of battery information.
  • battery ECU 100 sets a CC charging current, which is a target current amount during constant current charging, and a CV charging voltage, which is a target voltage during constant voltage charging, and notifies charger 120 of these set values.
  • communication between the communication device CE and the charger 120 is performed via CAN and a communication line included in the charging cable CC.
  • the charging cable CC electrically connects the battery module BM and the charger 120.
  • the charging cable CC includes a cable, a charging connector (not shown), a control box (not shown), and the like.
  • the charger 120 is a device that charges the battery module BM.
  • the charger 120 is comprised of devices that comply with charging standards such as CHAdeMO, CCS, and GB/T.
  • a switch SW1 is provided between the charger 120 and the battery module BM to turn on/off the electrical connection between the charger 120 and the battery module BM. This switch SW1 may be provided on the charger 120 side, or may be provided on the vehicle side.
  • the charger 120 includes an information acquisition section 121, a charging determination section 122, a charging control section 123, and a charging time calculation section 124.
  • the information acquisition unit 121, the charging determination unit 122, the charging control unit 123, and the charging time calculation unit 124 are configured by, for example, a microcomputer including a processor, memory, I/O, and the like.
  • the information acquisition unit 121 acquires battery information including battery status such as the amount of lithium precipitation and remaining capacity SOC from the battery monitoring device 20 and the battery ECU 100 when charging the battery module BM. Information acquisition section 121 also acquires CC charging current and CV charging voltage from battery ECU 100.
  • the information acquisition unit 121 of this embodiment is configured to notify the outside of battery information including information indicating the amount of lithium precipitation using the notification device ND.
  • the notification device ND is composed of devices such as a display, a speaker, and a lamp, for example.
  • the charging determination unit 122 determines whether the battery module BM can be charged based on the battery information acquired by the information acquisition unit 121. For example, the charging determination unit 122 determines whether or not the battery module BM can be charged, based on the result of the determination performed by the battery ECU 100 as to whether or not the battery module BM is in a chargeable state. Note that the charging determination unit 122 may determine whether or not charging is possible based on the amount of lithium precipitation, etc. acquired by the information acquisition unit 121.
  • the charging control unit 123 charges the battery module BM based on the determination result of the charging determination unit 122.
  • the charging control unit 123 performs charging of the battery module BM when the determination result of the charging determination unit 122 indicates that the battery module BM can be charged, and the charging control unit 123 performs charging of the battery module BM when the determination result of the charging determination unit 122 indicates that the battery module BM cannot be charged. In this case, the battery module BM is not charged.
  • the charging control unit 123 of the present embodiment is configured to charge the battery module BM using a CCCV charging method in which charging is performed with a constant current and then with a constant voltage.
  • CC charging constant current charging
  • CV charging constant voltage charging
  • the charging time calculation unit 124 estimates the required charging time required for charging based on the battery status acquired by the information acquisition unit 121, and notifies the outside of the battery using the notification device ND of information indicating the estimated required charging time.
  • the charging time calculation unit 124 can be configured to estimate the required charging time, for example, using a control map that defines the relationship between the remaining amount of the battery module BM and the required charging time.
  • the notification includes the amount of time saved by the current quick charging compared to normal charging. is desirable. Further, it is preferable that the charger 120 notifies an information terminal owned by the user of the remaining time until charging is completed.
  • the charging system BCS configured as described above is required to have higher energy density and enable faster charging. Recently, attempts have been made to shorten the charging time of the battery module BM by making the charger 120 compatible with 50 kW in the CHAdeMO 1.0 specification, 400 kW in the CHAdeMO 2.0 specification, and 900 kW in the CHAdeMO 3.0 specification.
  • Charging time can be shortened by increasing charging output, but the increased charging current due to high-output charging accelerates lithium deposition on the negative electrode of the battery, which significantly impairs battery life and safety. there is a possibility.
  • the charging time will be increased accordingly, which may be inconvenient for the user. Further, the user may feel anxious or irritated if the charging time becomes longer than expected.
  • the charging system BCS of the present embodiment is configured such that the charger 120 determines whether or not the battery module BM can be charged based on the battery information acquired from the battery monitoring device 20 and the battery ECU 100.
  • each control step of the control process shown in FIG. 16 constitutes a function implementation unit that implements various functions executed by battery ECU 100.
  • battery ECU 100 determines whether charger 120 is connected in step S200. Battery ECU 100 waits until charger 120 is connected, and when charger 120 is connected, the process moves to step S210.
  • Battery ECU 100 executes initial processing in step S210.
  • the battery ECU 100 initializes flags and the like, and acquires monitoring results from the battery monitoring device 20.
  • battery ECU 100 determines whether battery module BM is in a chargeable state. For example, battery ECU 100 determines that charging is possible if the amount of lithium precipitation is within a predetermined value, and determines that charging is not possible if the amount of lithium precipitation exceeds a predetermined value. Note that the battery ECU 100 may also determine that charging is not possible when the battery is in an overcharged state or a deeply discharged state.
  • the battery ECU 100 sets the amount of charge to the battery module BM in step S230.
  • the battery ECU 100 determines the amount of charge to the battery module BM based on, for example, the remaining capacity SOC, the volume ratio SOH, etc. of the battery module BM.
  • battery ECU 100 sets the CV charging voltage in step S240.
  • the battery ECU 100 sets a voltage value recommended as the charging voltage of the battery module BM as the CV charging voltage.
  • battery ECU 100 sets the CC charging current in step S250.
  • the battery ECU 100 sets a current value recommended as the charging current for the battery module BM as the CC charging current.
  • battery ECU 100 notifies charger 120 of various settings including battery information indicating the battery state including the amount of lithium precipitation, CV charging voltage, and CC charging current, and exits from this control process.
  • the battery ECU 100 notifies the charger 120 that the battery module BM cannot be charged in step S270, and exits from this control process.
  • each control step of the control process shown in FIG. 17 constitutes a function implementation unit that implements various functions executed by charger 120.
  • charger 120 determines whether a notification issued by battery ECU 100 has been received in step S300. Charger 120 waits until receiving the notification from battery ECU 100, and upon receiving the notification from battery ECU 100, proceeds to step S310. In step S310, charger 120 determines whether battery module BM can be charged based on the notification from battery ECU 100. Note that the process in step S310 is performed by the charging determination unit 122 of the charger 120.
  • charger 120 transmits information indicating that charging to battery module BM is not possible and information indicating the amount of lithium precipitation to the outside via notification device ND in step S320. Notify the battery module BM and do not charge the battery module BM.
  • charger 120 starts CC charging in step S330.
  • the charger 120 charges the battery module BM using the CC charging current set by the battery ECU 100 as a target current amount.
  • charger 120 determines whether the voltage of battery module BM has reached a predetermined voltage in step S340. This determination process is for determining whether it is the timing to switch from CC charging to CV charging.
  • the predetermined voltage is set to, for example, the CV charging voltage.
  • the charger 120 determines in step S350 whether a notification of CC charging current setting update has been received from the battery ECU 100.
  • the battery ECU 100 periodically or irregularly executes the setting update process shown in FIG. 18 during CC charging. Specifically, as shown in FIG. 18, battery ECU 100 determines in step S500 whether the amount of lithium precipitation is greater than a predetermined threshold. This threshold value is set to a value that assumes the amount of lithium deposited when the battery is abnormal. Battery ECU 100 skips subsequent steps and exits the setting update process if the amount of lithium precipitation is less than or equal to a predetermined threshold, and proceeds to step S510 if the amount of lithium precipitation is greater than the predetermined threshold. In step S510, battery ECU 100 resets the CC charging current to be smaller than the current value. For example, battery ECU 100 resets the current value before the amount of lithium precipitation exceeds a predetermined threshold value as the CC charging current. Then, battery ECU 100 notifies charger 120 of updating the CC charging current setting in step S520.
  • a predetermined threshold is set to a value that assumes the amount of lithium deposited when the battery is abnormal. Battery ECU
  • charger 120 updates the CC charging current to the current amount notified from battery ECU 100 in step S360. That is, the charger 120 reduces the amount of constant current when the amount of lithium precipitation increases beyond a predetermined threshold during CC charging. Note that the process in step S360 is performed by the charging control unit 123 of the charger 120.
  • the charger 120 moves to step S370 and starts CV charging.
  • Charger 120 charges battery module BM using the CV charging voltage set by battery ECU 100 as a target voltage.
  • step S330 the charger 120 determines whether the current flowing through the battery module BM is less than or equal to a predetermined value, or whether the elapsed time from the start of charging the battery module BM is greater than or equal to a predetermined time. do.
  • the charger 120 continues CV charging. Furthermore, if the current flowing through the battery module BM is less than or equal to the predetermined value or the elapsed time from the start of charging exceeds the predetermined time, the charger 120 executes the present control process after executing the charge termination process in step S390. Get out. In the charging termination process, for example, the notification device ND notifies the user of the completion of charging, the amount of charging, the battery status, and the like.
  • the charging system BCS described above includes a charger 120 for a battery module BM including a lithium ion battery.
  • the charger 120 includes an information acquisition unit 121 that acquires battery information from a battery-side device, a charging determination unit 122 that determines whether or not the battery module BM can be charged based on the battery information, and a charging determination unit 122 that determines whether or not the battery module BM can be charged based on the battery information. and a charging control unit 123 that charges the battery module BM.
  • the charger 120 is configured to determine whether or not the battery module BM can be charged based on the battery information acquired from the battery-side device, it is possible to determine whether or not the battery module BM can be charged by performing preliminary charging.
  • the charging time can be shortened compared to the case where the determination is made.
  • the charging system BCS of this embodiment has the following features.
  • the charging control unit 123 of the charger 120 is configured to charge the battery module BM using a CCCV charging method in which charging is performed with a constant current and then with a constant voltage. For example, as shown in FIG. 19, the charging control unit 123 reduces the amount of constant current when the amount of lithium precipitation increases to exceed a predetermined threshold during CC charging. According to this, since the amount of lithium precipitation during CC charging is suppressed, it is possible to prevent the charging time of the battery module BM from increasing while ensuring the safety of the battery module BM.
  • the battery-side device When charging by the charger 120 is started, the battery-side device periodically determines whether the amount of lithium precipitation has increased beyond a threshold value. Then, when the amount of lithium precipitation increases beyond the threshold value, the battery side device sets the target current amount during constant current charging to a value smaller than the current current amount, and sets the target current amount to the charger 120. Notice. Upon acquiring the target current amount from the battery-side device during CC charging, the charging control unit 123 adjusts the constant current amount based on the target current amount.
  • the charger 120 side adjusts the amount of current suitable for constant current charging based on the monitoring results, it is possible to It becomes possible to control the charging rate to maximize it so that precipitation does not occur. Thereby, the waiting time due to the user's charging time can be appropriately shortened.
  • the charger 120 estimates the required charging time required for charging based on the battery state, and notifies the outside of information indicating the estimated required charging time using the notification device ND. According to this, since the user can grasp the approximate waiting time, it is possible to reduce the psychological burden on the user when charging the battery module BM.
  • the charger 120 notifies the outside of information indicating the amount of lithium precipitation using the notification device ND. In this way, if it were possible to provide users not only with information indicating the required charging time but also with information indicating the amount of lithium precipitated, users would be able to understand the safety of lithium-ion batteries, and It becomes possible to reduce the user's anxiety.
  • the charging system BCS is not the same as that described above, and may be partially different from that described above. Further, the above-mentioned technical matters can be applied to devices and systems other than in-vehicle devices.
  • lithium ion batteries lithium may precipitate when charged at low temperatures or at high speeds. As lithium precipitation progresses, an internal short circuit may occur, leading to ignition and smoke. Therefore, when reusing a storage battery including a lithium ion battery, it is desirable to understand not only the degree of deterioration but also the safety considering the degree of lithium precipitation.
  • the battery evaluation system BRS and battery evaluation method of this embodiment determine the safety of the storage battery based on the amount of lithium precipitation. Further, the battery evaluation system BRS functions as a support system that supports reuse and rebuilding of the battery module BM. The battery evaluation system BRS and battery evaluation method will be described below with reference to FIGS. 20 to 22.
  • the battery evaluation system BRS includes a battery monitoring device 20 as a battery monitoring unit that monitors the battery condition of the battery module BM, and an evaluation device 130 that evaluates the battery module BM.
  • the battery monitoring device 20 is basically configured in the same manner as described above.
  • the battery monitoring device 20 is configured to be able to calculate the amount of lithium precipitation in the lithium ion battery included in the battery module BM as one index indicating the battery state.
  • the battery monitoring device 20 is capable of outputting battery status information, etc. including the monitoring results of the battery status including the amount of lithium precipitation to the outside by using the wireless communication unit 52 of the monitoring module 50.
  • this battery state information includes battery type information indicating the use of the battery module BM, usage history of the battery module BM, and the like.
  • the battery monitoring device 20 may be configured to be able to output battery status information and the like to the outside using a communication device other than the wireless communication unit 52 of the monitoring module 50.
  • the evaluation device 130 is connected via a wired or wireless communication network to the battery monitoring device 20, a data center where market information on reused batteries is stored, and information terminals UA and UB owned by users, sellers, secondary users, etc. , UC, etc. Evaluation device 130 acquires battery status information from battery monitoring device 20 and evaluates battery module BM based on the battery status information.
  • the evaluation device 130 of this embodiment includes a safety determination section 131, a value calculation section 132, a usage proposal section 133, a reuse determination section 134, and an information output section 135.
  • the safety determination unit 131 determines the safety of the battery module BM based on the amount of lithium deposited in the lithium ion battery included in the battery module BM.
  • the safety determining unit 131 determines that the smaller the amount of lithium precipitated, the higher the safety, and determines that the larger the amount of lithium precipitated, the lower the safety. If the battery module BM contains even one unsafe lithium battery, the safety of the battery module BM will be impaired. Therefore, the safety determination unit 131 can rank the safety of each of the plurality of lithium ion batteries included in the battery module BM based on the amount of lithium precipitated.
  • the value calculation unit 132 calculates the value of the battery module BM, taking into account the safety determination result of the battery module BM.
  • the value calculation unit 132 calculates the value on the assumption that, for example, a battery module BM with higher safety is higher in price than a battery module BM with lower safety.
  • the value calculation unit 132 acquires the deterioration state based on the volume ratio SOH, safety based on the amount of lithium precipitation, battery form information including usage, and usage history from the battery monitoring device 20, Obtain market buying and selling information for reused batteries from the data center. Then, the value calculation unit 132 calculates the purchase price of the battery module BM based on the deterioration state, safety, battery type information, usage history, and market trading information. For example, the value calculation unit 132 refers to a map that associates the deterioration state, safety, battery type information, usage history, market trading information, and purchase price of the battery module BM, and calculates the information acquired from the battery monitoring device 20 and the data center. The purchase price of the battery module BM is calculated based on. Note that the value calculation unit 132 may be configured to calculate the selling price of the battery module BM.
  • the usage proposal unit 133 proposes transitional usage of the battery module BM when reusing it, taking into account the safety determination result of the battery module BM. For example, as shown in FIG. 21, the usage proposal unit 133 proposes a recommended usage for reusing the battery module BM based on the deterioration state, safety, battery type information, and usage history. For example, the usage proposal unit 133 refers to a map that associates the deterioration state, safety, battery type information, usage history, and usage at the time of reuse, and based on the information acquired from the battery monitoring device 20, reuses the battery module BM. Find the recommended usage of the time.
  • the reuse determining unit 134 determines whether or not a lithium ion battery can be reused, taking into consideration the safety of each of the plurality of lithium ion batteries that constitute the battery module BM. For example, the reuse determination unit 134 determines that the material can be reused if the amount of lithium precipitated is less than or equal to a predetermined value, and determines that the material cannot be reused if the amount of lithium precipitated exceeds the predetermined value.
  • the information output unit 135 takes into account the safety of the lithium-ion battery and provides information suitable for different uses of the battery, as shown in FIG. Outputs the combination of lithium-ion batteries as rebuild information.
  • the optimal combination of lithium ion batteries may differ depending on how the battery is used after rebuilding. For this reason, it is desirable that the information output unit 135 outputs a combination according to the usage mode of the battery after the rebuild to the rebuild system RS that manufactures the rebuild battery. For example, if the battery after rebuilding is to be used for a long period of time, such as a stationary type, the information output unit 135 outputs a combination that provides long life and high safety as rebuild information. Further, for example, if the rebuilt battery is to be used for a short period of time, the information output unit 135 outputs a combination that emphasizes matters other than lifespan as rebuild information.
  • the battery evaluation system BRS and battery evaluation method described above monitor the battery condition of the battery module BM and evaluate the battery module BM based on battery condition information including the monitoring result of the battery condition.
  • the battery monitoring device 20 calculates the amount of lithium precipitation in the lithium ion battery as one index indicating the battery condition.
  • Evaluation device 130 determines the safety of battery module BM based on the amount of lithium precipitation. According to this, since an index related to the safety of the battery module BM, such as the lithium precipitation state, is determined, it is possible to appropriately perform an evaluation including whether safety requirements are met.
  • the battery evaluation system BRS and battery evaluation method of this embodiment have the following features.
  • the evaluation device 130 includes a value calculation unit 132 that calculates the value of the battery module BM by taking into consideration the safety determination result of the battery module BM. According to this, the appropriate value of the battery module BM can be provided to the user as information.
  • the evaluation device 130 includes a usage proposal unit 133 that takes into consideration the safety determination result of the battery module BM and proposes a usage when reusing the battery module BM. According to this, the appropriate use of the battery module BM can be provided to the user as information.
  • the evaluation device 130 ranks the safety of each of the plurality of lithium ion batteries included in the battery module BM based on the amount of lithium precipitation. According to this, it is possible to provide the user with information about the proper state of the plurality of lithium ion batteries that constitute the battery module BM.
  • the evaluation device 130 includes a reuse determination unit 134 that determines whether or not a lithium ion battery can be reused, taking into account the safety of each of the plurality of lithium ion batteries. According to this, even if the battery module BM as a whole cannot be reused, the highly safe lithium ion battery in the battery module BM can be easily reused.
  • the evaluation device 130 takes into account the safety of the lithium ion batteries and uses the battery for another purpose. Outputs a suitable combination of lithium-ion batteries as rebuild information. According to this, even if the entire battery module BM cannot be reused, it becomes easy to construct another storage battery using the highly safe lithium ion battery in the battery module BM and reuse it.
  • the battery status information includes at least one of the usage, usage history, and deterioration state of the lithium ion battery. In this way, if the battery module BM is configured to be evaluated using various information, it becomes possible to evaluate the battery module BM from multiple aspects.
  • the battery evaluation system BRS and the battery evaluation method are not the same as those described above, and may partially differ from those described above. Moreover, the above-mentioned technical matters can be applied to devices and systems other than in-vehicle devices.
  • the manufacturing process up to mounting the battery pack 1 on a vehicle will be described with reference to FIG. 23.
  • the battery pack 1 is mounted on a vehicle through the steps of manufacturing the battery cell C, manufacturing the battery module BM, manufacturing the battery pack 1, and assembling it into the vehicle.
  • an inspection device performs an external appearance inspection, a foreign object inspection, a battery characteristic inspection, etc. of the battery cell C alone.
  • lithium ions may be reduced and deposited at the negative electrode.
  • the lithium ions released from the positive electrode active material cannot fully enter the negative electrode active material, and the negative electrode surface It is easy to precipitate.
  • the amount of lithium ions contributing to battery reactions decreases, which may lead to a decrease in capacity or an internal short circuit.
  • the battery monitoring device 20 is attached to the battery module BM. This allows the battery monitoring device 20 to monitor the amount of lithium precipitated, etc. at the manufacturing stage of the battery module BM.
  • pack assembly is performed in which the assembled battery modules BM are housed in the airtight container 11. In this step, tests such as continuity confirmation are performed as appropriate.
  • the battery pack 1 is assembled into the vehicle and a vehicle inspection is performed. During vehicle inspections, we will check continuity with onboard equipment. Thereafter, the vehicle equipped with the battery pack 1 is shipped from the factory to the user.
  • the battery monitoring device 20 includes a precipitation amount detection section 37 that calculates the amount of lithium precipitation using the output of a sensor installed in the battery module BM, and a temporal change in the amount of lithium precipitation. and a storage unit 51 that stores this as one of the battery usage histories.
  • the battery monitoring device 20 stores, for example, the amount of lithium precipitation etc. as one of the usage history in the storage unit 51, which is a storage medium, when the user drives the vehicle. Further, the battery monitoring device 20 stores the amount of lithium precipitated in the manufacturing process of the battery module BM, the manufacturing process of the battery pack 1, the vehicle assembly process, etc. in the storage unit 51 or an external storage device as one of the manufacturing history. .
  • the battery monitoring device 20 detects the lithium ion battery based on the usage history stored in the storage unit 51 and the manufacturing history stored in the storage unit 51 or an external storage device. It includes an abnormality identifying section 544 that identifies the cause of the abnormality.
  • the abnormality identifying unit 544 uses the manufacturing history as reference data and compares the manufacturing history with the usage history to identify the time when an abnormality occurs in the lithium ion battery, and verifies the battery condition before and after the occurrence time. , to identify the cause of abnormalities in lithium-ion batteries. For example, as shown in FIG. 25, the abnormality identification unit 544 identifies the timing at which the amount of lithium precipitation increases as the timing at which an abnormality occurs in the lithium ion battery.
  • the battery monitoring device 20 of this embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the same configuration or equivalent configuration as the first embodiment.
  • the battery monitoring device 20 of this embodiment has the following features.
  • the battery monitoring device 20 includes a storage unit 51 that stores changes in the amount of lithium precipitated over time as one of the usage history or manufacturing history of the lithium ion battery.
  • the amount of lithium precipitated can be appropriately detected nondestructively and in a short time, and the state of lithium precipitation can be inspected.
  • a sensor for detecting lithium precipitation is installed in the battery module BM, the state of lithium precipitation can be detected regardless of time or place.
  • the temporal change in the amount of lithium precipitated in the storage unit 51 as one of the usage history or manufacturing history of the lithium ion battery, it is possible to clearly grasp when lithium is precipitated. This has the advantage of making it clear who is responsible for lithium deposition.
  • the battery monitoring device 20 also includes an abnormality identifying unit 544 that identifies the cause of the abnormality in the lithium ion battery based on the usage history and the manufacturing history of the lithium ion battery when an abnormality occurs in the lithium ion battery. Equipped with. In this way, if the causes of abnormalities in lithium-ion batteries can be identified based on historical information, including not only the usage history but also the manufacturing history, it will be possible to investigate the causes of abnormalities not only at the usage stage. , can be traced back to the manufacturing stage. This greatly contributes to clarifying where responsibility lies.
  • the battery monitoring device 20 of the second embodiment is not the same as that described above, and may partially differ from that described above. Further, the technical matters described in the second embodiment can be applied to devices and systems other than on-vehicle devices.
  • the large-capacity power storage system BSS includes a storage container SC, a plurality of battery modules BM, an air blower CM, a heater device HM, a battery management unit BMU, and the like.
  • the plurality of battery modules BM are storage batteries each including a lithium ion battery.
  • a sensor section 30 is installed in each of the plurality of battery modules BM. This sensor section 30 is configured similarly to that described in the first embodiment.
  • the storage container SC is a container that stores a plurality of battery modules BM.
  • the storage container SC is appropriately provided with openings to ensure ventilation.
  • the storage container SC is provided with a blower device CM and a heater device HM.
  • the air blower CM is a cooling element for the battery module BM and generates an airflow inside the storage container SC.
  • the air blower CM may be configured as a type of device that sucks air into the inside of the storage container SC, or may be configured as a type of device that forces air into the inside of the storage container SC.
  • the operation of the air blower CM is controlled according to a control signal from a battery control device 140, which will be described later.
  • the heater device HM is a heating element for the battery module BM, and is configured to include a heating element that generates heat when energized.
  • the heater device HM may be configured to directly heat the battery module BM, or may be configured to indirectly heat the battery module BM.
  • the operation of the air blower CM is controlled according to a control signal from a battery control device 140, which will be described later.
  • the battery management unit BMU manages a plurality of battery modules BM.
  • the battery management unit BMU includes a sensor section 30 that monitors the battery condition including the amount of lithium precipitated in the lithium ion battery, and a battery control device 140 that performs charging control of the plurality of battery modules BM.
  • the battery control device 140 performs charging control of the plurality of battery modules BM based on the battery status monitored by the sensor unit 30.
  • the battery control device 140 charges the plurality of battery modules BM using, for example, electric power obtained from solar power generation or the like or electric power during a time period when electricity costs are low.
  • the battery control device 140 is connected to a notification device ND.
  • the battery control device 140 is configured to notify the outside of the battery state and the like monitored by the sensor unit 30 using a notification device ND.
  • lithium tends to precipitate in situations such as low-temperature charging, large-capacity charging, and overcharging.
  • Lithium precipitation reduces the available lithium ions inside the battery, causing a rapid decrease in battery capacity. Further, if lithium precipitation continues, it may cause an internal short circuit, which in the worst case may lead to thermal runaway of the battery.
  • the power stored in the battery is used as the power source, and the battery is heated by a heating element such as a heater device HM. It is possible to raise the temperature.
  • the above method is a control method that focuses only on battery temperature, and depending on the charge/discharge rate of the battery, it may not necessarily be necessary to raise the temperature of the battery. Furthermore, if only the temperature of the battery is focused, the temperature of the battery may be controlled excessively, and as a result, the electric power stored in the battery may be used excessively. Furthermore, in the case of large-scale power storage equipment such as the large-capacity power storage system BSS, the temperature distribution of the battery is complicated, making it difficult to appropriately grasp the temperature of the battery. In addition, it is difficult to detect battery failures such as internal short circuits at an early stage using only temperature information on lithium-ion batteries. Downtime may occur. Note that the charge/discharge rate is the speed of charging and discharging.
  • the battery control device 140 heats the lithium ion battery according to the amount of lithium precipitated during charging control. Note that lithium precipitation may occur other than during charge control. For this reason, it is desirable that the battery control device 140 not only perform charging control but also heat the lithium ion battery according to the amount of lithium precipitated.
  • the battery control device 140 starts energizing the heater device HM to heat the battery module BM.
  • the amount of lithium precipitated decreases by heating the battery module BM.
  • the battery control device 140 stops energizing the heater device HM and stops heating the battery module BM.
  • lithium precipitation occurs not only during low-temperature charging but also under conditions such as large-capacity charging and overcharging.
  • the battery temperature of the battery module BM may be high to some extent.
  • the battery control device 140 may be configured to heat the lithium ion battery according to the amount of lithium precipitation and the temperature of the battery module BM. For example, as shown in FIG. 31, the battery control device 140 controls the heater device HM when the amount of lithium precipitation increases beyond the first precipitation threshold Hi and the battery temperature of the battery module BM becomes equal to or lower than a predetermined low temperature threshold.
  • the battery module BM may be heated by supplying current to the battery module BM.
  • the battery control device 140 limits charging and discharging of the battery module BM, and controls the notification device ND. It is designed to notify external parties of battery abnormalities.
  • the period from when the battery's volumetric ratio SOH decreases to a certain extent due to deterioration until the amount of lithium precipitated reaches an amount that causes an internal short circuit in the battery is required. It is recommended to replace the battery at the same time.
  • the battery control device 140 of the present embodiment estimates the desired battery replacement period from the change in the volume ratio SOH and the change in the amount of lithium precipitation output by the sensor unit 30, and sets the battery replacement period to the recommended period.
  • the information is notified to the outside by the notification device ND. According to this, businesses and the like can know the recommended period for battery replacement, making it possible to reduce downtime due to system failures including maintenance and battery failures.
  • the battery management unit BMU of the present embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the same configuration or equivalent configuration as the first embodiment.
  • the battery management unit BMU of this embodiment has the following features.
  • the battery management unit BMU heats the battery module BM with the heater device HM that raises the temperature of the battery module BM. According to this, the lithium ion battery is heated at the timing when the amount of lithium precipitated increases, and the increase in the amount of lithium precipitated is appropriately suppressed, so that the lithium ion battery can be used in a safe and highly efficient manner.
  • the battery management unit of the present invention is suitable for large-scale power storage facilities where temperature distribution tends to expand.
  • the sensor section 30 includes a temperature sensor 31 that detects the battery temperature of the lithium ion battery.
  • Battery control device 140 may be configured to heat battery module BM with heater device HM when the amount of lithium precipitation increases beyond a predetermined threshold and the battery temperature falls below a predetermined low temperature threshold. This also allows the lithium ion battery to be used in a safe and highly efficient manner.
  • the battery management unit BMU of the large-capacity power storage system BSS has been described in detail, but the battery management unit BMU is not the same as that described above, and may be partially different from that described above. .
  • the battery management unit BMU can be used, for example, for power management of a mobile object such as a vehicle.
  • the heating element is configured by the heater device HM, but the heating element is not limited to this, and the heating element may be configured by a load device around the battery. Further, the heating element may be heated by power supplied from a source other than the battery module BM.
  • the precipitation amount detection unit 37 calculates the amount of lithium precipitation by referring to a control map that defines the correlation between the amount of lithium precipitation, the charging rate, and the battery temperature, as shown in FIG. 33, for example. It may be as follows. This also applies to embodiments other than this embodiment.
  • Lithium-ion batteries also contain toxic and flammable chemicals, so they must be transported safely.
  • international regulations stipulate packaging standards for transportation by air depending on the lithium content.
  • Assembled batteries such as those used in electric vehicles have a high lithium content and are legally difficult to transport by air, so they are generally transported by sea by ship.
  • sea transportation takes a long time. For example, during the summer, transportation may take a long time under high temperature and high humidity conditions, and during the winter, transportation may take a long time under low temperature conditions. Under such stress environments, once a lithium-ion battery goes into an unsafe state, it becomes difficult to control and there is a risk of damage to other cargo or passengers, so lithium-ion batteries should not be used. It is important to monitor safety conditions.
  • the chemical reaction that causes the lithium ion battery to become unsafe is a chain reaction of exothermic reactions, and when the gas sensor 35 is used to detect an unsafe event in the battery as in the above method, the point at which gas ejects from the lithium ion battery is The chain reaction has already begun. Since the chain reaction proceeds rapidly, it is difficult to deactivate the lithium ion battery at such a point. Additionally, the ejected gas is harmful and may cause damage to cargo and passengers.
  • the battery transport device BSC of the present embodiment monitors factors that lead to abnormal heat generation phenomenon in which the temperature of the battery continues to rise unintentionally, and based on the monitoring results, detects the initial stage of occurrence of abnormal heat generation phenomenon. It is configured to be able to detect abnormal conditions occurring in the battery.
  • the battery transport device BSC includes a storage container SC that accommodates a plurality of battery modules BM, a sensor section 30A that detects the battery states of the plurality of battery modules BM, and an abnormality detection section 150.
  • the sensor section 30A includes a humidity sensor HS and an acceleration sensor GS in addition to the temperature sensor 31, gas sensor 35, and precipitation amount detection section 37 described in the first embodiment.
  • the humidity sensor HS is installed inside the storage container SC to detect the humidity inside the storage container SC.
  • the acceleration sensor GS is set in the storage container SC and detects vibrations and shocks applied to the storage container SC. Note that the sensor section 30A may include other sensors.
  • the sensor unit 30A of this embodiment includes a wireless communication device (not shown) for wireless communication with the abnormality detection unit 150.
  • the sensor section 30A may include a communication device for wired communication with the abnormality detection section 150.
  • the abnormality detection unit 150 prevents the occurrence of an abnormal heating phenomenon based on the monitoring results of factors that lead to the abnormal heating phenomenon, and also detects an abnormal state that occurs in the battery at the initial stage of the occurrence of the abnormal heating phenomenon, and detects the abnormal state. Based on the results, implement countermeasures against abnormal heating phenomena.
  • the abnormality detection unit 150 is configured similarly to the monitoring module 50 described in the first embodiment. That is, the abnormality detection section 150 includes a storage section 51, a wireless communication section 52, an internal resistance detection section 53, a monitoring IC 54, and the like.
  • the abnormality detection unit 150 executes the control process shown in FIG. 12 described in the first embodiment in order to prevent and early detect abnormal heat generation phenomena. In addition, the abnormality detection unit 150 performs the external notification process, battery protection process, etc. described in the first embodiment as a countermeasure against the abnormal heat generation phenomenon.
  • a signal indicating the occurrence of the abnormal heat generation phenomenon is output to the notification device ND, and the occurrence of the abnormal heat generation phenomenon is notified to the outside via the notification device ND.
  • this external notification process for example, at least one of the sensor outputs of the temperature sensor 31, the humidity sensor HS, the acceleration sensor GS, and the position information of the battery module BM in which the abnormal heat generation phenomenon has occurred is notified to the outside. is desirable. The reason is that it becomes easier to determine who is responsible for the occurrence of abnormal heat generation.
  • the position information of the battery module BM for example, information specified based on the radio wave intensity of the signal emitted by the sensor section 30A can be used.
  • the battery transportation device BSC of the present embodiment can obtain the same effects as the first embodiment from the common configuration or equivalent configuration to the first embodiment.
  • the battery transportation device BSC of this embodiment has the following features.
  • the battery transport device BSC includes a storage container SC, a factor monitoring unit that monitors factors that lead to an abnormal heat generation phenomenon in which the temperature of the battery continues to rise unintentionally, and an abnormality detection unit 150 that detects abnormalities in the battery. , is provided.
  • the abnormality detection unit 150 prevents the occurrence of abnormal heat generation based on the monitoring results of the factor monitoring unit, detects an abnormal state that occurs in the battery at the initial stage of abnormal heat generation, and detects the abnormal state detection result.
  • Implement countermeasures against abnormal heating phenomena based on the following. According to this, when transporting batteries, effective heat countermeasures should be taken to prevent abnormal heat generation from occurring, and even if abnormal heat generation occurs, measures should be taken from the initial stage of occurrence. be able to.
  • the battery transport device BSC has been described in detail, but the battery transport device BSC is not the same as that described above, and may partially differ from that described above. Furthermore, the technical matters described in the fourth embodiment can be applied to devices and systems other than the battery transportation device BSC.
  • safety evaluation of the battery module BM based on the amount of lithium precipitation is essential, but measures against abnormal heat generation of the battery, for example, are not essential.
  • the battery evaluation system BRS and the battery evaluation method only need to carry out safety evaluation based on at least the amount of lithium precipitated, including value calculation, application proposal, safety ranking, reusability, It is not essential to determine the optimal combination depending on the application.
  • the battery condition information only needs to include at least information regarding the amount of lithium precipitation, and does not need to include deterioration information such as the volumetric ratio SOH, the purpose of the battery module BM, the usage history of the battery module BM, etc. .
  • the evaluation target of the above-mentioned battery evaluation system BRS and battery evaluation method is not limited to an on-vehicle battery mounted on a vehicle.
  • the battery evaluation system BRS and the battery evaluation method can also be used, for example, to evaluate stationary storage batteries and portable storage batteries.
  • the battery monitoring device 20 described above includes a flexible printed circuit board (FPC) or an ASIC circuit, it is not limited thereto.
  • the flexible substrate FPC and ASIC circuit are not essential components of the battery monitoring device 20.
  • the battery monitoring device 20 corrects the estimated value of the amount of lithium precipitation based on the battery temperature or parasitic resistance value, but this need not be the case.
  • the battery monitoring device 20 compares a predetermined battery state estimated from the amount of lithium precipitated with a predetermined battery state estimated from other factors to determine the suitability of the precipitated amount detection unit 37. Although it is preferable that the device be configured to diagnose, it is not necessary.
  • the volume ratio SOH is estimated based on the amount of lithium precipitation and the thickness of the SEI layer of the battery, but the volume ratio SOH can also be estimated based on other physical quantities. It's okay.
  • the battery monitoring device 20 may, for example, detect a deterioration state including a crack in the positive electrode of the battery, and calculate the volume ratio SOH based on the deterioration state.
  • the battery monitoring device 20 can configure a battery management system BMS that manages the battery module BM together with the battery management device 60, but this does not have to be the case. This also applies to the charging system BCS and battery evaluation system BRS. Note that the battery evaluation system BRS may be configured as one functional unit in the battery management system BMS.
  • the monitoring target of the battery monitoring device 20 is not limited to the in-vehicle battery installed in the vehicle.
  • the battery monitoring device 20 can also be used as a device for monitoring stationary storage batteries and portable storage batteries, for example.
  • the battery monitoring device 20 basically monitors lithium ion batteries, but is not limited to this, and can also monitor any battery that may pose the same problem as a lithium ion battery. Note that the battery to be monitored by the battery monitoring device 20 does not have to be one in which a plurality of battery cells C are modularized.
  • the battery monitoring device 20 may be connected to the battery ECU 100 by wire instead of wirelessly.
  • the battery monitoring device 20 is not limited to being completely the same as that described above, and may be partially different from that described above.
  • the control unit and its method of the present disclosure are implemented in a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. Good too.
  • the controller and techniques of the present disclosure may be implemented in a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and the method thereof according to the present disclosure are implemented by a control unit configured by a combination of a processor and memory programmed to execute one or more functions, and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented with one or more dedicated computers.
  • the computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.
  • the present disclosure includes the following aspects.
  • a battery evaluation system for evaluating storage batteries (BM) including lithium ion batteries a battery monitoring unit (20) that monitors the battery state of the storage battery; an evaluation device (130) that acquires battery status information including a monitoring result of the battery status from the battery monitoring unit and evaluates the storage battery based on the battery status information;
  • the battery monitoring unit is configured to be able to calculate the amount of lithium precipitated in the lithium ion battery as one index indicating the battery condition,
  • the evaluation device is a battery evaluation system that determines the safety of the storage battery based on the amount of lithium precipitation.
  • the evaluation device includes a value calculation unit (132) that calculates the value of the storage battery, taking into account the safety determination result of the storage battery.
  • the evaluation device includes a use proposal unit (133) that proposes a use for reusing the storage battery, taking into account a determination result of the safety of the storage battery. .
  • the evaluation device includes a reuse determination unit (134) that determines whether or not the lithium ion battery can be reused, taking into consideration the safety of each of the lithium ion batteries.
  • the battery evaluation system according to any one of the above.
  • the evaluation device When recombining the reusable lithium ion battery to rebuild a different battery, the evaluation device considers the safety of the lithium ion battery and evaluates the lithium ion battery that is suitable for the use of the different battery.
  • the battery evaluation system according to any one of the first to fifth aspects, comprising an information output unit (135) that outputs the combination as rebuild information.
  • the battery condition information includes at least one of the usage, usage history, and deterioration state of the lithium ion battery in addition to the amount of lithium precipitation. Described battery evaluation system.
  • a battery evaluation method for evaluating storage batteries (BM) including lithium ion batteries comprising: monitoring the battery condition of the storage battery; acquiring battery status information including monitoring results of the battery status, and evaluating the storage battery based on the battery status information; In monitoring the battery condition, the amount of lithium precipitated in the lithium ion battery is calculated as one index indicating the battery condition, In evaluating the storage battery, the safety of the storage battery is determined based on the amount of lithium precipitation.

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Abstract

電池評価システム(BRS)は、リチウムイオン電池を含む蓄電池(BM)を評価するシステムである。電池評価システムは、蓄電池の電池状態を監視する電池監視部(20)と、電池監視部から電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、電池状態情報に基づいて蓄電池を評価する評価装置(130)と、を備える。電池監視部は、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、電池状態を示す1つの指標として算出可能に構成されている。評価装置は、リチウム析出量に基づいて蓄電池の安全性を判定する。

Description

電池評価システム、電池評価方法 関連出願への相互参照
 本出願は、2022年6月29日に出願された日本特許出願番号2022-104709号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
 本開示は、リチウムイオン電池を含む蓄電池を評価する電池評価システムおよび電池評価方法に関する。
 従来、バッテリ再利用支援システムとして、リチウムイオン電池を含む蓄電池の劣化状態を把握し、その劣化レベルに応じた再利用用途、売渡額、売渡単位をユーザに通知するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2020-38522号公報
 しかしながら、特許文献1では、リチウムイオン電池の劣化状態に着目して蓄電池を評価しているものの、リチウム析出状態といった安全性に関わる指標を判定していないので、安全性の要求を満たさない電池に高い評価を付けてしまう虞がある。
 本開示は、リチウムイオン電池を適切に評価可能な電池評価システムおよび電池評価方法を提供することを目的とする。
 本開示の1つの観点によれば、
 電池評価システムは、リチウムイオン電池を含む蓄電池を評価するものであって、
 蓄電池の電池状態を監視する電池監視部と、
 電池監視部から電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、電池状態情報に基づいて蓄電池を評価する評価装置と、を備え、
 電池監視部は、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、電池状態を示す1つの指標として算出可能に構成されており、
 評価装置は、リチウム析出量に基づいて蓄電池の安全性を判定する。
 本開示の別の観点によれば、
 電池評価方法は、リチウムイオン電池を含む蓄電池を評価するものであって、
 蓄電池の電池状態を監視することと、
 電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、電池状態情報に基づいて蓄電池を評価することと、を含み、
 電池状態を監視することでは、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、電池状態を示す1つの指標として算出し、
 蓄電池を評価することでは、リチウム析出量に基づいて蓄電池の安全性を判定する。
 これらによると、リチウム析出状態といった蓄電池の安全性に関わる指標を判定しているので、安全性の要求を満たすか否かを含め評価を適切に行うことが可能となる。
 なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態に係る電池監視装置が適用された電池パックを示す模式図である。 リチウムイオン電池を説明するための説明図である。 電池監視装置を含むバッテリマネージメントユニットの概略構成図である。 電池監視装置を説明するための説明図である。 電池監視装置に含まれる析出量検出部を説明するための説明図である。 リチウム析出量の算出方法を説明するための説明図である。 寄生抵抗値の求め方を説明するための説明図である。 リチウム析出量の算出の流れを説明するための説明図である。 診断部による析出量検出部の診断を説明するための説明図である。 電池の容積率SOHの算出方法を説明するための説明図である。 異常発熱現象の発生前後における各種センサの出力変化を示すタイミングチャートである。 電池監視装置が実行する制御処理の流れを説明するための説明図である。 電池監視装置を含む電池管理システムの概略構成図である。 電池監視装置を含む充電システムの概略構成図である。 第1実施形態の比較例となる充電システムでの電池モジュールの充電時における電流、電圧を説明するための説明図である。 電池モジュールの充電開始時に電池監視装置が実行する制御処理の流れを説明するための説明図である。 充電器が実行する制御処理の流れを説明するための説明図である。 電池モジュールの充電中に電池監視装置が実行する制御処理の流れを説明するための説明図である。 第1実施形態の充電システムでの電池モジュールの充電時における電流、電圧を説明するための説明図である。 電池評価システムの概略構成図である。 電池評価システムによる電池モジュールの価値算定および用途提案を説明明するための概略的なブロック図である。 電池評価システムが生成するリビルド情報を説明するための説明図である。 電池パックを車両に搭載するまでの製造過程を説明するための説明図である。 第2実施形態に係る電池監視装置の一部の機能を説明するための説明図である。 リチウムイオン電池のリチウムが析出した時期を説明するための説明図である。 第3実施形態に係る大容量蓄電システムの概略構成図である。 大容量蓄電システムの内部構成を説明するための説明図である。 大容量蓄電システムの概略的なシステム構成図である。 第3実施形態の比較例となる大容量蓄電システムの温度制御を説明するための説明図である。 第3実施形態に係る大容量蓄電システムの温度制御を説明するための説明図である。 温度制御の変形例を説明するための説明図である。 電池交換に適した時期を説明するための説明図である。 充電レートおよび温度とリチウム析出量との関係を説明するための説明図である。 第4実施形態に係る電池輸送機器の概略構成図である。 電池輸送機器の概略的なシステム構成図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
 (第1実施形態)
 本実施形態では、まず、高圧バッテリである電池パック1を搭載した車両のバッテリマネージメントユニット(以下、BMUとも呼ぶ)に本開示の電池監視装置20および電池監視方法を適用した例について、図1~図13を参照しつつ説明する。その後に、本実施形態では、電池監視装置20を含む充電システムBCSおよび電池評価システムBRSについて説明する。
 BMUは、図1に示す電池パック1を備える。電池パック1は、外殻を構成する密閉容器11を備え、当該密閉容器11の内側に、複数の電池モジュールBM、電池監視装置20、電池ECU100が収容されたものである。密閉容器11には、その内部の圧力が高まった際に、内側にあるガスを外部に排気するための高圧保護バルブHPVが設けられている。電池パック1は、図示しない温調機器によって各電池モジュールBMを適温に調整される。
 複数の電池モジュールBMは、図示しない車両走行用に電動機等の電気機器に接続され、当該電気機器に電力を供給する電源である。複数の電池モジュールBMは、電気的に直列的に接続されている。また、複数の電池モジュールBMは、複数の電池セルCを電気的に直列に接続した組電池である。なお、本実施形態では、3つの電池モジュールBMを備える電池パック1を例示したが、電池モジュールBMの数はこれに限定されず、任意の数とすることができる。電池モジュールBMを構成する電池セルCの数についても任意の数とすることができる。なお、電池モジュールBMは、一部が電気的に並列に接続されていてもよい。以下では、電池セルCや電池モジュールBMのことを単に電池と呼ぶことがある。なお、本実施形態の電池モジュールBMは、リチウムイオン電池を含む蓄電池である。
 電池セルCは、充放電可能な二次電池である。電池セルCは、リチウムイオン電池で構成されている。リチウムイオン電池は、例えば、図2に示すように、正極剤としてリン酸鉄リチウムLFPやニッケル・マンガン・コバルトNMCが採用され、負極剤として黒鉛が採用されたもので構成される。また、リチウムイオン電池は、例えば、正極側集電体がアルミニウムで構成され、負極側集電体が銅で構成されている。このように構成されるリチウムイオン電池は、優れた充放電のサイクル特性を有する一方で、電極電位がリチウムの析出電位に非常に近く、充電状態においてリチウムが析出し易い特徴がある。
 図3に示すように、電池監視装置20は、接続部材21を介して各電池モジュールBMそれぞれに電気的に接続されている。接続部材21には、配線パターンが印刷されたフレキシブル基板FPCが含まれている。電池監視装置20は、各電池モジュールBMと同数のセンサ部30A、30B、30Cと、各電池モジュールBMと同数の監視モジュール50A、50B、50Cを備える。各センサ部30A、30B、30Cは、基本構成が同じであるため、個別に説明するのではなく、センサ部30としてまとめて説明する。また、各監視モジュール50A、50B、50Cは、基本構成が同じであるため、個別に説明するのではなく、監視モジュール50としてまとめて説明する。
 センサ部30は、各電池モジュールBMの電池状態を検出する。図4に示すように、センサ部30は、温度センサ31、電流センサ32、電圧センサ33、歪センサ34、ガスセンサ35、パック内圧センサ36、析出量検出部37、被膜検出部38を含んでいる。センサ部30を構成する各種センサは、少なくとも一部がフレキシブル基板FPCに実装されている。なお、センサ部30を構成する各種センサ全てが、フレキシブル基板FPCに実装されている必要はない。但し、温度センサ31、歪センサ34、ガスセンサ35は、電池セルCの近くにある方がよいので、フレキシブル基板FPCに実装することが望ましい。
 温度センサ31は、リチウムイオン電池の電池温度を検出するセンサである。温度センサ31は、図1に示すように、フレキシブル基板FPCに対して複数実装されている。フレキシブル基板FPCには、電池モジュールBMを構成する全てのリチウムイオン電池の電池温度が把握可能なように、電池セルCと同数または電池セルCよりも若干少ない数の温度センサ31が実装されている。なお、電池温度は、電池セルCの内部インピーダンスの測定結果から推定するようになっていてもよい。この場合、電池温度を推定する手段が温度センサ31としての機能を果たす。
 電流センサ32は、電池モジュールBMを流れる電流を検出するセンサである。各電池モジュールBMが電気的に直列に接続されている場合、電流センサ32は、電池パック1に1つあれば充分である。
 電圧センサ33は、各電池セルCのセル電圧の検出機能に加えて、電池モジュールBMの電圧をブロック電圧として検出可能になっている。電圧センサ33は、例えば、各電池セルCのセル電圧をキャパシタに順次充電して、キャパシタの端子間電圧をセル電圧として検出するフライングキャパシタ型の回路で構成することができる。
 歪センサ34は、各電池セルCの内部のガス発生等によって生ずる各電池セルCの歪を検出するセンサである。なお、電池セルCの歪は、歪センサ34ではなく超音波センサ等の他のセンサで検出するようになっていてもよい。
 ガスセンサ35は、各電池セルCからのガスリークを検出するためのセンサである。ガスセンサ35は、例えば、リチウムイオン電池の異常が生じた際に発生する、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、フッ化水素の少なくとも1つを検出可能に構成されている。
 パック内圧センサ36は、電池パック1の密閉容器11の内部の圧力をパック内圧力として検出するセンサである。パック内圧センサ36は、例えば、大気圧を基準とする大気圧レンジ型の圧力センサで構成される。
 析出量検出部37は、リチウムイオン電池におけるリチウム析出を検出する機器である。析出量検出部37は、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量と、リチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の挙動との間の相関性を利用して、当該挙動からリチウム析出量を推定する。
 図5に示すように、析出量検出部37は、リチウムイオン電池の両端を一時的に短絡させて放電させる短絡回路371と、短絡回路371でリチウムイオン電池を短絡させた際の電流および電圧の挙動に基づいてリチウム析出量を推定する演算器372を有する。短絡回路371は、フレキシブル基板FPCに実装されている。また、演算器372は、監視モジュール50に実装されている。
 図示しないが、短絡回路371は、リチウムイオン電池の両端を短絡させるための短絡スイッチ、コイル、およびキャパシタを有する。リチウムイオン電池の内部抵抗、短絡回路371のコイル、キャパシタにより自己共振回路が構成される。
 演算器372は、リチウムイオン電池の両端を短絡させた際に、短絡回路371を流れる電流および電圧のうち少なくとも一方の信号波形に含まれるリチウム析出量に相関性がある抵抗変化成分を抽出し、抽出した成分からリチウム析出量の推定値を算出する。
 上記の推定方法は、非常に簡素な構成であり、リチウムイオン電池からの放電周波数を調整することで、特定の電池劣化モードを検出できる点において、非常に有用な方法である。
 一方、リチウムイオン電池の内部抵抗は、数mΩ~数百mΩ程度であり、温度や寄生インピーダンス等の外乱の影響を受け易いこともあり、上記の推定方法ではリチウム析出量を精度よく求めることが困難であることが分った。このことは、本発明者らの鋭意検討の末に見出された。
 このことを加味して、析出量検出部37の演算器372は、図6に示すように、上記の推定値を温度センサ31で検出される電池温度および監視モジュール50の記憶部51に予め記憶された寄生抵抗値の双方で補正した補正値をリチウム析出量として算出する。
 寄生抵抗値は、リチウムイオン電池と短絡回路371との間に生ずる寄生インピーダンスの一部である。寄生抵抗値は、電池温度に応じて変化する。このため、演算器372は、記憶部51に記憶された寄生抵抗値を電池温度に応じて補正し、補正した寄生抵抗値を用いてリチウム析出量を算出する。なお、演算器372は、リチウム析出量の推定手段としての機能に加えて、リチウム析出量の推定値を補正するキャリブレーション手段としての機能を兼ねている。
 ここで、寄生抵抗値は、図7に示すように、析出量検出部37をリチウムイオン電池に接続する前に既知のインピーダンスZを有する校正装置CDに対して接続して求める。具体的には、図8に示すように、短絡回路371を校正装置CDに接続し、この状態で寄生抵抗値を求める。そして、寄生抵抗値を監視モジュール50の記憶部51に保存する。次いで、短絡回路371を電池モジュールBMに接続し、この状態でリチウム析出量を算出する。
 このように構成される析出量検出部37は、寄生インピーダンスおよび温度変化に対するロバスト性を確保することができる。このことは、リチウム析出量を精度よく検出する上で非常に有効である。
 本実施形態の短絡回路371は、コイルを含んでおり、体格が大きくなってしまうので、搭載性を考慮して適宜小型化を図る必要がある。小型化は、例えば、コイルの飽和磁束密度を向上させることで実現可能である。小型化の具体的手段としては、例えば、磁束密度の高い材料で構成されるコイルを用いたり、ギャップを設けることによって飽和磁束密度を向上させたりすることが挙げられる。
 被膜検出部38は、リチウムイオン電池の充電時に負極と電解液の界面に形成される被膜の厚みを検出する。この被膜は、SEI層とも呼ばれる。SEIは、Solid Electrolyte Interphase の略称である。
 SEI層の厚みは、短絡回路371でリチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の挙動と相関性を有する。被膜検出部38は、短絡回路371でリチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の挙動からSEI層の厚みを推定する。具体的には、被膜検出部38は、短絡回路371で電池の両端を短絡させた際に、短絡回路371を流れる電流および電圧のうち少なくとも一方の信号波形に含まれるSEI層の厚みに相関性がある成分を抽出し、抽出した成分からSEI層の厚みを推定する。なお、SEI層の厚みを検出する際には、リチウム析出量の検出と同様に、電池温度で補正することが望ましい。
 ここで、リチウム析出量およびSEI層の厚みは、電池の電圧および電流よりも電池の容量劣化に相関性が高い物理量である。本実施形態では、析出量検出部37および被膜検出部38が、電池の電圧および電流よりも電池の容量劣化に相関性が高い物理量を検出すう“劣化検出部”を構成している。また、リチウム析出量は、電池の温度が意図せずに上昇し続ける異常発熱現象につながる因子の1つである。このため、析出量検出部37は、異常発熱現象につながる因子を監視する“因子監視部”を構成している。
 図4に示すように、フレキシブル基板FPCには、電池状態を検知する電池状態検知部39が実装されている。電池状態検知部39は、例えば、温度センサ31、電流センサ32、電圧センサ33それぞれのセンサ出力に基づいて、電池温度が過昇温となる電池状態、過充電となる電池状態、内部抵抗が大きく変化する電池状態等を検知する。
 続いて、監視モジュール50について説明する。監視モジュール50は、電池モジュールBMに対して直に取り付けられるサテライトモジュールである。監視モジュール50は、BMUにおいて高電圧側にある機器である。監視モジュール50は、電池に電気的に接続されて電池の異常を検知する“異常検知部”を構成する。
 監視モジュール50は、記憶部51、無線通信部52、内部抵抗検出部53、監視IC54等を備える。記憶部51には、監視モジュール50毎に設定された固有ID、電池モジュールBMの監視結果、前述の寄生抵抗値等の各種情報が記憶されている。記憶部51は、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。
 無線通信部52は、電池ECU100との間で双方向通信を可能とするための通信機器である。監視モジュール50は、電池ECU100からの各種信号を受信するとともに、電池ECU100に向けて監視モジュール50の監視結果等を送信する。
 内部抵抗検出部53は、センサ部30から出力される各種情報に基づいて、電池の内部抵抗を検出する機器である。また、電池の内部抵抗の変化は、異常発熱現象につながる因子の1つである。このため、内部抵抗検出部53は、異常発熱現象につながる因子を監視する“因子監視部”を構成している。
 監視IC54は、電池に電気的に接続されて電池の異常を検知する。監視IC54は、異常発熱現象につながる因子の監視結果に基づいて異常発熱現象の発生を未然に抑えるとともに、異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知し、異常状態の検知結果に基づいて異常発熱現象に対する対策を実施する。
 監視IC54は、異常発熱現象につながる因子の監視および異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態の検知のうち、少なくとも一部を行うアルゴリズムを有するASIC回路を含んでいる。具体的には、監視IC54は、各種制御を実行する機能部として、診断部541、SOH推定部542、監視制御部543を有した構成とされている。
 リチウム析出量は、電池の残存価値を大きく左右するパラメータであるため、そのパラメータの確からしさの検証も重要である。診断部541は、リチウム析出量から推定される所定の電池状態とリチウム析出量以外の他の要素から推定される電池状態とを比較して、析出量検出部37の適否を診断する。
 診断部541は、例えば、図9に示すように、析出量検出部37で検出されるリチウム析出量から電池の容積率SOHを推定する。また、診断部541は、温度センサ31、電流センサ32、電圧センサ33それぞれのセンサ出力に基づいて電池の容積率SOHを推定する。なお、SOHは、State of Healthの略称である。
 続いて、診断部541は、リチウム析出量から推定される容積率SOHと、電池の温度、電流、電圧から推定される容積率SOHとを状態比較器で比較して、析出量検出部37の適否を診断する。例えば、診断部541は、リチウム析出量から推定される容積率SOHと、電池の温度、電流、電圧から推定される容積率SOHとの乖離が所定範囲内であれば析出量検出部37が適正と診断する。一方、診断部541は、リチウム析出量から推定される容積率SOHと、電池の温度、電流、電圧から推定される容積率SOHとの乖離が所定範囲を超えている場合は析出量検出部37が不適と診断する。析出量検出部37が不適と診断された場合、監視IC54は、リチウム析出量の検出およびリチウム析出量を用いた制御処理を禁止したり、無線通信部52を介して析出量検出部37の故障を示す信号を電池ECU100に向けて送信したりする。なお、本実施形態では、診断部541が推定する電池状態として電池の容積率SOHを例示したが、診断部541は、容積率以外の電池状態を推定するようになっていてもよい。
 ここで、特開2014-102076号公報には電池の満充電量の算出方法が開示されている。この算出方法では、まず、電池の出力電流の電流値を時間積分することで、第1の時点と第2の時点の間の充放電量の変化量を算出する。そして、第1の時点と第2の時点のOCVを計測し、SOC-OCV曲線を用いて第1の時点と第2の時点の残存容量SOCを算出して、各時点の残存容量SOCの偏差として算出される変化量ΔSOCを算出する。次いで、残存容量SOCの変化量ΔSOCで充放電量の変化量を割ることで電池の満充電量を算出する。また、電池の容積率SOHは、上記の電池の満充電量を満充電量の初期値で割ることで得られる。
 しかしながら、上記の残存容量SOCや容積率SOHの算出方法は、電流センサ32や電圧センサ33の誤差の影響を避けるために、ある程度の充電量や放電量が生ずるシーンでないと電池の充放電量を計算できず、リアルタイム性に欠け、実用性に課題がある。また、充放電量を算出する際に、電流センサ32のオフセット誤差により、時間と共に、容積率SOHの算出誤差が拡大するという課題もある。
 これらを考慮して、SOH推定部542は、電池の電圧および電流よりも電池の容量劣化に相関性が高い物理量に基づいて電池の容積率SOHを推定する。なお、SOH推定部542は、“容積率推定部”を構成している。
 電池の劣化の一要因は、電池の内部抵抗の増加である。電池の内部抵抗は、リチウム析出量および電池の内部抵抗といった物理量と強い相関性がある。また、電池の内部抵抗は、温度依存性があるとともに、電池の電流および電圧に影響する。
 これらを加味して、本実施形態のSOH推定部542は、図10に示すように、リチウム析出量、SEI層の厚み、電池の温度、電流、電圧を容積率SOHの推定モデルを用いて容積率SOHを推定する。容積率SOHの推定モデルは、例えば、容積率SOH、リチウム析出量、SEI層の厚み、電池の温度、電流、電圧それぞれの関係を規定した制御マップや関数である。なお、推定モデルは、例えば、ニューラルネットワークを用いた深層学習、強化学習、深層強化学習によって得られたモデルであってもよい。
 これによると、充放電量による容積率SOHの推定では困難であった、リアルタイムな電池状態診断が可能となる。また、温度を正確に計測することにより、電池の内部抵抗の温度影響を除外し、劣化情報を適切に抽出できるので、精度が向上する。
 監視制御部543は、異常発熱現象につながる因子の監視結果に基づいて異常発熱現象の発生を未然に抑えるとともに、異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知し、当該異常状態の検知結果に基づいて異常発熱現象に対する対策を実施する。なお、図示しないが、監視IC54は、複数の電池セルCの電圧を均等化させる回路の制御等を行う。
 続いて、電池ECU100について説明する。電池ECU100は、BMUにおけるメインモジュールであって、各電池モジュールBMの充放電制御を行う。電池ECU100は、BMUにおいて低電圧側にある機器である。
 具体的には、電池ECU100は、プロセッサ、メモリ、I/O、無線通信機110等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。電池ECU100は、無線通信機110を介して各監視モジュール50A、50B、50Cと通信可能に構成されている。また、電池ECU100は、CAN等の通信経路を介して、各種ECUに接続されている。各種ECUとしては、電池の温調機器を制御する熱マネージメント用のECU、車両に搭載されたHMI装置のECU等が挙げられる。電池ECU100は、HMI装置等を介して各種の電池状態を外部に報知可能になっている。
 このように構成される電池パック1は、リチウムイオン電池等のような充放電可能な電池を含んでいる。この種の電池は、何らかのきっかけにより電池内部の特定部材が発熱し、その発熱がさらに他の部材の発熱を引き起こし、電池の温度が意図せずに上昇し続ける異常な発熱現象が生じ得る。このような異常発熱現象が生じると、電池の熱的信頼性が著しく低下してしまうことから、好ましくない。故に、リチウムイオン電池等では、電池の異常発熱現象の有無を検出して熱的信頼性を確保することが重要である。
 ここで、異常発熱現象の前後における各種センサの出力変化について、図11を参照しつつ説明する。図11は、本発明者らが異常発熱現象の前後における各種センサの出力変化を検証結果の一例を示している。
 図11に示すように、異常発熱現象の発生前の段階では、まず、電池の異常の兆候として、電池セル内部のガス圧増加によって電池の体積変化が始まる。これにより、歪センサ34の出力が増加傾向を示す。
 その後、電池の体積変化が大きくなると、電池が破損して電池セル内部のガスのリークが始まる。これにより、ガスセンサ35の出力が増加傾向を示す。なお、電池が破損すると、電池内部のガス圧が低下して、歪センサ34の出力が減少傾向を示す。
 また、図11には示していないが、電池の劣化が進行すると、電池内部でリチウム析出が生じたり、SEI層の厚みが増加したりすることで電池の内部抵抗が増加する。
 異常発熱現象が発生すると、電池温度および電池パック1内部の圧力(すなわち、パック内圧)が急上昇するとともに、電池の電圧が急激に降下する。さらに、ガスセンサ35の出力が増加傾向を示す。これらの兆候は、異常発熱現象の発生初期段階で顕著となる。
 これらを加味して、電池監視装置20では、異常発熱現象の未然防止および早期検知を図るための制御処理を実行する。以下、電池監視装置20が実行する制御処理の一例について図12を参照しつつ説明する。
 図12に示す制御処理は、例えば、車両の起動中および停止してから所定時間が経過するまでの期間に、定期的または不定期に、電池監視装置20によって実行される。なお、本フローチャートに示される各処理は、電池監視装置20の各機能部によって実現される。また、本処理を実現する各ステップは、電池監視方法を実現する各ステップとしても把握される。
 図12に示すように、電池監視装置20は、ステップS100にて、センサ部30等から各種信号を読み込む。そして、電池監視装置20は、ステップS105にて、異常発熱現象が発生したか否かを判定する。前述したように異常発熱現象の発生初期段階では、電池温度、パック内圧、ガスセンサ35の出力が急上昇するとともに、電池の電圧が急激に降下する。このことを考慮し、電池監視装置20は、温度センサ31、電圧センサ33、ガスセンサ35、パック内圧センサ36の少なくとも一部のセンサ出力に基づいて異常発熱現象が発生したか否かを判定する。
 異常発熱現象の発生が検知されると、電池監視装置20は、ステップS110に移行して、異常発熱現象に対する対策を実施する。この対策には、異常発熱現象の発生を外部に知らせる外部報知処理、電池の冷却および充放制御の少なくとも一方による電池保護処理が含まれている。
 外部報知処理では、例えば、電池ECU100に向けて異常発熱現象の発生を示す信号を出力し、電池ECU100経由でHMI装置等の報知機能を有する機器を動作させてユーザ、電池管理者に異常発熱現象の発生を知らせる。
 電池保護処理では、例えば、電池ECU100に向けて電池冷却を指示する信号を出力し、電池ECU100経由で電池の温調機器を動作させて電池を冷却する。このような電池冷却によると、電池の異常発熱の進行を遅延させることが可能となる。また、電池保護処理では、例えば、電池ECU100に向けて電池の充放電の制限を指示する信号を出力し、電池の動作を制限することで、電池の自己発熱を抑える。このような充放電制御によっても、電池の異常発熱の進行を遅延させることが可能となる。電池保護処理は、電池の寿命を延長させる延長処理を構成している。
 また、異常発熱現象の対策の1つとして、電池監視装置20は、複数の電池セルCそれぞれでの監視結果および電池の異常状態の検知結果の少なくとも一方に基づいて、複数の電池セルCにおける異常なものを異常セルとして特定する。これによると、異常セルの使用を制限して、異常発熱現象の進行を遅延させることができる。
 なお、異常発熱現象に対する対策は、上記の処理に限定されず、上記したもの以外の処理によって実現されていてもよい。異常発熱現象に対する対策は、例えば、警告灯を点灯させたり、警報音を鳴らしたりするものであってもよい。
 一方、異常発熱現象の発生が検知されていない場合、電池監視装置20は、ステップS115以降の処理に移行する。なお、ステップS115以降の処理は、異常発熱現象の発生を未然に防止するための処理である。
 電池監視装置20は、ステップS115にて、電池の過充電が検出されたか否かを判定する。電池の過充電は、例えば、電圧センサ33のセンサ出力を監視することで検出することができる。電池の過充電が検出された場合、電池監視装置20は、ステップS120にて、充電抑制処理を実行して、ステップS115に戻る。この充電抑制処理では、電池の充電を抑制したり、池の放電を行ったりする。
 電池の過充電が検出されなかった場合、電池監視装置20は、ステップS125にて、電池の過昇温が検出されたか否かを判定する。電池の過昇温は、例えば、温度センサ31のセンサ出力を監視することで検出することができる。電池の過昇温が検出された場合、電池監視装置20は、ステップS130にて、出力制限や冷却制御を実施して、ステップS115に戻る。出力制限では、例えば、電池の充放電を抑制する。冷却制御では、例えば、電池の温調機器により電池を冷却する。
 電池の過昇温が検出されなかった場合、電池監視装置20は、ステップS135にて、新たにリチウム析出が検出されたか否かを判定する。リチウム析出は、例えば、析出量検出部37で検出されるリチウム析出量の増加量を監視することで検出することができる。
 新たにリチウム析出が検出された場合、電池監視装置20は、ステップS140にて、充電、回生制御や加温制御を実施して、ステップS115に戻る。充電・回生制御では、例えば、電池の充電を抑制する。加温制御では、例えば、電池の温調機器により電池を温める。なお、リチウム析出が検出された際に実施される各処理は、電池の寿命を延長させる延長処理を構成している。
 新たにリチウム析出が検出されなかった場合、電池監視装置20は、ステップS145にて、電池の内部抵抗の変化が検出されたか否かを判定する。電池の内部抵抗は、例えば、内部抵抗検出部53で検出される内部抵抗の増加量を監視することで検出することができる。
 電池の内部抵抗の変化が検出された場合、電池監視装置20は、ステップS150にて、電池の出力制限、温調制御、劣化度合いの通知を実施して、ステップS115に戻る。出力制御では、例えば、電池の放電を抑制する。温調制御では、例えば、温調機器により電池温度が適正範囲に維持されるように電池温度を調整する。劣化度合の通知では、電池の内部抵抗から電池の劣化度合いを判定し、劣化度合いの判定結果または判定結果から推定される電池の交換時期を外部に通知する。なお、内部抵抗の変化が検出された際に実施される各処理は、電池の寿命を延長させる延長処理を構成している。
 電池の内部抵抗の変化が検出されなかった場合、電池監視装置20は、ステップS155にて、電池の変形が検出されたか否かを判定する。電池の変形は、歪センサ34のセンサ出力量を監視することで検出することができる。
 電池の変形が検出された場合、電池監視装置20は、ステップS160にて、電池の出力制限を実施して、ステップS115に戻る。出力制御では、例えば、電池の充放電を抑制する。
 電池の変形が検出されなかった場合、異常発熱現象の予兆が認められず、正常な状態であると考えられる。このため、電池の変形が検出されなかった場合、電池監視装置20は、図12に示す制御処理を終了する。
 ところで、車両の急速な電動化が進み、近い将来に大量の使用済み電池が発生すると見込まれている。電池を製造するには、大量のCOの排出、希少金属使用を伴うため、使用済み電池は、電池の残存容量SOC・容積率SOHに応じ、リユース、リビルド、リサイクルが選択されることで、循環型社会に適応したバッテリエコシステムの構築が期待されている。このような、バッテリエコシステムを構築するためには、残存容量SOC・容積率SOHといった電池の価値を正しく診断することが重要である。また、車載利用の終了後、二次利用先が決定するまで電池が保管されているシーンが想定されるが、電池は未使用時も放電が続き、保管状態によっては劣化が進むことも想定される。故に、二次利用者としては、その瞬間における電池の残存容量SOC・容積率SOHを把握する必要があり、電池診断のリアルタイム性が重要となる。
 上述したように本実施形態の電池監視装置20は、残存容量SOC・容積率SOHをリアルタイムで求めることができる。このことを考慮すると、電池モジュールBMと電池監視装置20とを電池ユニットUTとし、当該電池ユニットUTの単位で市場を流通させることが望ましい。そして、電池モジュールBMを、例えば、図13に示す電池管理システムBMSによって管理することが望ましい。
 電池管理システムBMSは、電池モジュールBMに取り付けられた電池監視装置20および電池管理装置60を備える。電池管理装置60は、性能判定部61、価値設定部62、および性能通知部63を備える。
 性能判定部61は、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHに基づいて、電池の二次利用の可否を判定する。性能判定部61は、例えば、SOH推定部542で推定される容積率SOHが所定値以上であれば二次利用可とし、所定値未満であれば二次利用不可と判定する。なお、性能判定部61は、容積率SOH以外の電池状態に基づいて電池の二次利用の可否を判定するようになっていてもよい。
 価値設定部62は、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHに基づいて、電池の異常の有無を判定するとともに、電池の異常がある場合に電池の残存価値を設定する。価値設定部62は、例えば、容積率SOHの低下に伴って電池の残存価値を低く見積もる。なお、価値設定部62は、容積率SOH以外の電池状態に基づいて電池の残存価値を設定するようになっていてもよい。
 性能通知部63は、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHが電池の仕様データに示される容積率SOHの許容範囲内であるかを判定し、この判定の結果を外部に出力する。
 性能通知部63は、電池の製造メーカ等によって提供される電池の仕様データを取得してメモリに記憶する。そして、性能通知部63は、例えば、SOH推定部542で推定される容積率SOHが仕様データに示される許容範囲内である場合、その旨を電池の販売業者、二次利用者等に通知する。また、性能通知部63は、例えば、SOH推定部542で推定される容積率SOHが仕様データに示される許容範囲外である場合、電池の二次利用が困難である旨を電池の販売業者、二次利用者等に通知する。
 以上説明した電池監視装置20および電池監視方法によれば、有効な異常発熱対策、有効なリチウム析出量の検出、有効な容積率SOHの推定を実施することができる。具体的には次の通りである。
 [異常発熱対策]
 電池監視装置20および電池監視方法は、異常発熱現象につながる因子を監視し、当該因子の監視結果に基づいて異常発熱現象の発生を未然に抑える。加えて、電池監視装置20および電池監視方法は、異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知し、異常状態の検知結果に基づいて異常発熱現象に対する対策を実施する。これによると、異常発熱現象の発生を未然に防ぎつつ、万が一、異常発熱現象が生じたとしても、その発生初期段階から対策を実施するといった有効な熱対策を実施することができる。
 加えて、電池監視装置20は、次の効果が得られる。
 (1)電池監視装置20の監視モジュール50は、異常発熱現象につながる因子の監視と電池の異常状態の検知を並列的に実施する。換言すれば、監視モジュール50は、異常発熱現象につながる因子の監視結果によらず、電池の異常状態の検知を実施する。これによると、例えば、異常発熱現象につながる因子の監視後に異常状態の検知を行う場合に比べて、異常状態を早期に検知することができるので、異常発熱現象に対する対策を早期に実施することができる。
 (2)異常発熱現象が生じた際の対策には、異常発熱現象の発生を外部に知らせる外部報知処理、または、電池の温度調整制御および充放制御の少なくとも一方による電池保護処理が含まれている。異常発熱現象の対策に外部報知処理が含まれている場合、電池監視装置20自身がとり得る対策に加えて、電池監視装置20の外部機器による対策や外部機器と連携した対策が実施し易くなる。また、異常発熱現象の対策に電池保護処理が含まれている場合、電池を適切に保護することが可能となる。
 (3)監視モジュール50は、異常発熱現象の因子の監視結果に応じて、電池の寿命を延長させる延長処理を実施する。このように、異常発熱現象につながる因子の監視結果に応じて電池寿命の延長処理を実施する構成とすれば、電池寿命を適切に延長させることが可能となる。
 (4)異常発熱現象につながる因子は、電池の内部でのリチウム析出および電池の内部抵抗の少なくとも一方を含んでいる。リチウムイオン電池の内部でのリチウム析出や内部抵抗の増加は、電池の異常発熱現象を招く要因となる。このため、リチウム析出や内部抵抗を監視すれば、電池の異常発熱現象の発生を未然に抑え易くなる。
 (5)監視モジュール50は、複数の電池セルCそれぞれでの監視結果および複数の電池セルCの異常状態の検知結果の少なくとも一方に基づいて、複数の電池セルCにおける異常なものを異常セルとして特定する。このように、複数の電池セルCの中から異常セルを特定可能な構成であれば、例えば、異常セルの使用を制限して、異常発熱現象の発生を未然に抑えたり、異常発熱現象の進行を遅延させたりすることが可能となる。
 (6)監視モジュール50は、電池の異常状態として密閉容器11の内圧異常、電池の温度異常、電池の電圧異常、密閉容器11内のガス異常の少なくとも1つを検知可能に構成されている。異常発熱現象の発生初期段階では、電池を収容する密閉容器11の内圧、電池の温度、電池の電圧、密閉容器11内のガス状態が異常な状態になる。このため、監視モジュール50は、密閉容器11の内圧異常、電池の温度異常、電池の電圧異常、密閉容器11内のガス異常の少なくとも1つを検知可能に構成されていれば、異常発熱現象を発生初期の段階で検知し易くなる。
 (7)電池監視装置20は、異常発熱現象につながる因子の監視および電池の異常状態の検知のうち、少なくとも一部を行うアルゴリズムを有するASIC回路を含んでいる。これによると、異常発熱現象につながる因子の監視や異常状態の検知を簡素な構成で実現することができる。
 (8)監視モジュール50は、異常発熱現象につながる因子の監視結果に基づいて、電池の劣化度合いを判定し、劣化度合いの判定結果または判定結果から推定される電池の交換時期を外部に通知可能に構成されている。このように、異常発熱現象につながる因子の監視結果から電池の劣化度合いを判定する構成とすれば、電池の劣化度合いを判定するための専用機器が不要となる。このことは、電池監視装置20の簡素化に寄与する。
 (9)電池と監視モジュール50とを接続する接続部材21は、センサ部30の一部が実装されたフレキシブル基板FPCを含んでいる。このように、接続部材21を構成するフレキシブル基板FPCにセンサ部30の一部を実装すれば、電池に近い位置で電池の異常発熱現象につながる因子を監視することができる。
 [リチウム析出量の検出]
 電池監視装置20の析出量検出部37は、短絡回路371にてリチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の少なくとも一方の変化に基づいてリチウム析出量の推定値を算出する。そして、析出量検出部37は、リチウム析出量の推定値を電池温度で補正する。これによると、リチウム析出量の推定値に含まれる電池温度の影響を小さくして、リチウム析出量の検出精度を向上させることができるので、析出量検出部37の信頼性を確保することができる。
 また、析出量検出部37は、リチウム析出量の推定値を記憶部51に記憶された寄生抵抗値で補正する。これによると、リチウム析出量の推定値に含まれる寄生インピーダンスの影響を小さくして、リチウム析出量の検出精度を向上させることができるので、析出量検出部37の信頼性を確保することができる。
 (1)具体的には、析出量検出部37は、記憶部51に記憶された寄生抵抗値を電池温度に応じて補正し、補正した寄生抵抗値を用いてリチウム析出量を算出する。これによると、リチウム析出量の推定値に含まれる電池温度および寄生インピーダンスの影響を小さくして、リチウム析出量の検出精度を向上させることができる。
 (2)寄生抵抗値は、短絡回路371をリチウムイオン電池に接続する前に既知のインピーダンスZを有する校正装置CDに対して接続して求める。これによると、析出量検出部37の寄生抵抗値を精度よく求めることができる。このことは、リチウム析出量の検出精度を向上に大きく寄与する。
 (3)電池監視装置20は、リチウム析出量から推定される所定の電池状態とリチウム析出量以外の他の要素から推定される所定の電池状態とを比較して、析出量検出部37の適否を診断する診断部541を備える。これによると、診断部541によって析出量検出部37の確からしさを診断することができるので、析出量検出部37の信頼性を確保することができる。
 [電池監視装置20の変形例]
 電池監視装置20は、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、上述の技術的事項は、車載機器以外の機器やシステムにも転用可能である。
 [容積率SOHの推定]
 電池監視装置20は、電池の電圧および電流よりも電池の容量劣化に相関性が高い物理量を検出し、当該物理量に基づいて電池の容積率SOHを推定する。このように、電池の容量劣化に相関性が高い物理量によって容積率SOHを推定する構成とすれば、電池の電流および電圧から容積率SOHを求める場合に比べて、誤差の影響を避ける必要性が小さいので、短時間で容積率SOHを推定することができる。したがって、本案の電池監視装置20によれば、実用的な態様で電池状態を把握することが可能となる。
 (1)ここで、リチウム析出量およびSEI層の厚みは、電池の容量劣化に直接的に影響する物理量である。このため、リチウム析出量やSEI層の厚みを検出し、リチウム析出量やSEI層の厚みに基づいて、容積率SOHを求めることで、リアルタイム性を確保することができる。また、電池の内部の正極活性物質剤の割れ具合は、電池の容量劣化に直接的に影響する物理量である。このため、リチウム析出量やSEI層の厚みだけでなく、正極活性物質剤の割れ具合に基づいて容積率SOHを求める構成としても、容積率SOHの検出精度を向上させることができる。なお、正極活性物質剤の割れ具合は、リチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の挙動、または、歪センサや超音波センサのセンサ出力に基づいて推定可能である。
 (2)リチウムイオン電池におけるリチウム析出量やSEI層の厚みは、リチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の挙動との間に相関性がある。このことを加味して、電池監視装置20は、短絡回路371にてリチウムイオン電池の両端を短絡させた際の電流および電圧の少なくとも一方の変化に基づいてリチウム析出量およびSEI層の厚みの少なくとも一方を算出する。
 (3)具体的には、電池監視装置20は、リチウム析出量およびSEI層の厚みの少なくとも一方を電池温度で補正する。これによると、リチウム析出量の推定値やSEI層の厚みに含まれる電池温度の影響を小さくして、リチウム析出量やSEI層の厚みの検出精度を向上させることができる。
 (4)電池管理システムBMSは、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHに基づいて、電池の二次利用の可否を判定する。これによると、電池を二次利用する際に、リユース、リビルド、リサイクルのうちいずれを選択すべきかを判断し易くなる。このことは、循環型社会に適応したバッテリエコシステムの構築に大きく寄与する。
 (5)電池管理システムBMSは、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHに基づいて、電池の異常の有無を判定するとともに、電池の異常がある場合に電池の残存価値を設定する。これによっても、電池を二次利用する際に、リユース、リビルド、リサイクルのうちいずれを選択すべきかを判断し易くなるので、循環型社会に適応したバッテリエコシステムの構築に寄与する。
 (6)電池管理システムBMSは、電池監視装置20のSOH推定部542で推定される容積率SOHが電池の仕様データに示される容積率SOHの許容範囲内であるかを判定し、この判定の結果を外部に出力する。これによっても、電池を二次利用する際に、リユース、リビルド、リサイクルのうちいずれを選択すべきかを判断し易くなるので、循環型社会に適応したバッテリエコシステムの構築に大きく寄与する。
 [電池管理システムBMSの変形例]
 電池管理システムBMSは、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、上述の技術的事項は、車載機器以外の機器やシステムにも転用可能である。
 以上までがBMU等に関する説明である。以下、充電システムBCSおよび電池評価システムBRSについて説明する。
 [充電システムBCS]
 以下、充電システムBCSについて、図14~図19を参照しつつ説明する。充電システムBCSは、電池パック1に含まれる電池モジュールBMを充電するシステムである。充電システムBCSは、例えば、車両用の充電ステーションに適用される。
 図14に示すように、充電システムBCSは、電池監視装置20、電池ECU100、充電器120、充電ケーブルCCを含んで構成されている。本実施形態では、電池パック1に含まれる電池監視装置20および電池ECU100が、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を含む電池状態を監視する電池側機器を構成している。
 電池モジュールBMは、システムメインリレー等のスイッチSW2を介して車両のパワーコントロールユニットPCUおよびモータジェネレータMGに接続されている。電池モジュールBMは、例えば、車両のスタートスイッチがオンされると、スイッチSW2がオンされ、パワーコントロールユニットPCUを介してモータジェネレータMGに電気的に接続されて充放電可能な状態になる。
 電池監視装置20および電池ECU100は、基本的には前述した説明したものと同様に構成されている。電池ECU100は、通信機器CEを介して充電器120と通信可能になっている。電池ECU100は、充電器120と通信可能な状態になると、リチウム析出量、残存容量SOC等の電池状態を含む電池情報を充電器120に通知する。また、電池ECU100は、充電可能な状態であるか否かを判定し、当該判定結果を電池情報の1つとして充電器120に通知する。さらに、電池ECU100は、定電流での充電中の目標電流量であるCC充電電流および定電圧での充電中の目標電圧であるCV充電電圧を設定し、これら設定値を充電器120に通知する。なお、通信機器CEと充電器120との間の通信は、CANおよび充電ケーブルCCに含まれる通信線を介して行われる。
 充電ケーブルCCは、電池モジュールBMと充電器120とを電気的に接続するものである。充電ケーブルCCは、ケーブル、図示しない充電コネクタ、図示しないコントロールボックス等を含んで構成されている。
 充電器120は、電池モジュールBMを充電する機器である。充電器120は、CHAdeMO、CCS、GB/T等の充電規格に準ずる機器で構成されている。充電器120と電池モジュールBMとの間には、充電器120と電池モジュールBMとの電気的な接続をオンオフするスイッチSW1が設けられている。このスイッチSW1は、充電器120側に設けられていてもよいし、車両側に設けられていてもよい。
 充電器120は、情報取得部121、充電判定部122、充電制御部123、充電時間算出部124を含んでいる。情報取得部121、充電判定部122、充電制御部123、充電時間算出部124は、例えば、プロセッサ、メモリ、I/O等を備えたマイクロコンピュータによって構成される。
 情報取得部121は、電池モジュールBMの充電時等に電池監視装置20および電池ECU100からリチウム析出量、残存容量SOC等の電池状態を含む電池情報を取得する。また、情報取得部121は、CC充電電流およびCV充電電圧を電池ECU100から取得する。
 ここで、リチウム析出量は、電池モジュールBMの安全性を示す重要な情報である。このため、本実施形態の情報取得部121は、リチウム析出量を示す情報を含む電池情報を報知装置NDによって外部へ通知するようになっている。なお、報知装置NDは、例えば、ディスプレイ、スピーカ、ランプ等の機器で構成される。
 充電判定部122は、情報取得部121で取得した電池情報に基づいて電池モジュールBMの充電の可否を判定する。例えば、充電判定部122は、電池ECU100が実施する充電可能な状態であるか否かの判定の結果に基づいて、電池モジュールBMの充電の可否を判定する。なお、充電判定部122は、情報取得部121で取得したリチウム析出量等に基づいて充電の可否を判定するようになっていてもよい。
 充電制御部123は、充電判定部122の判定結果に基づいて電池モジュールBMの充電を行う。充電制御部123は、充電判定部122の判定結果が電池モジュールBMの充電が可であることを示す場合は電池モジュールBMの充電を実施し、当該判定結果が電池モジュールBMの充電が不可であることを示す場合は電池モジュールBMの充電を実施しない。
 本実施形態の充電制御部123は、定電流での充電の後に定電圧で充電を行うCCCV充電方式によって電池モジュールBMを充電するように構成されている。以下では、定電流での充電をCC充電とし、定電圧での充電をCV充電として説明することがある。
 充電時間算出部124は、情報取得部121で取得した電池状態に基づいて充電に要する必要充電時間を見積もり、見積もった必要充電時間を示す情報を報知装置NDによって外部へ通知する。充電時間算出部124は、例えば、電池モジュールBMの残存量等と必要充電時間との関係を規定した制御マップを用いて、必要充電時間を見積もるように構成することができる。充電器120は、報知装置NDによって必要充電時間を外部に通知する際には、今回の急速充電が通常充電と比較してどれだけ短縮できているかを含めて通知されるようになっていることが望ましい。また、充電器120は、ユーザが保有する情報端末に充電完了まで残り時間を通知するようになっていることが望ましい。
 以上の如く構成される充電システムBCSは、より高いエネルギ密度で、より高速な充電が可能なものが求められている。最近では、充電器120側において、CHAdeMO1.0仕様で50kW、CHAdeMO2.0仕様で400kW、CHAdeMO3.0仕様で900kWに対応することで、電池モジュールBMの充電時間を短縮させる試みがなされている。
 充電時間の短縮は、充電の高出力化により可能であるが、高出力充電により増加した充電電流は、電池の負極へのリチウム析出を加速させ、それによって電池の寿命・安全性が著しく損なわれる可能性がある。
 これを回避するために、図15に示すように、CC充電の前に小さな電流で充電する予備充電を行うことで、電池の深放電等の異常を検出する、といった劣化・不安全状態にならないような充電プロファイルが考えられる。
 しかしながら、安全を考慮して予備充電を実施すると、その分だけ充電時間が長くなってしまうので、ユーザが不自由に感じる可能性がある。また、ユーザは、自身が想定したよりも充電時間が長くなると、不安やいらだちを覚える可能性がある。
 これらを考慮し、本実施形態の充電システムBCSは、電池監視装置20および電池ECU100から取得した電池情報に基づいて充電器120が電池モジュールBMの充電の可否を判定する構成になっている。
 以下、電池モジュールBMの充電開始時の電池ECU100側の制御処理について図16を参照しつつ説明する。この制御処理は、電池ECU100によって周期的または不定期に実施される。なお、図16に示す制御処理の各制御ステップは、電池ECU100が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。
 図16に示すように、電池ECU100は、ステップS200にて、充電器120が接続されたか否かを判定する。電池ECU100は、充電器120が接続されるまで待機し、充電器120が接続されると、ステップS210に移行する。
 電池ECU100は、ステップS210にて、初期処理を実行する。電池ECU100は、初期処理にて、フラグ等の初期化を行ったり、電池監視装置20の監視結果を取得したりする。
 続いて、電池ECU100は、電池モジュールBMが充電可能な状態であるか否かを判定する。電池ECU100は、例えば、リチウム析出量が所定値以内であれば充電可と判定し、リチウム析出量が所定値を超えていれば充電不可と判定する。なお、電池ECU100は、過充電状態や深放電状態である場合にも、充電不可と判定するようになっていてもよい。
 電池モジュールBMへの充電が可能である場合、電池ECU100は、ステップS230にて、電池モジュールBMへの充電量を設定する。電池ECU100は、例えば、電池モジュールBMの残存容量SOC、容積率SOH等に基づいて、電池モジュールBMへの充電量を求める。また、電池ECU100は、ステップS240にて、CV充電電圧を設定する。電池ECU100は、例えば、電池モジュールBMの充電電圧として推奨される電圧値をCV充電電圧として設定する。さらに、電池ECU100は、ステップS250にて、CC充電電流を設定する。電池ECU100は、例えば、電池モジュールBMの充電電流として推奨される電流値をCC充電電流として設定する。そして、電池ECU100は、リチウム析出量を含む電池状態を示す電池情報、CV充電電圧およびCC充電電流を含む各種設定を、充電器120に通知して、本制御処理を抜ける。
 一方、電池モジュールBMへの充電が不可である場合、電池ECU100は、ステップS270にて、電池モジュールBMへの充電が不可であることを充電器120に通知して、本制御処理を抜ける。
 次に、電池モジュールBMの充電時における充電器120側の制御処理について図17を参照しつつ説明する。この制御処理は、充電器120によって周期的または不定期に実施される。なお、図17に示す制御処理の各制御ステップは、充電器120が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。
 図17に示すように、充電器120は、ステップS300にて、電池ECU100が発する通知を受信したか否かを判定する。充電器120は、電池ECU100からの通知を受信するまで待機し、電池ECU100からの通知を受信すると、ステップS310に移行する。充電器120は、ステップS310にて、電池ECU100からの通知に基づいて電池モジュールBMの充電の可否を判定する。なお、ステップS310の処理は、充電器120の充電判定部122によって実施される。
 電池ECU100からの通知が充電不可を示す場合、充電器120は、ステップS320にて、電池モジュールBMへの充電が不可であることを示す情報、リチウム析出量を示す情報を報知装置NDによって外部へ報知し、電池モジュールBMへの充電を実施しない。
 一方、電池ECU100からの通知が充電可を示す場合、充電器120は、ステップS330にて、CC充電を開始する。充電器120は、電池ECU100が設定したCC充電電流を目標電流量として電池モジュールBMの充電を行う。
 続いて、充電器120は、ステップS340にて、電池モジュールBMの電圧が所定電圧に到達したか否かを判定する。この判定処理は、CC充電からCV充電への切り替えタイミングであるか否かを判定するものである。所定電圧は、例えば、CV充電電圧に設定される。
 電池モジュールBMの電圧が所定電圧に達していない場合、充電器120は、ステップS350にて、電池ECU100からCC充電電流の設定更新の通知を受信したか否かを判定する。
 ここで、電池ECU100は、CC充電中に、図18に示す設定更新処理を周期的または不定期に実行する。具体的には、図18に示すように、電池ECU100は、ステップS500にて、リチウム析出量が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。この閾値は、電池の異常時に析出されるリチウム析出量を想定した値に設定されている。電池ECU100は、リチウム析出量が所定の閾値以下の場合は以降のステップをスキップして設定更新処理を抜け、リチウム析出量が所定の閾値よりも大きい場合はステップS510に移行する。電池ECU100は、ステップS510にて、CC充電電流を現在よりも小さくなるように再設定する。電池ECU100は、例えば、リチウム析出量が所定の閾値を超える前の電流値をCC充電電流に再設定する。そして、電池ECU100は、ステップS520にて、CC充電電流の設定更新を充電器120に通知する。
 図17に戻り、充電器120は、電池ECU100からCC充電電流の設定更新の通知を受信すると、ステップS360にて、CC充電電流を電池ECU100から通知された電流量に更新する。すなわち、充電器120は、CC充電中にリチウム析出量が所定の閾値を超えて増加すると、定電流の電流量を減少させる。なお、ステップS360の処理は、充電器120の充電制御部123によって実施される。
 また、充電器120は、電池モジュールBMの電圧が所定電圧に達すると、ステップS370に移行し、CV充電を開始する。充電器120は、電池ECU100が設定したCV充電電圧を目標電圧として電池モジュールBMの充電を行う。
 続いて、充電器120は、ステップS330にて、電池モジュールBMを流れる電流が所定値以下、または、電池モジュールBMの充電を開始してからの経過時間が所定時間以上であるか否かを判定する。
 電池モジュールBMを流れる電流が所定値より大きく、充電開始からの経過時間が所定時間以内である場合、充電器120は、CV充電を継続する。また、電池モジュールBMを流れる電流が所定値以下、または、充電開始からの経過時間が所定時間を超える場合、充電器120は、ステップS390にて、充電終了処理を実行した後に、本制御処理を抜ける。充電終了処理では、例えば、充電完了、充電量、電池状態等を報知装置NDによってユーザに通知する。
 以上説明した充電システムBCSは、リチウムイオン電池を含む電池モジュールBMの充電器120を備える。充電器120は、電池側機器から電池情報を取得する情報取得部121と、電池情報に基づいて電池モジュールBMの充電の可否を判定する充電判定部122と、充電判定部122の判定結果に基づいて電池モジュールBMの充電を行う充電制御部123とを備える。このように、電池側機器から取得した電池情報に基づいて、充電器120が電池モジュールBMの充電の可否を判定する構成になっていれば、予備充電の実施によって電池モジュールBMの充電の可否を判定するものに比べて、充電時間を短縮することができる。
 また、本実施形態の充電システムBCSは、以下の特徴を備える。
 (1)充電器120の充電制御部123は、定電流での充電の後に定電圧で充電を行うCCCV充電方式によって電池モジュールBMを充電するように構成されている。そして、充電制御部123は、例えば、図19に示すように、CC充電中にリチウム析出量が所定の閾値を超えて増加すると、定電流の電流量を減少させる。これによると、CC充電中におけるリチウム析出量が抑制されるので、電池モジュールBMの安全性を確保しつつ、電池モジュールBMの充電時間が長くなることを抑制することができる。
 (2)電池側機器は、充電器120によるの充電が開始されると、リチウム析出量が閾値を超えて増加したか否かを周期的に判定する。そして、電池側機器は、リチウム析出量が閾値を超えて増加すると、定電流での充電時の目標電流量を現在の電流量よりも小さい値に設定し、当該目標電流量を充電器120に通知する。充電制御部123は、CC充電中に電池側機器から目標電流量を取得すると、当該目標電流量に基づいて定電流の電流量を調整する。このように、電池側機器でリチウム析出量を周期的に監視するとともに、監視結果に基づいて充電器120側で定電流での充電に適した電流量を調整する構成になっていれば、リチウム析出が発生しないよう充電レートを最大化するよう制御することが可能となる。これにより、ユーザの充電時間による待ち時間を適切に短縮することができる。
 (3)充電器120は、電池状態に基づいて充電に要する必要充電時間を見積もり、見積もった必要充電時間を示す情報を報知装置NDによって外部へ通知する。これによると、ユーザが大凡の待ち時間を把握可能となるので、電池モジュールBMの充電時におけるユーザの心理負担の低減を図ることができる。
 (4)充電器120は、リチウム析出量を示す情報を報知装置NDによって外部へ通知する。このように、必要充電時間を示す情報だけでなく、リチウム析出量を示す情報をユーザ側に提供可能になっていれば、ユーザがリチウムイオン電池の安全性についても把握可能となり、リチウムイオン電池に対するユーザの不安の軽減を図ることが可能となる。
 [充電システムBCSの変形例]
 充電システムBCSは、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、上述の技術的事項は、車載機器以外の機器やシステムにも転用可能である。
 [電池評価システムBRSおよび電池評価方法]
 リチウムイオン電池は、低温での充電や高速充電により、リチウムが析出する場合がある。リチウム析出が進行すると、内部短絡が発生し、発火・発煙に至る虞がある。そのため、リチウムイオン電池を含む蓄電池を再利用する際には、劣化度合いだけでなく、リチウム析出具合を加味した安全性を把握することが望ましい。
 このことを加味して、本実施形態の電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、リチウム析出量に基づいて蓄電池の安全性を判定するようになっている。また、電池評価システムBRSは、電池モジュールBMのリユースおよびリビルドを支援する支援システムとして機能する。以下、電池評価システムBRSおよび電池評価方法について、図20~図22を参照しつつ説明する。
 図20に示すように、電池評価システムBRSは、電池モジュールBMの電池状態を監視する電池監視部としての電池監視装置20と、電池モジュールBMを評価する評価装置130とを備える。
 電池監視装置20は、基本的には前述した説明したものと同様に構成されている。電池監視装置20は、電池モジュールBMに含まれるリチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、電池状態を示す1つの指標として算出可能に構成されている。電池監視装置20は、監視モジュール50の無線通信部52を利用して、リチウム析出量を含む電池状態の監視結果を含む電池状態情報等を外部に出力可能になっている。この電池状態情報には、リチウム析出量以外にも、電池モジュールBMの用途を示す電池形態情報、電池モジュールBMの使用履歴等が含まれている。なお、電池監視装置20は、監視モジュール50の無線通信部52以外の通信機器によって電池状態情報等を外部に出力可能に構成されていてもよい。
 評価装置130は、有線または無線の通信ネットワークを介して電池監視装置20、リユース電池の市場売買情報が保存されたデータセンタ、ユーザ、販売業者、二次利用者等が保有する情報端末UA、UB、UC等と通信可能に構成されている。評価装置130は、電池監視装置20から電池状態情報を取得し、当該電池状態情報に基づいて電池モジュールBMを評価する。本実施形態の評価装置130は、安全性判定部131、価値算定部132、用途提案部133、再利用判定部134、情報出力部135を備える。
 安全性判定部131は、電池モジュールBMに含まれるリチウムイオン電池のリチウム析出量に基づいて電池モジュールBMの安全性を判定する。安全性判定部131は、リチウム析出量が少ないほど安全性が高いと判定し、リチウム析出量が多いほど安全性が低いと判定する。電池モジュールBMは、安全性に欠けるリチウム電池が一つでも含まれていると、電池モジュールBMの安全性が損なわれる。このため、安全性判定部131は、リチウム析出量に基づいて電池モジュールBMに含まれる複数のリチウムイオン電池それぞれの安全性のランク付けを実施可能になっている。
 価値算定部132は、電池モジュールBMの安全性の判定結果を加味して、電池モジュールBMの価値を算定する。価値算定部132では、例えば、安全性が高い電池モジュールBMの方が、安全性が低い電池モジュールBMに比べて、値段が高いものとして価値を算出する。
 価値算定部132は、例えば、図21に示すように、容積率SOHに基づく劣化状態、リチウム析出量に基づく安全性、用途を含む電池形態情報、使用履歴を電池監視装置20から取得するとともに、リユース電池の市場売買情報をデータセンタから取得する。そして、価値算定部132は、劣化状態、安全性、電池形態情報、使用履歴、市場売買情報に基づいて、電池モジュールBMの買取価格を算出する。価値算定部132は、例えば、劣化状態、安全性、電池形態情報、使用履歴、市場売買情報、電池モジュールBMの買取価格を関連付けたマップを参照し、電池監視装置20およびデータセンタから取得した情報に基づいて電池モジュールBMの買取価格を算出する。なお、価値算定部132は、電池モジュールBMの販売価格を算出するようになっていてもよい。
 用途提案部133は、電池モジュールBMの安全性の判定結果を加味して、電池モジュールBMのリユース時の推移用途を提案する。用途提案部133は、例えば、図21に示すように、劣化状態、安全性、電池形態情報、使用履歴に基づいて、電池モジュールBMのリユース時の推奨用途を提案する。用途提案部133は、例えば、劣化状態、安全性、電池形態情報、使用履歴、リユース時の用途を関連付けたマップを参照し、電池監視装置20から取得した情報に基づいて、電池モジュールBMのリユース時の推奨用途を求める。
 再利用判定部134は、電池モジュールBMを構成する複数のリチウムイオン電池それぞれの安全性を加味して、リチウムイオン電池の再利用の可否を判定する。再利用判定部134は、例えば、リチウム析出量が所定値以下であれば再利用可と判定し、リチウム析出量が所定値を超えていれば再利用不可と判定する。
 情報出力部135は、再利用可能なリチウムイオン電池を組み変えて異なる電池をリビルドする際に、図22に示すように、リチウムイオン電池の安全性を加味して、異なる電池の用途に適したリチウムイオン電池の組み合わせをリビルド情報として出力する。
 ここで、リビルド後の電池の使用態様に応じてリチウムイオン電池の最適な組み合わせが異なることがある。このため、情報出力部135は、リビルド後の電池の使用態様に応じた組み合わせを、リビルド電池を製造するリビルドシステムRSに出力するようになっていることが望ましい。情報出力部135は、例えば、リビルド後の電池の使用態様が定置型等の長期間で利用するものである場合、長寿命、且つ、安全性が高くなる組み合わせをリビルド情報として出力する。また、情報出力部135は、例えば、リビルド後の電池を短期間で利用するものである場合、寿命以外の事項を重視した組み合わせをリビルド情報として出力する。
 以上説明した電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、電池モジュールBMの電池状態を監視し、当該電池状態の監視結果を含む電池状態情報に基づいて電池モジュールBMを評価する。電池監視装置20は、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、電池状態を示す1つの指標として算出する。評価装置130は、リチウム析出量に基づいて電池モジュールBMの安全性を判定する。これによると、リチウム析出状態といった電池モジュールBMの安全性に関わる指標を判定しているので、安全性の要求を満たすか否かを含む評価を適切に行うことが可能となる。
 また、本実施形態の電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、以下の特徴を備える。
 (1)評価装置130は、電池モジュールBMの安全性の判定結果を加味して、電池モジュールBMの価値を算定する価値算定部132を備える。これによると、ユーザに対して電池モジュールBMの適正な価値を情報として提供することができる。
 (2)評価装置130は、電池モジュールBMの安全性の判定結果を加味して、電池モジュールBMのリユース時の用途を提案する用途提案部133を備える。これによると、ユーザに対して電池モジュールBMの適正な用途を情報として提供することができる。
 (3)評価装置130は、リチウム析出量に基づいて電池モジュールBMに含まれる複数のリチウムイオン電池それぞれの安全性のランク付けを実施する。これによると、ユーザに対して電池モジュールBMを構成する複数のリチウムイオン電池の適正な状態を情報として提供することができる。
 (4)評価装置130は、複数のリチウムイオン電池それぞれの安全性を加味して、リチウムイオン電池の再利用の可否を判定する再利用判定部134を備える。これによると、電池モジュールBM全体では再利用できない場合でも、電池モジュールBMにおける安全性の高いリチウムイオン電池を再利用し易くなる。
 (5)再利用可能なリチウムイオン電池を組み変えて電池モジュールBMとは別の電池をリビルドする際に、評価装置130は、リチウムイオン電池の安全性を加味して、別の電池の用途に適したリチウムイオン電池の組み合わせをリビルド情報として出力する。これによると、電池モジュールBM全体では再利用できない場合でも、電池モジュールBMにおける安全性の高いリチウムイオン電池を利用して別の蓄電池を構築して再利用し易くなる。
 (6)電池状態情報には、リチウム析出量以外にも、前記リチウムイオン電池の用途、使用履歴、劣化状態のうち少なくとも1つが含まれている。このように、様々な情報を用いて電池モジュールBMを評価する構成になっていれば、電池モジュールBMの多面的な評価が可能となる。
 [電池評価システムBRSおよび電池評価方法の変形例]
 電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、上述の技術的事項は、車載機器以外の機器やシステムにも転用可能である。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図23~図25を参照して説明する。本実施形態では、電池モジュールBMの使用履歴と製造履歴に基づいて電池モジュールBMの異常の発生要因を特定する例について説明する。
 まず、電池パック1を車両に搭載するまでの製造過程について図23を参照しつつ説明する。図23に示すように、電池セルCの製造工程→電池モジュールBMの製造工程→電池パック1の製造工程→車両への組付け工程を経て、電池パック1が車両に搭載される。
 電池セルCの製造工程では、電極体の形成、セル組付け、電解液注液、初回充放電、性能検査がこの順序で実施される。この性能検査では、例えば、検査機器によって電池セルC単体の外観検査、異物検査、電池特性検査等が実施される。
 ここで、リチウムイオン電池は、リチウムイオンが負極で還元されて析出してしまうことがある。特に大電流や低温域で充電した場合や、電池内部に金属異物が混入し、電流密度が集中した場合においては、正極活物質から放出されたリチウムイオンが、負極活物質に入りきらず、負極表面に析出し易い。リチウムが負極に析出すると、電池反応に寄与するリチウムイオンの量が減少するため容量低下を招いたり、内部短絡が発生したりする虞がある。
 このため、電池セルCの製造工程では、リチウムの析出が発生しない電流、温度条件を算出してマップ化したり、電池セルCに金属異物が混入しないよう製造上の工夫や検査を行ったりしている。電池セルCの製造工程では、例えば、電池セルCの電極表面に光を当てることでリチウムが析出しているか否かを検査したり、負極活物質表面の抵抗分布を計測することで、リチウム析出のし易さを検査したりする。
 続く電池モジュールBMの製造工程では、電池セルC同士を組み付けるモジュール組付けと、センサ部30等を電池セルCの組付体に組み付けるセンサ組付けが実施される。この電池モジュールBMの製造工程では、電池監視装置20が電池モジュールBMに取り付けられる。これにより、電池モジュールBMの製造段階では、リチウム析出量等を電池監視装置20で監視することができる状態となる。
 続く電池パック1の製造工程では、電池モジュールBM同士を組み付けたものを密閉容器11に収容するパック組付けが実施される。この工程では、導通確認等の検査が適宜実施される。
 続く車両組付け工程では、電池パック1を車両に組み付けるとともに車両検査を実施する。車両検査では、車載機器との導通確認等を実施する。その後、電池パック1が搭載された車両は、工場からユーザに出荷される。
 ところで、電池セルCを解体してリチウム析出量を検査することも考えられるが、当該検査手法は、開発段階はともかく、実際に使用されている電池セルCや製造工程内にある電池セルCで実施するのは困難である。
 これに対して、電池監視装置20は、図24に示すように、電池モジュールBMに設置されるセンサの出力を用いてリチウム析出量を算出する析出量検出部37と、リチウム析出量の時間変化を電池の使用履歴の1つのとして記憶する記憶部51と、を備える。
 電池監視装置20は、例えば、ユーザによる車両の走行時に、リチウム析出量等を使用履歴の1つとして記憶媒体である記憶部51に記憶する。また、電池監視装置20は、電池モジュールBMの製造工程、電池パック1の製造工程、車両組付け工程でのリチウム析出量等を製造履歴の1つとして記憶部51または外部の記憶装置に記憶する。
 また、電池監視装置20は、リチウムイオン電池に異常が生じた際に、記憶部51に記憶した使用履歴および記憶部51や外部の記憶装置に記憶された製造履歴に基づいて、リチウムイオン電池の異常の発生要因を特定する異常特定部544を備える。異常特定部544は、製造履歴を基準データとし、製造履歴と使用履歴とを照らし合わせることで、リチウムイオン電池の異常の発生時期を特定し、当該発生時期の前後における電池状態を検証することで、リチウムイオン電池の異常の発生要因と特定する。異常特定部544は、例えば、図25に示すように、リチウム析出量が増加したタイミングをリチウムイオン電池の異常の発生時期として特定する。
 その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の電池監視装置20は、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
 また、本実施形態の電池監視装置20は、以下の特徴を備える。
 (1)電池監視装置20は、リチウム析出量の時間変化をリチウムイオン電池の使用履または製造履歴の1つとして記憶する記憶部51を備える。このようになっていれば、リチウム析出量を非破壊、且つ、短時間に適切に検出して、リチウム析出状態の検査を実施することができる。特に、電池モジュールBMに対してリチウム析出を検出するためのセンサを設置する構成になっているので、時間や場所を問わずリチウムの析出状態の検出を可能となる。さらに、リチウム析出量の時間変化をリチウムイオン電池の使用履歴または製造履歴の1つとして記憶部51に記憶しておくことで、いつリチウムが析出したかを明確に把握することができる。このことは、リチウム析出の責任の所在を明確にできるといった利点がある。
 (2)また、電池監視装置20は、リチウムイオン電池に異常が生じた際に、使用履歴とリチウムイオン電池の製造履歴に基づいて、リチウムイオン電池の異常の発生要因を特定する異常特定部544を備える。このように、使用履歴だけでなく、製造履歴を含めて履歴情報に基づいてリチウムイオン電池の異常の発生要因を特定するようになっていれば、異常の発生要因の探求を使用段階だけでなく、製造段階まで遡ることができる。このことは、責任の所在の明確化に大きく寄与する。
 (第2実施形態の変形例)
 第2実施形態の電池監視装置20は、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、第2実施形態で説明した技術的事項は、車載機器以外の機器やシステムにも転用可能である。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態について、図26~図33を参照して説明する。本実施形態では、定置型の大容量蓄電システムBSSに本開示のバッテリマネージメントユニットBMUを適用した例について説明する。
 図26、図27、図28に示すように、大容量蓄電システムBSSは、収容容器SC、複数の電池モジュールBM、送風装置CM、ヒータ装置HM、バッテリマネージメントユニットBMU等を備える。
 複数の電池モジュールBMは、それぞれリチウムイオン電池を含む蓄電池である。複数の電池モジュールBMのそれぞれには、センサ部30が設置されている。このセンサ部30は、第1実施形態で説明したものと同様に構成されている。
 収容容器SCは、複数の電池モジュールBMを収容する容器である。収容容器SCは、通気性を確保するための開口が適宜設けられている。収容容器SCには、送風装置CMおよびヒータ装置HMが設けられている。
 送風装置CMは、電池モジュールBMの冷却要素であって、収容容器SCの内側に気流を生じさせるものである。送風装置CMは、収容容器SCの内側に空気を吸い込むタイプの装置として構成されていてもよいし、収容容器SCの内側に空気を押し込むタイプの装置として構成されていてもよい。送風装置CMは、後述の電池制御装置140からの制御信号に応じて作動が制御される。
 ヒータ装置HMは、電池モジュールBMの加熱要素であって、通電により発熱する発熱体を含んで構成される。ヒータ装置HMは、直接的に電池モジュールBMを加熱するように構成されていてもよいし、間接的に電池モジュールBMを加熱するように構成されていてもよい。送風装置CMは、後述の電池制御装置140からの制御信号に応じて作動が制御される。
 バッテリマネージメントユニットBMUは、複数の電池モジュールBMを管理するものである。バッテリマネージメントユニットBMUは、リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を含む電池状態を監視するセンサ部30と、複数の電池モジュールBMの充電制御を行う電池制御装置140とを備える。
 電池制御装置140は、センサ部30が監視する電池状態に基づいて複数の電池モジュールBMの充電制御を実施する。電池制御装置140は、例えば、太陽発電等で得られた電力や電気代の安い時間帯の電力を利用して、複数の電池モジュールBMを充電する。
 また、電池制御装置140は、報知装置NDが接続されている。電池制御装置140は、センサ部30が監視する電池状態等を報知装置NDによって外部へ通知するようになっている。
 ここで、リチウムイオン電池は、充電時の電極電位がリチウムの酸化還元電位近傍まで低下するため、低温充電や大容量充電、過充電のような状況において、リチウムが析出し易くなる。リチウム析出は、電池内部の利用可能なリチウムイオンを減少させ、急速な電池容量の低下を引き起こす。また、リチウム析出が継続されると、内部短絡を引き起こし、最悪の場合は電池の熱暴走へと発展する可能性がある。
 また、ひとたび電池が故障すると、普及するまでは発電したエネルギの蓄電ができなくなる可能性があり、ユーザおよび事業者は多大な損害を被る場合がある。故に、電池を安心安全に使い続けるためには、リチウムイオン電池の温度を適切に管理しつつ、充放電を行うことに加え、内部短絡のような電池故障の兆候を早期に検出し、ダウンタイムを最小化することが求められている。
 これに対して、例えば、図29に示すように、リチウムイオン電池の温度が所定の低温閾値以下になった場合、電池に蓄えた電力を動力源とし、ヒータ装置HM等の加熱要素によって電池を昇温させることが考えられる。
 しかしながら、上記手法は、電池温度のみに着目した制御手法であり、電池の充放電レートによっては、必ずしも電池を昇温させる必要がない場合もある。また、電池の温度のみに着目すると、過剰に電池の温度を制御してしまい、結果として、電池に蓄えた電力を過剰に使用してしまう可能性がある。また、大容量蓄電システムBSSのような大規模な蓄電設備の場合、電池の温度分布は複雑なものとなり、電池の温度を適切に把握することは困難になる。また、リチウムイオン電池の温度情報だけでは、内部短絡のような電池故障を早期に検出することは困難であり、事業者は適切な保守工数を確保する間もなくシステムが故障してしまうため、多大なダウンタイムが発生する可能性がある。なお、充放電レートは、充電および放電のスピードである。
 これらを考慮し、電池制御装置140は、充電制御時に、リチウム析出量に応じてリチウムイオン電池を加熱するようになっている。なお、リチウムの析出は、充電制御時以外にも生じ得る。このため、電池制御装置140は、充電制御に限らず、リチウム析出量に応じてリチウムイオン電池を加熱するようになっていることが望ましい。
 電池制御装置140は、例えば、図30に示すように、リチウム析出量が第1析出閾値Hiを超えて増加すると、ヒータ装置HMへの通電を開始して電池モジュールBMを加熱する。電池モジュールBMの加熱によりリチウム析出量が減少する。そして、電池制御装置140は、リチウム析出量が第1析出閾値Hiよりも小さい第2析出閾値Loを下回ると、ヒータ装置HMへの通電を停止して電池モジュールBMの加熱を止める。
 ここで、前述の如く、リチウムの析出は、低温充電時に限らず、大容量充電、過充電のような状況においても生ずる。大容量充電、過充電のような状況では、電池モジュールBMの電池温度がある程度高くなっている場合もあり得る。
 このため、電池制御装置140は、リチウム析出量および電池モジュールBMの温度に応じてリチウムイオン電池を加熱するようになっていてもよい。電池制御装置140は、例えば、図31に示すように、リチウム析出量が第1析出閾値Hiを超えて増加し、且つ、電池モジュールBMの電池温度が所定の低温閾値以下になると、ヒータ装置HMへ通電して電池モジュールBMを加熱するようになっていてもよい。
 なお、電池制御装置140は、電池モジュールBMの電池温度が低温閾値を超えている状態でリチウム析出量が第1析出閾値Hiを超えると、電池モジュールBMの充放電を制限したり、報知装置NDで電池の異常を外部へ報知したりするようになっている。
 ここで、ダウンタイムを抑えるためには、例えば、図32に示すように、劣化によって電池の容積率SOHがある程度小さくなってから、リチウム析出量が電池の内部短絡を引き起こす量に達するまでの期間に電池交換を実施することが望ましい。
 このことを加味して、本実施形態の電池制御装置140は、センサ部30が出力する容積率SOHの変化およびリチウム析出量の変化から望ましい電池交換期間を推定し、当該電池交換期間を推奨期間として報知装置NDによって外部へ報知するようになっている。これによると、事業者等が、電池交換の推奨期間を知ることができるので、保守や電池故障を含むシステム障害によるダウンタイムを抑えることが可能となる。
 その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態のバッテリマネージメントユニットBMUは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
 また、本実施形態のバッテリマネージメントユニットBMUは、以下の特徴を備える。
 (1)バッテリマネージメントユニットBMUは、リチウム析出量が所定の閾値を超えて増加すると、電池モジュールBMを昇温させるヒータ装置HMによって電池モジュールBMを加熱する。これによると、リチウム析出量が増えるタイミングでリチウムイオン電池を加熱するして、リチウム析出量の増加を適切に抑制するので、安全かつ高効率な態様でリチウムイオン電池を使用することができる。特に、本案のバッテリマネージメントユニットは、温度分布が拡大し易い大規模な蓄電設に好適である。
 (2)センサ部30は、リチウムイオン電池の電池温度を検出する温度センサ31を含んでいる。電池制御装置140は、リチウム析出量が所定の閾値を超えて増加し、且つ、電池温度が所定の低温閾値以下になると、ヒータ装置HMによって電池モジュールBMを加熱するようになっていてもよい。これによっても、安全かつ高効率な態様でリチウムイオン電池を使用することができる。
 (第3実施形態の変形例)
 第3実施形態では、大容量蓄電システムBSSのバッテリマネージメントユニットBMUについて詳細について説明したが、バッテリマネージメントユニットBMUは、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。
 また、第3実施形態で説明した技術的事項は、大容量蓄電システムBSS以外の機器やシステムにも転用可能である。バッテリマネージメントユニットBMUは、例えば、車両等の移動体の電源管理に転用することができる。
 第3実施形態では、加熱要素をヒータ装置HMで構成したが、これに限らず、加熱要素は、電池の周囲にある負荷機器で構成されていてもよい。また、加熱要素は、電池モジュールBM以外からの電力供給により加熱されるようになっていてもよい。
 ここで、リチウム析出量は、電池温度が低く、且つ、充電レートが高いとリチウム析出量が多くなり、電池温度が高く、且つ、充電レートが低いとリチウム析出量が少なくなる傾向がある。このように、リチウム析出量と充電レートおよび電池温度との間には一定の相関性がある。このため、析出量検出部37は、例えば、図33に示すように、リチウム析出量と充電レートおよび電池温度との間の相関関係を規定した制御マップを参照して、リチウム析出量を算出するようになっていてもよい。このことは、本実施形態以外の実施形態も同様である。
 (第4実施形態)
 次に、第4実施形態について、図34、図35を参照して説明する。本実施形態では、電池を収容容器SCに収容して輸送する電池輸送機器BSCについて説明する。
 リチウムイオン電池は有毒性、可燃性の化学物質も含んでいるため、安全に輸送する必要がある。例えば、航空機による輸送は、リチウム含有量に応じて梱包基準が国際法規で規定されている。電気自動車に使用されるような組電池は、リチウム含有量が多く、航空機による輸送は法規上困難であり、船舶による海上輸送が一般的である。空輸と比較し、海上輸送は長時間の輸送になる。例えば、夏季などは高温・高湿状態での長時間の輸送となったり、冬季等は低温状態での長時間の輸送となったりする。このようなストレス環境下において、リチウムイオン電池がひとたび不安全な状態へ移行すると、リチウムイオン電池は制御困難な状態になり、他の積み荷や乗員に被害が及ぶ虞があるため、リチウムイオン電池の安全状態を監視することが重要である。
 これに対して、不燃製材料で形成され、かつ、冷却機構をもつ輸送容器を用いてリチウムイオン電池を輸送し、ガスセンサ35を用いて電池の不安全イベントを検出した場合に、冷却機構によりリチウムイオン電池を不活性化することが考えられる。
 しかし、リチウムイオン電池が不安全状態に至る化学反応は発熱反応の連鎖反応であり、上記手法の如く、電池の不安全イベント検出にガスセンサ35を使用する場合、リチウムイオン電池からガスが噴出した時点で既に連鎖反応は始まっている。連鎖反応は急激に進行するため、このような時点において、リチウムイオン電池を不活性化することは困難である。また、噴出したガスは有害であるため、積み荷や乗員に被害が及ぶ可能性がある。
 これらを考慮し、本実施形態の電池輸送機器BSCは、電池の温度が意図せずに上昇し続ける異常発熱現象につながる因子を監視し、当該監視結果に基づいて異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知可能に構成されている。
 図34に示すように、電池輸送機器BSCは、複数の電池モジュールBMを収容する収容容器SC、複数の電池モジュールBMの電池状態を検出するセンサ部30A、異常検知部150を備える。
 図35に示すように、センサ部30Aは、第1実施形態で説明した温度センサ31、ガスセンサ35、析出量検出部37に加えて、湿度センサHSおよび加速度センサGSを含んでいる。湿度センサHSは、収容容器SCの内側に設置されて、収容容器SCの内側の湿度を検出する。加速度センサGSは、収容容器SCに設定されて収容容器SCに加わる振動や衝撃を検出する。なお、センサ部30Aは、他のセンサを含んでいてもよい。
 本実施形態のセンサ部30Aは、異常検知部150と無線通信するための図示しない無線通信機を備える。なお、センサ部30Aは、異常検知部150と有線通信するための通信機を備えていてもよい。
 異常検知部150は、異常発熱現象につながる因子の監視結果に基づいて異常発熱現象の発生を未然に抑えるとともに、異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知し、異常状態の検知結果に基づいて異常発熱現象に対する対策を実施する。異常検知部150は、第1実施形態で説明した監視モジュール50と同様に構成されている。すなわち、異常検知部150は、記憶部51、無線通信部52、内部抵抗検出部53、監視IC54等を備える。
 異常検知部150は、異常発熱現象の未然防止および早期検知を図るため、第1実施形態で説明した図12で示す制御処理を実行する。また、異常検知部150は、異常発熱現象に対する対策として、第1実施形態で説明した外部報知処理や電池保護処理等を実施する。
 外部報知処理では、異常発熱現象の発生を示す信号を報知装置NDに出力し、当該報知装置NDを介して異常発熱現象の発生を外部へ報知する。この外部報知処理では、例えば、温度センサ31、湿度センサHS、加速度センサGSのセンサ出力、異常発熱現象が発生した電池モジュールBMの位置情報の少なくとも1つを外部へ報知するようになっていることが望ましい。理由は、異常発熱現象の発生に関する責任の所在を明らかにし易くなるからである。なお、電池モジュールBMの位置情報は、例えば、センサ部30Aが発する信号の電波強度等に基づいて特定した情報を用いることができる。
 その他については、第1実施形態と同様である。本実施形態の電池輸送機器BSCは、第1実施形態と共通の構成または均等な構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
 また、本実施形態の電池輸送機器BSCは、以下の特徴を備える。
 (1)電池輸送機器BSCは、収容容器SCと、電池の温度が意図せずに上昇し続ける異常発熱現象につながる因子を監視する因子監視部と、電池の異常を検知する異常検知部150と、を備える。そして、異常検知部150は、因子監視部の監視結果に基づいて異常発熱現象の発生を未然に抑えるとともに、異常発熱現象の発生初期段階に電池に生ずる異常状態を検知し、異常状態の検知結果に基づいて異常発熱現象に対する対策を実施する。これによると、電池を輸送する際に、異常発熱現象の発生を未然に防ぎつつ、万が一、異常発熱現象が生じたとしても、その発生初期段階から対策を実施するといった有効な熱対策を実施することができる。
 (第4実施形態の変形例)
 第4実施形態では、電池輸送機器BSCについて詳細について説明したが、電池輸送機器BSCは、上述したものと同一ではなく、上述したものとは一部が異なっていてもよい。また、第4実施形態で説明した技術的事項は、電池輸送機器BSC以外の機器やシステムにも転用可能である。
 (他の実施形態)
 以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
 上述の電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、リチウム析出量に基づく電池モジュールBMの安全性評価は必須であるが、例えば、電池の異常発熱対策等は必須ではない。
 電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、少なくともリチウム析出量に基づく安全性の評価を実施するようになっていればよく、価値の算定、用途の提案、安全性のランク付け、再利用の可否、用途に応じた最適な組み合わせの決定等の実施は必須ではない。
 また、電池状態情報は、少なくともリチウム析出量に関する情報が含まれていればよく、劣化情報である容積率SOH、電池モジュールBMの用途、電池モジュールBMの使用履歴等は含まれていなくてもよい。
 上述の電池評価システムBRSおよび電池評価方法の評価対象は、車両に搭載された車載バッテリに限定されない。電池評価システムBRSおよび電池評価方法は、例えば、定置型の蓄電池、可搬型の蓄電池の評価にも利用可能なである。
 上述した電池監視装置20は、フレキシブル基板FPCやASIC回路を備えているが、これに限定されない。フレキシブル基板FPCやASIC回路は、電池監視装置20において必須な構成ではない。
 上述の実施形態の如く、電池監視装置20は、リチウム析出量の推定値を電池温度または寄生抵抗値で補正するようになっていることが望ましいが、そのようになっていなくてもよい。
 上述の実施形態の如く、電池監視装置20は、リチウム析出量から推定される所定の電池状態と他の要素から推定される所定の電池状態とを比較して、析出量検出部37の適否を診断するようになっていることが望ましいが、そのようになっていなくてもよい。
 上述の実施形態では、リチウム析出量および電池のSEI層の厚みに基づいて、容積率SOHを推定するものを例示したが、容積率SOHは、他の物理量に基づいて推定されるようになっていてもよい。電池監視装置20は、例えば、電池の正極の割れを含む劣化状態を検出し、当該劣化状態に基づいて容積率SOHを算出するようになっていてもよい。
 上述の実施形態の如く、電池監視装置20は、電池管理装置60とともに電池モジュールBMを管理する電池管理システムBMSを構成可能になっていることが望ましいが、そのようになっていなくてもよい。このことは、充電システムBCSおよび電池評価システムBRSについても同様である。なお、電池評価システムBRSは、電池管理システムBMSにおける1つの機能部として構成されていてもよい。
 電池監視装置20の監視対象は、車両に搭載された車載バッテリに限定されない。電池監視装置20は、例えば、定置型の蓄電池、可搬型の蓄電池を監視する装置としても利用可能である。
 電池監視装置20は、基本的にリチウムイオン電池を監視対象としているが、これに限らず、リチウムイオン電池と同様の課題が生じ得るものがあれば、当該電池を監視対象とすることもできる。なお、電池監視装置20の監視対象となる電池は、複数の電池セルCがモジュール化されたものでなくてもよい。
 電池監視装置20は、電池ECU100に対して無線ではなく、有線で接続される構成になっていてもよい。電池監視装置20は、上述したものと完全に一致するものに限定されず、上述したものと一部が異なっていてもよい。
 上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
 上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
 上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
 本開示の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせで構成された一つ以上の専用コンピュータで、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
  [本開示の観点]
  本開示は以下の観点を備える。
 [第1の観点]
 リチウムイオン電池を含む蓄電池(BM)を評価する電池評価システムであって、
 前記蓄電池の電池状態を監視する電池監視部(20)と、
 前記電池監視部から前記電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、前記電池状態情報に基づいて前記蓄電池を評価する評価装置(130)と、を備え、
 前記電池監視部は、前記リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、前記電池状態を示す1つの指標として算出可能に構成されており、
 前記評価装置は、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池の安全性を判定する、電池評価システム。
 [第2の観点]
 前記評価装置は、前記蓄電池の安全性の判定結果を加味して、前記蓄電池の価値を算定する価値算定部(132)を備える、第1の観点に記載の電池評価システム。
 [第3の観点]
 前記評価装置は、前記蓄電池の安全性の判定結果を加味して、前記蓄電池のリユース時の用途を提案する用途提案部(133)を備える、第1または第2の観点に記載の電池評価システム。
 [第4の観点]
 前記評価装置は、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池に含まれる複数の前記リチウムイオン電池それぞれの安全性のランク付けを実施する、第1ないし第3の観点のいずれか1つに記載の電池評価システム。
 [第5の観点]
 前記評価装置は、複数の前記リチウムイオン電池それぞれの安全性を加味して、前記リチウムイオン電池の再利用の可否を判定する再利用判定部(134)を備える、第1ないし第4の観点のいずれか1つに記載の電池評価システム。
 [第6の観点]
 再利用可能な前記リチウムイオン電池を組み変えて異なる電池をリビルドする際に、前記評価装置は、前記リチウムイオン電池の安全性を加味して、前記異なる電池の用途に適した前記リチウムイオン電池の組み合わせをリビルド情報として出力する情報出力部(135)を備える、第1ないし第5の観点のいずれか1つに記載の電池評価システム。
 [第7の観点]
 前記電池状態情報には、前記リチウム析出量以外にも、前記リチウムイオン電池の用途、使用履歴、劣化状態のうち少なくとも1つが含まれている、第1ないし第6の観点のいずれか1つに記載の電池評価システム。
 [第8の観点]
 リチウムイオン電池を含む蓄電池(BM)を評価する電池評価方法であって、
 前記蓄電池の電池状態を監視することと、
 前記電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、前記電池状態情報に基づいて前記蓄電池を評価することと、を含み、
 前記電池状態を監視することでは、前記リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、前記電池状態を示す1つの指標として算出し、
 前記蓄電池を評価することでは、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池の安全性を判定する、電池評価方法。

Claims (8)

  1.  リチウムイオン電池を含む蓄電池(BM)を評価する電池評価システムであって、
     前記蓄電池の電池状態を監視する電池監視部(20)と、
     前記電池監視部から前記電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、前記電池状態情報に基づいて前記蓄電池を評価する評価装置(130)と、を備え、
     前記電池監視部は、前記リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、前記電池状態を示す1つの指標として算出可能に構成されており、
     前記評価装置は、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池の安全性を判定する、電池評価システム。
  2.  前記評価装置は、前記蓄電池の安全性の判定結果を加味して、前記蓄電池の価値を算定する価値算定部(132)を備える、請求項1に記載の電池評価システム。
  3.  前記評価装置は、前記蓄電池の安全性の判定結果を加味して、前記蓄電池のリユース時の用途を提案する用途提案部(133)を備える、請求項1に記載の電池評価システム。
  4.  前記評価装置は、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池に含まれる複数の前記リチウムイオン電池それぞれの安全性のランク付けを実施する、請求項1に記載の電池評価システム。
  5.  前記評価装置は、複数の前記リチウムイオン電池それぞれの安全性を加味して、前記リチウムイオン電池の再利用の可否を判定する再利用判定部(134)を備える、請求項4に記載の電池評価システム。
  6.  再利用可能な前記リチウムイオン電池を組み変えて異なる電池をリビルドする際に、前記評価装置は、前記リチウムイオン電池の安全性を加味して、前記異なる電池の用途に適した前記リチウムイオン電池の組み合わせをリビルド情報として出力する情報出力部(135)を備える、請求項5に記載の電池評価システム。
  7.  前記電池状態情報には、前記リチウム析出量以外にも、前記リチウムイオン電池の用途、使用履歴、劣化状態のうち少なくとも1つが含まれている、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の電池評価システム。
  8.  リチウムイオン電池を含む蓄電池(BM)を評価する電池評価方法であって、
     前記蓄電池の電池状態を監視することと、
     前記電池状態の監視結果を含む電池状態情報を取得し、前記電池状態情報に基づいて前記蓄電池を評価することと、を含み、
     前記電池状態を監視することでは、前記リチウムイオン電池におけるリチウム析出量を、前記電池状態を示す1つの指標として算出し、
     前記蓄電池を評価することでは、前記リチウム析出量に基づいて前記蓄電池の安全性を判定する、電池評価方法。
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