(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリーユニットの再利用の判断を充放電特性で評価するバッテリーユニットの検査装置を提供する。【解決手段】使用済のバッテリーユニットを初期放電する工程、初期放電後に充放電サイクル動作を実施する工程、バッテリーユニットの放電容量が第１の容量又は第２の容量以上かを判定する工程、第１の容量又は第２の容量以上である場合にサイクル動作を実施させる工程、充放電サイクル動作を実施したバッテリーユニットを構成するバッテリーモジュールの放電容量が所定の範囲にある場合にバッテリーモジュールを充電し、所定時間放置した後に放電させる工程及び放電容量のばらつきが所定の範囲内にある場合に使用済のバッテリーユニットを良品と判定する工程を備える。放電容量のばらつきが所定の範囲内にない場合には放電容量が既知のバッテリーモジュールに交換して、再度初期放電後の充放電サイクル動作から検査を実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済のバッテリーユニットに対して、放電を行う放電部と、前記使用済のバッテリーユニットに対して、充電を行う充電部と、前記放電部と、前記充電部とを制御する制御部と、前記使用済のバッテリーユニットの性能を判定する判定部と、を備え、複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを再利用するためのバッテリーユニットの検査装置におけるバッテリーユニットの検査方法であって、
前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による初期放電を実行させる第１の工程と、
前記制御部が、前記初期放電の実行後に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第２の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する第３の工程と、
前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が前記第１の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第４の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する第５の工程と、
前記制御部が、前記複数のバッテリーモジュールの放電容量が前記第２の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第６の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの前記複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回った前記バッテリーモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する第７の工程と、
前記制御部が、前記放電終止電圧を下回った前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲にある場合に、前記充電部に前記複数のバッテリーモジュールを充電させ、前記複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる第８の工程と、
前記制御部が、前記所定時間放置させた前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による放電を実施させる第９の工程と、
前記判定部が、第９の工程終了後に、前記バッテリーユニットの放電容量が第３の容量以上で、且つ、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲内にある場合に、前記使用済のバッテリーユニットを良品と判定する第１０の工程と、
を備え、
前記第８の工程、第１０の工程において、放電容量のばらつきが、所定の範囲内にない前記バッテリーモジュールを前記放電容量が既知の前記バッテリーモジュールに交換して、再度、前記第２の工程から検査を実行することを特徴とするバッテリーユニットの検査方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットおよび前記第５の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットを構成する前記バッテリーモジュールのうち、所定の性能を有する前記バッテリーモジュールを交換用の前記バッテリーモジュールとして保存することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項３】
前記第２の工程における前記充電部による充電の充電量が定格容量の１２０％であることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項４】
前記第１の容量が、定格容量の７０％であることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項５】
前記第２の容量が、定格容量の８５％であることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項６】
前記所定の範囲が、定格容量を１００％としたときの各モジュールの現在容量のパーセンテージのばらつきが２．０％以内であることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項７】
前記所定時間が、１２０時間であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項８】
前記所定の条件が、前記複数のバッテリーモジュールの放電容量が、前記第２の容量以上で、且つ、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項９】
前記バッテリーモジュールが複数のニッケル水素電池で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項１０】
前記請求項１から請求項９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するバッテリーユニットの検査装置。
【請求項１１】
前記請求項１から請求項９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーユニットの検査装置、バッテリーユニットの検査方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータを駆動源とする電気自動車やハイブリッドカー等の車両が普及し始めている。
このような電気自動車やハイブリッドカー等の車両では、モータの電源として、バッテリーユニットが用いられている。
このバッテリーユニットは、直列に接続された複数の蓄電池で構成されている。
【０００３】
また、こうしたバッテリーユニットについては、蓄電池に用いられる一部素材が希少素材である等の理由により、再利用を行う技術が多方面で検討されている。
しかしながら、使用済のバッテリーユニットでは、過充電や過放電、メモリー効果等の影響により、新品の時点に比べて、電圧や蓄電容量に変化が生じるという問題がある。
【０００４】
こうした問題に対して、特許文献１には、バッテリーユニットを構成する複数の単体蓄電池の残容量を測定し、測定された残容量が、０よりも大きく車両における制御範囲の下限値未満の範囲内に設定された残容量下限値以上である単体蓄電池を選別して、バッテリーユニットに組み上げる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５２１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、特許文献１にも記載のように、良品の単位電池であっても、車両における制御範囲の下限値を下回るものが存在し、再利用効率が低下するという問題があった。
また、特許文献１では、充電条件のみを定めているが、蓄電池の特性は、本来、充電特性および放電特性（以下「充放電特性」）により評価すべきである。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、バッテリーユニットの再利用の判断をバッテリーモジュールの充放電特性で評価するバッテリーユニットの検査装置、バッテリーユニットの検査方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、使用済のバッテリーユニットに対して、放電を行う放電部と、前記使用済のバッテリーユニットに対して、充電を行う充電部と、前記放電部と、前記充電部とを制御する制御部と、前記使用済のバッテリーユニットの性能を判定する判定部と、を備え、複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを再利用するためのバッテリーユニットの検査装置におけるバッテリーユニットの検査方法であって、前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による初期放電を実行させる第１の工程と、前記制御部が、前記初期放電の実行後に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第２の工程と、前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する第３の工程と、前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が前記第１の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第４の工程と、前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する第５の工程と、前記制御部が、前記複数のバッテリーモジュールの放電容量が前記第２の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第６の工程と、前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの前記複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回った前記バッテリーモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する第７の工程と、前記制御部が、前記放電終止電圧を下回った前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲にある場合に、前記充電部に前記複数のバッテリーモジュールを充電させ、前記複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる第８の工程と、前記制御部が、前記所定時間放置させた前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による放電を実施させる第９の工程と、前記判定部が、第９の工程終了後に、前記バッテリーユニットの放電容量が第３の容量以上で、且つ、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲内にある場合に、前記使用済のバッテリーユニットを良品と判定する第１０の工程と、を備え、前記第８の工程、第１０の工程において、放電容量のばらつきが、所定の範囲内にない前記バッテリーモジュールを前記放電容量が既知の前記バッテリーモジュールに交換して、再度、前記第２の工程から検査を実行することを特徴とするバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【０００９】
形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記第３の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットおよび前記第５の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットを構成する前記バッテリーモジュールのうち、所定の性能を有する前記バッテリーモジュールを交換用の前記バッテリーモジュールとして保存するバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１０】
形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記第２の工程における前記充電部による充電の充電量が定格容量の１２０％であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１１】
形態４；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記第１の容量が、定格容量の７０％であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１２】
形態５；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記第２の容量が、定格容量の８５％であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１３】
形態６；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記所定の範囲が、定格容量を１００％としたときの各モジュールの現在容量のパーセンテージのばらつきが２．０％以内であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１４】
形態７；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記所定時間が、１２０時間であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１５】
形態８；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記所定の条件が、前記複数のバッテリーモジュールの放電容量が、前記第２の容量以上で、且つ、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲内であるバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１６】
形態９；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記バッテリーモジュールが複数のニッケル水素電池で構成されているバッテリーユニットの検査方法を提案している。
【００１７】
形態１０；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、形態１から形態９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するバッテリーユニットの検査装置を提案している。
【００１８】
形態１１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、形態１から形態９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するためのプログラムを提案している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、バッテリーユニットの再利用の判断をバッテリーモジュールの充放電特性で評価することから、正確な判断が行え、かつ、再利用効率を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリーユニット検査装置の構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバッテリーユニットの構成を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る充放電部の構成を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御ユニットの構成を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係るバッテリーユニット検査装置の処理を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係るバッテリーユニット検査装置の処理を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施形態に係る放電試験の結果の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に係る放電試験の結果の一例を示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係る充電終了後の経過時間と放電容量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜実施形態＞
図１から図９を用いて、本実施形態に係るバッテリーユニット検査装置について説明する。
なお、単位蓄電池を複数有するものをバッテリーモジュールとし、バッテリーモジュールを複数有するものをバッテリーユニットとして説明する。
【００２２】
＜バッテリーユニット検査装置の構成＞
図１を用いて、本実施形態に係るバッテリーユニット検査装置１０の電気的構成について説明する。
【００２３】
本実施形態に係るバッテリーユニット検査装置１０は、図１に示すように、バッテリーユニット１００と、充放電ユニット２００と、制御ユニット３００と、を含んで構成されている。
【００２４】
バッテリーユニット１００は、使用済のバッテリーユニットであり、図２（Ｂ）に示すような単位蓄電池（セル）を複数有するバッテリーモジュールを複数組み合わせたものである。
バッテリーユニット１００は、充放電ユニット２００および制御ユニット３００と電気的に接続されており、充放電ユニット２００に対しては、ユニット全体として、制御ユニット３００に対しては、各バッテリーモジュールごとの個別の電圧を計測するためのケーブル等が接続されている。
以下では、単位蓄電池（セル）としてニッケル水素電池を例示して説明するが、単位蓄電池（セル）は、これに限らず、リチウムイオン電池等であってもよい。
【００２５】
充放電ユニット２００は、バッテリーユニット１００に対して、充放電を行うためのユニットであり、その詳細については、後述する。
【００２６】
制御ユニット３００は、バッテリーユニット１００および充放電ユニット２００とケーブル等を介して、電気的に接続されている。
制御ユニット３００は、充放電ユニット２００に対して、充電あるいは放電の制御を行うとともに、充電あるいは放電モードの切替制御を行う。
【００２７】
＜バッテリーユニットの構成＞
図２を用いて、バッテリーユニット１００の構成について説明する。
【００２８】
本実施形態に係るバッテリーユニット１００は、図２（Ａ）に示すように、複数（ｎ個）のバッテリーモジュール１０１−１〜１０１−ｎにより構成されている。
また、個々のバッテリーモジュールは、図２（Ｂ）に示されるように、複数の単位蓄電池（セル）で構成されている。
なお、以下では、バッテリーモジュールが６個の単位蓄電池（セル）で構成され、バッテリーユニット１００が２８個のバッテリーモジュールで構成される場合を例示して説明するが、バッテリーモジュールを構成する単位蓄電池（セル）数およびバッテリーユニット１００を構成するバッテリーモジュール数は、これに限定されるものではない。
【００２９】
個々のバッテリーモジュールは、正極端子１０１Ｐと負極端子１０１Ｎとを備え、個々のバッテリーモジュールが直列に接続されるように、接続帯１０２により、隣接するバッテリーモジュールの正極端子と負極端子とが接続されている。
これにより、個々のバッテリーモジュールが、直列に接続された状態で検査が実行される。
【００３０】
＜充放電ユニットの構成＞
図３を用いて、充放電ユニット２００の構成について説明する。
【００３１】
本実施形態に係る充放電ユニット２００は、図３に示すように、充電回路２１０と、放電回路２２０と、切替スイッチ２３０、２４０と、を含んで構成されている。
【００３２】
充電回路２１０は、充電モードにおいて、バッテリーユニット１００内の蓄電池を充電するための電力を供給する。
【００３３】
充電回路２１０は、例えば、定電流回路と、定電圧回路と、電圧検出回路と、を含んで構成されている。
ここで、充電回路２１０は、後述する制御ユニット３００からの起動信号により、動作を開始、停止する。
【００３４】
定電流回路と、定電圧回路とは、一体に構成されており、バッテリーユニット１００内の蓄電池に電力を供給する。
具体的には、蓄電池の充電では、定電流で充電を開始し、設定電圧に到達すると定電圧充電に移行する。
また、電圧検出回路は、バッテリーユニット１００への充電電圧を検出し、検出結果を後述する制御ユニット３００に出力し、電圧異常（主として充電終期のバッテリーユニット電圧が劣化のため所定の値まで上昇しない）となった場合、それを出力し表示する。
【００３５】
放電回路２２０は、放電モードにおいて、バッテリーユニット１００内の蓄電池を放電させるように機能する。
具体的には、一端がグランドに接地された負荷抵抗をバッテリーユニット１００内の蓄電池の正極端子１０１Ｐに接続することにより、設定した一定の電流値で放電動作を実行する。
【００３６】
切替スイッチ２３０は、一端が充電回路２１０の出力端子に接続され、他端がバッテリーユニット１００に接続されている。
この切替スイッチ２３０は、放電モードでは開状態であり、充電モード時には、後述する制御ユニット３００からの制御信号を受けて、閉状態となる。
【００３７】
切替スイッチ２４０は、一端が放電回路２２０の出力端子に接続され、他端がバッテリーユニット１００に接続されている。
この切替スイッチ２４０は、充電モードでは開状態であり、放電モード時には、後述する制御ユニット３００からの制御信号を受けて、閉状態となる。
【００３８】
＜制御ユニットの構成＞
図４を用いて、制御ユニット３００の構成について説明する。
【００３９】
本実施形態に係る制御ユニット３００は、図４に示すように、判定部３１０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３０と、表示部３４０と、タイマ部３５０と、制御部３６０と、を含んで構成されている。
【００４０】
判定部３１０は、予め定められた判定基準に基づいて、バッテリーモジュールの性能を判定する。
具体的には、判定部３１０は、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する。
ここで、放電容量は、使い始め（充電完了後）から使い終えるまでに蓄電池から放電した電気量をいい、後述するように、例えば、制御部３６０から入力した個々のバッテリーモジュールの端子電圧や電流値に基づき、放電時の電流（放電電流）と終止電圧に達するまでの時間とを乗算することにより算出する。
なお、放電容量の量記号はＷ、単位にはアンペアアワー（ＡＨ）又はミリアンペアアワー（ｍＡＨ）が用いられる。
また、本実施形態においては、定格容量の第１の容量としては、定格容量の７０％を例示するが、これに限られるものではない。
【００４１】
また、判定部３１０は、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する。
なお、本実施形態においては、定格容量の第２の容量としては、定格容量の８５％を例示するが、これに限られるものではない。
【００４２】
また、判定部３１０は、２サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニットの複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回ったバッテリーモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する。
なお、本実施形態においては、所定の範囲としては、定格容量を１００％としたときの各モジュールの現在容量のパーセンテージのばらつきが２．０％以内を例示するが、これに限られるものではない。
【００４３】
また、判定部３１０は、３サイクル目の充電および放電のサイクル動作終了後に、所定時間放置させた使用済のバッテリーユニットに対して、放電部による放電を実施させ、放電実施後に、バッテリーユニットの放電容量が第３の容量以上で、且つ、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にある場合に、使用済のバッテリーユニットを良品と判定する。
【００４４】
（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２０は、制御プログラムや判定基準に関するデータ等を格納する記録媒体である。
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３０は、一時的な記憶素子であり、例えば、単位時間ごとに、制御ユニット３００がバッテリーユニット１００から取得する各バッテリーモジュールの端子電圧等を記憶する。
【００４５】
表示部３４０は、液晶パネル等で構成され、例えば、各バッテリーモジュールにおける端子電圧の時系列データや判定結果等を表示する。
タイマ部３５０は、計時手段であり、制御ユニット３００により、セットされた充電時間や放電時間をカウントアップする。
【００４６】
制御部３６０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３２０に格納された制御プログラムに基づいて、バッテリーユニット検査装置１０の全体の処理を制御する。
【００４７】
具体的には、制御部３６０は、使用済のバッテリーユニットに対して、充放電ユニット２００を起動させ、初期放電を実行させる。
また、制御部３６０は、初期放電の実行後に、充放電ユニット２００を起動させ、１サイクル目の充電および放電の動作を実施させる。
【００４８】
また、制御部３６０は、１サイクル目の充電および放電の動作後に、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第１の容量以上である場合に、充放電ユニット２００を起動させ、２サイクル目の充電および放電の動作を実施させる。
【００４９】
また、制御部３６０は、２サイクル目の充電および放電の動作後に、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第２の容量以上である場合に、充放電ユニット２００を起動させ、３サイクル目の充電および放電の動作を実施させる。
【００５０】
また、制御部３６０は、３サイクル目の充電および放電の動作終了後に、放電終止電圧を下回った複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲にある場合に、充放電ユニット２００を起動させ、複数のバッテリーモジュールを充電させ、複数のバッテリーモジュールからなる使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる。
【００５１】
また、制御部３６０は、所定時間放置させた使用済のバッテリーユニットに対して、充放電ユニット２００を起動させ、放電を実施させる。
【００５２】
また、制御部３６０は、バッテリーユニット１００を構成している個々のバッテリーモジュールと接続されており、主に、個々のバッテリーモジュールの端子電圧や電流値等をモニタし、そのモニタ結果を判定部３１０に出力する。
【００５３】
また、制御部３６０は、モニタ結果をＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３０に格納する。
また、制御部３６０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３０に格納したモニタ結果を表示部３４０に表示データとして出力し、表示させる。
【００５４】
＜バッテリーユニット検査装置の処理＞
図５から図９を用いて、本実施形態に係るバッテリーユニット検査装置１０の処理について説明する。
【００５５】
まず、制御部３６０は、使用済のバッテリーユニット１００に対して、充放電ユニット２００を起動させ、初期放電を実行させる（ステップＳ１０１）。
なお、初期放電は、例えば、総セル数×１．０Ｖのバッテリー電圧を放電終止電圧として、放電を実行する。
【００５６】
制御部３６０は、ステップＳ１０１の初期放電の実行後に、充放電ユニット２００を起動させ、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施させる（ステップＳ１０２）。
なお、充電時の充電量は、充電効率を考慮し、例えば、定格容量の１２０％程度に設定することが好ましい。
また、放電時は、総セル数×１．０Ｖのバッテリー電圧を放電終止電圧とすることが好ましい。
【００５７】
１サイクル目の充電および放電のサイクル動作が終了すると、判定部３１０は、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
ステップＳ１０３において、判定部３１０が、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上でないと判定した場合（ステップＳ１０３の「ＮＯ」）には、処理を終了する。
なお、この場合、当該バッテリーユニット１００を構成するバッテリーモジュールのうち、所定の性能を有するバッテリーモジュールについては、交換用のバッテリーモジュールとして保存しておく。
処理を終了とするのは、バッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量未満である場合には、次の充電および放電のサイクル動作を実施しても、定格容量の第１の容量よりも大きい定格容量の第２の容量に回復する可能性がないからである。
ここで、定格容量の第１の容量としては、定格容量の７０％であることが好ましい。
【００５９】
一方で、ステップＳ１０３において、判定部３１０が、１サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上であると判定した場合（ステップＳ１０３の「ＹＥＳ」）には、制御部３６０は、充放電ユニット２００を起動させ、２サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施させる（ステップＳ１０４）。
【００６０】
判定部３１０は、２サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００６１】
ステップＳ１０５において、判定部３１０が、２サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第２の容量以上でないと判定した場合（ステップＳ１０５の「ＮＯ」）には、処理を終了する。
なお、この場合、当該バッテリーユニット１００を構成するバッテリーモジュールのうち、所定の性能を有するバッテリーモジュールについては、交換用のバッテリーモジュールとして保存しておく。
処理を終了とするのは、後述するように、後工程において、充電後、所定時間放置させた後に、放電を行い、判定を行うが、過去のデータから、この段階で、バッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第２の容量以上でないものは、最終判定の基準である第３の容量を超えないという事実に基づくものである。
ここで、定格容量の第２の容量としては、定格容量の８５％であることが好ましい。
【００６２】
一方で、ステップＳ１０５において、判定部３１０が、２サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第２の容量以上であると判定した場合（ステップＳ１０５の「ＹＥＳ」）には、制御部３６０は、充放電ユニット２００を起動させ、３サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施させる（ステップＳ１０６）。
【００６３】
ステップＳ１０６において、判定部３１０が、３サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回ったモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
そして、３サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回ったモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にないバッテリーモジュールについては（ステップＳ１０７の「ＮＯ」）は、バッテリーモジュールの交換を行って、制御部３６０は、処理をステップ１０２に戻す。
【００６４】
ここで、図７は、上記の放電を行った場合の各バッテリーモジュールの特性を示したものである。
図７に示すように、２８個のバッテリーモジュールからなるバッテリーユニット１００において、放電終止電圧に至らなかったバッテリーモジュールは２４個、放電終止電圧を下回ったバッテリーモジュールは４個である。
この４個のバッテリーモジュールは、モジュールＮｏ８、１１、１２、１７のバッテリーモジュールであり、それぞれの放電容量は、９０．９％、８７．７％、９０．４％８９．５％である。
このうち、最も大きな放電容量は、モジュールＮｏ８の９０．９％であり、最も小さな放電容量は、モジュールＮｏ１１の８７．７％であって、その差は、３．２％である。
この場合、判定部３１０は、放電終止電圧を下回ったモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内、例えば、２．０％以内にないため、モジュールＮｏ１１のバッテリーモジュールを交換することを判定する。
具体的には、一例として容量の小さい蓄電池から交換して行き、各バッテリーモジュールのばらつきが、２．０％以内に収めるように処理する。
【００６５】
一方で、３サイクル目の充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回ったモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあると判断した場合（ステップＳ１０７の「ＹＥＳ」）には、制御部３６０は、処理をステップＳ１０８に進める。
なお、所定の範囲としては、放電容量のばらつきの程度が２．０％以内とすることが好ましい。
【００６６】
ステップＳ１０８において、制御部３６０は、放電終止電圧を下回った複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲にある場合に、充放電ユニット２００を起動させ、複数のバッテリーモジュールを充電させた後、複数のバッテリーモジュールからなる使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる（ステップＳ１０９）。
ここで、所定時間としては、１２０Ｈが好ましい。
【００６７】
制御部３６０は、所定時間放置させた使用済のバッテリーユニットに対して、充放電ユニット２００を起動させ、放電を実施させる（ステップＳ１０９）。
判定部３１０は、ステップＳ１０９の終了後に、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第３の容量以上で、且つ、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にある場合に（ステップＳ１１０の「ＹＥＳ」）、使用済のバッテリーユニットを良品と判定し、すべての処理を終了する。
【００６８】
一方で、判定部３１０が、ステップＳ１０９の終了後に、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第３の容量以上で、且つ、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にないバッテリーモジュールがあると判定した場合には（ステップＳ１１０の「ＮＯ」）、所定の範囲内にないバッテリーモジュールを他の既知のバッテリーモジュールに交換して（ステップＳ１１１）、制御部３６０は、処理をステップ１０２に戻す。
【００６９】
以上、説明したように、本実施形態によれば、バッテリーユニット検査装置は、制御部３６０が、使用済のバッテリーユニット１００に対して、放電部による初期放電を実行させる第１の工程と、制御部３６０が、初期放電の実行後に、放電部および充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第２の工程と、判定部３１０が、その充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する第３の工程と、制御部３６０が、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第１の容量以上である場合に、放電部および充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第４の工程と、判定部３１０が、その充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する第５の工程と、制御部３６０が、複数のバッテリーモジュールの放電容量が第２の容量以上である場合に、放電部および充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第６の工程と、判定部３１０が、その充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回ったバッテリーモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する第７の工程と、制御部３６０が、放電終止電圧を下回った複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲にある場合に、充電部に複数のバッテリーモジュールを充電させ、複数のバッテリーモジュールからなる使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる第８の工程と、制御部３６０が、所定時間放置させた使用済のバッテリーユニットに対して、放電部による放電を実施させる第９の工程と、判定部３１０が、第９の工程終了後に、バッテリーユニット１００の放電容量が第３の容量以上で、且つ、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にある場合に、使用済のバッテリーユニット１００を良品と判定する第１０の工程と、を実行し、第８の工程、第１０の工程において、放電容量のばらつきが、所定の範囲内にないバッテリーモジュールを放電容量が既知のバッテリーモジュールに交換して、再度、第２の工程から検査を実行させる。
つまり、バッテリーユニット１００の単位で検査を実行するとともに、バッテリーユニット１００を構成する複数のバッテリーモジュールについても、その特性を判定した上で、バッテリーユニット１００の性能を評価することから、信頼性の高い評価を行うことができる。
また、性能に問題のあるバッテリーモジュールについては、性能が既知のバッテリーモジュールと交換して、再度、評価を行うことから、使用済のバッテリーユニット１００の品質を担保しつつ、再使用効率を高めることができる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、第３の工程において、充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上でない使用済のバッテリーユニット１００および第５の工程において、充電および放電のサイクル動作を実施した使用済のバッテリーユニット１００の放電容量が定格容量の第１の容量以上でない使用済のバッテリーユニットを構成するバッテリーモジュールのうち、所定の性能を有するバッテリーモジュールを交換用の前記バッテリーモジュールとして保存する。
そのため、使用済のバッテリーユニット１００の品質を担保しつつ、再使用効率を高めることができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、第２の工程における充電部による充電の充電量を定格容量の１２０％としている。
これは、例えば１００ＡＨの充電をバッテリーに対して行っても、取り出せる放電量は９０ＡＨ程度となってしまう。
これは、バッテリー内部での自己放電や充放電の際に、生じる熱により、充電エネルギーが消費されてしまうためである。
そのため、定格容量が１００ＡＨのバッテリーには、１１５％から１２０％の充電量が必要となる。
また、バッテリーユニット１００は、組電池であるため、繰り返し使用されている聞に各セルの蓄電能力にばらつきが生じる。
車載用のハイブリッドバッテリーでは、深放電まで放電させないよう、また、満充電まで充電しないよう制御される。
そのため、各セルの充電受け入れ性能に僅かな差があり、１００ＡＨの充電がされた際に、９０ＡＨの蓄電が可能なセルと、８７ＡＨしか蓄電できないセルが出現する。
また、放電は、バッテリーが負荷に直列接続された状態で行われるため、各バッテリーにおける放電電流は一律となる。
これを解消するために必要なのが均等化充電であるが、この均等化充電での充電量も定格容量の１２０％程度とされている。
【００７２】
また、本実施形態においては、第１の容量を定格容量の７０％としている。
これは、バッテリーは、充放電のサイクルを繰り返すことにより、メモリー効果や内部活物質の不活性化による放電容量の回復が期待できる。
しかしながら、メモリー効果や内部活物質の不活性化による放電容量の回復度合いは、１サイクル目で得られた数値に対して、１０％未満である。
つまり、本実施形態においては、上記の事実に鑑みて、第１の容量を定格容量の７０％としている。
【００７３】
また、本実施形態においては、第２の容量を定格容量の８５％としている。
これは、すでに２サイクルの充放電動作を行っており、ある程度、メモリー効果や不活性化の解消がなされているためである。
最終的には、充電後、１２０Ｈの静置後に、放電試験を行うが、過去のデータから２サイクル目で得られた容量のおよそ９０％が最終試験容量となっているため、ここでは、８５％以下８０％以上のものについては、合格とし、８０％に達しないものを不合格としている。
【００７４】
また、本実施形態においては、所定の範囲を２．０％以内としている。
放電試験の際の放電終止電圧を１．０Ｖ／セルとしている。
そのため、例えば、２０個バッテリーモジュールからなるバッテリーユニット１００の場合は、１モジュールが６セルからなるため、バッテリーユニット１００単位では、１２０Ｖまで放電し、バッテリーモジュール単位では、６．０Ｖまで放電する。
各バッテリーモジュールには、容量のばらつきがあるため、平均６．０Ｖまで放電すると、バッテリーモジュールの中には、５．７Ｖまで放電するバッテリーモジュールと、６．３Ｖまで放電するバッテリーモジュールとが存在するようになる。
ここで、バッテリーユニット１００単位で総電圧が１２０Ｖまでの放電をし、６．０Ｖを下回ったバッテリーモジュールのみについて、６．０Ｖとなった時点での放電容量を％で表示したときに、そのばらつきの範囲を２．０％以内としている。
なお、組電池の特性は、各セル（バッテリーモジュール）の容量のばらつきが、大きい方にいくつかある場合は余裕があり問題ないが、集団より小さい方にばらついている場合には、放電の際に過放電となってしまい、常に、ストレス下におかれて劣化が促進される。
そのため、上記の状態も考慮して、所定の範囲を２．０％以内としている。
【００７５】
また、本実施形態においては、所定時間を１２０時間としている。
これは、ＪＩＳ  Ｃ８７０８の「密閉型ニッケル水素蓄電池７．４」の容量保存特性において、バッテリーを充電後、２８日間静置した後に、５時間率放電を行うとの規定に基づく、簡易的な基準である。
つまり、時間の経過とともに、バッテリーは、自己放電により放電容量が低下するが、試験初期の充放電サイクルでは容量がそろっていたバッテリーユニット１００であっても、自己放電率の高いバッテリーユニット１００が混じっていると、数日後には、ばらつきが出てくる。
１２０時間という静置時間は、上記のばらつきを見るための時間であり、この時間が長すぎると、生産性の低下となるために、規定したものである。
また、１２０時間という静置時間は、実用上、週末のみ自家用車を運転する場合には、１２０時間バッテリーユニット１００が起動しない状態があり得ることを考慮したものである。
【００７６】
また、本実施形態においては、所定の条件を複数のバッテリーモジュールの放電容量が、８０％以上で、且つ、複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、２．０％以内であることとしている。
これは、上記の容量保存特性に関連するものである。
つまり、ＪＩＳ  Ｃ８７０８の「密閉型ニッケル水素蓄電池７．４」の容量保存特性では、バッテリーを充電後、２８日間静置した後に、５時間率放電を行ったときに、放電容量が定格容量の６０％以上と規定されていることを基準に、静置時間が１２０時間では、放電容量を定格容量の８０％以上としたものである。
【００７７】
なお、バッテリーユニット１００のサイクル試験で最も難しいのは、バッテリーモジュールの交換の判断である。
性能の低いバッテリーモジュールの特定は容易であるが、代わりに組み込むバッテリーモジュールの容量を如何に他のバッテリーモジュールに合わせるのかの判断については、高度の経験値が必要となる。
ＪＩＳ  Ｃ８７０８  ７．２．３の２０℃における放電特性によれば、ニッケル水素蓄電池の容量試験は、周囲温度が２０±５℃で、充電完了後、１〜４時間静置し、一定電流で放電するとなっている。
しかし、充電完了後、１〜４時間では、微妙な待機時間の差によって、得られる容量に違いが生じる（例えば、図９のグラフを参照）。
そこで、交換が必要と思われるバッテリーモジュールについては、充電試験を実施した後、２４時間経過した時点から放電試験を実施し、交換するバッテリーモジュールについても、同様に、充電試験を実施後２４時間経過した時点から、放電試験を実施する。
また、交換用のバッテリーモジュールには、得られた定格容量に対する容量の％値を記録し、グループで保管する。
【００７８】
なお、バッテリーユニット検査装置の処理をコンピュータシステムあるいはコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをバッテリーユニット検査装置に読み込ませ、実行することによって本発明のバッテリーユニット検査装置を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムあるいはコンピュータとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００７９】
また、「コンピュータシステムあるいはコンピュータ」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムあるいはコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムあるいはコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００８０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムあるいはコンピュータにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００８１】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１０；バッテリーユニット検査装置
１００；バッテリーユニット
１００−１〜１００−ｎ；バッテリーモジュール
１０１Ｐ；正極端子
１０１Ｎ；負極端子
１０２；接続帯
２００；充放電ユニット
２１０；充電回路
２２０；放電回路
２３０；切替スイッチ
２４０；切替スイッチ
３００；制御ユニット
３１０；判定部
３２０；ＲＯＭ
３３０；ＲＡＭ
３４０；表示部
３５０；タイマ部
【図１】
2020009677.tif 000003
【図２】
2020009677.tif 000004
【図３】
2020009677.tif 000005
【図４】
2020009677.tif 000006
【図５】
2020009677.tif 000007
【図６】
2020009677.tif 000008
【図７】
2020009677.tif 000009
【図８】
2020009677.tif 000010
【図９】
2020009677.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月6日(2018.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済のバッテリーユニットに対して、放電を行う放電部と、前記使用済のバッテリーユニットに対して、充電を行う充電部と、前記放電部と、前記充電部とを制御する制御部と、前記使用済のバッテリーユニットの性能を判定する判定部と、を備え、複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを再利用するためのバッテリーユニットの検査装置におけるバッテリーユニットの検査方法であって、
前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による初期放電を実行させる第１の工程と、
前記制御部が、前記初期放電の実行後に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第２の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上であるか否かを判定する第３の工程と、
前記制御部が、前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が前記第１の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第４の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第２の容量以上であるか否かを判定する第５の工程と、
前記制御部が、前記複数のバッテリーモジュールの放電容量が前記第２の容量以上である場合に、前記放電部および前記充電部による充電および放電のサイクル動作を実施させる第６の工程と、
前記判定部が、該充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの前記複数のバッテリーモジュールのうち、放電終止電圧を下回った前記バッテリーモジュールの放電容量のばらつきが、所定の範囲内にあるか否かを判定する第７の工程と、
前記制御部が、前記放電終止電圧を下回った前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲にある場合に、前記充電部に前記複数のバッテリーモジュールを充電させ、前記複数のバッテリーモジュールからなる前記使用済のバッテリーユニットを所定時間放置させる第８の工程と、
前記制御部が、前記所定時間放置させた前記使用済のバッテリーユニットに対して、前記放電部による放電を実施させる第９の工程と、
前記判定部が、第９の工程終了後に、前記バッテリーユニットの放電容量が第３の容量以上で、且つ、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれの放電容量のばらつきが、前記所定の範囲内にある場合に、前記使用済のバッテリーユニットを良品と判定する第１０の工程と、
を備え、
前記第７の工程、第１０の工程において、放電容量のばらつきが、所定の範囲内にない前記バッテリーモジュールを前記放電容量が既知の前記バッテリーモジュールに交換して、再度、前記第２の工程から検査を実行することを特徴とするバッテリーユニットの検査方法。
【請求項２】
前記第３の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第１の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットおよび前記第５の工程において、前記充電および放電のサイクル動作を実施した前記使用済のバッテリーユニットの放電容量が定格容量の第２の容量以上でない前記使用済のバッテリーユニットを構成する前記バッテリーモジュールのうち、所定の性能を有する前記バッテリーモジュールを交換用の前記バッテリーモジュールとして保存することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項３】
前記第２の工程における前記充電部による充電の充電量が定格容量の１２０％であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査装置。
【請求項４】
前記第１の容量が、定格容量の７０％であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項５】
前記第２の容量が、定格容量の８５％であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項６】
前記所定の範囲が、定格容量を１００％としたときの各モジュールの現在容量のパーセンテージのばらつきが２．０％以内であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項７】
前記所定時間が、１２０時間であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項８】
前記第３の容量が、定格容量の８０％であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項９】
前記バッテリーモジュールが複数のニッケル水素電池で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のバッテリーユニットの検査方法。
【請求項１０】
前記請求項１から請求項９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するバッテリーユニットの検査装置。
【請求項１１】
前記請求項１から請求項９に記載のバッテリーユニットの検査方法を実行するためのプログラム。