(57)【要約】【課題】バランサの有無にかかわらず電池の劣化判定を行えるようにする。【解決手段】電池劣化判定装置が、直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得部と、前記電圧取得部が取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定部とを具備する。【選択図】図１
2015161647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得部と、
前記電圧取得部が取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定部と
を具備する電池劣化判定装置。
【請求項２】
前記劣化判定部は、各電池について第１時刻における電圧と第２時刻における電圧との電圧差を前記電圧に係る値として前記散布度を求める、請求項１に記載の電池劣化判定装置。
【請求項３】
前記劣化判定部は、放電開始前の時刻を前記第１時刻とし、放電終了後の時刻を前記第２時刻として前記散布度を求める、請求項２に記載の電池劣化判定装置。
【請求項４】
前記電池は二次電池であり、
前記劣化判定部は、充電開始前の時刻を前記第１時刻とし、充電終了後の時刻を前記第２時刻として前記散布度を求める、請求項２に記載の電池劣化判定装置。
【請求項５】
電池劣化判定装置の電池劣化判定方法であって、
直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得ステップと、
前記電圧取得ステップにて取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定ステップと
を有する電池劣化判定方法。
【請求項６】
コンピュータに、
直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得ステップと、
前記電圧取得ステップにて取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定ステップと
を実行させ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、電池劣化判定装置、電池劣化判定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を効率よく使用する方法として、例えばバランサを用いる方法がある。さらに、バランサの使用状況に基づいて二次電池の劣化判定を行う方法が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の二次電池劣化判定方法では、複数の直列接続電池の各電圧を電池電圧検出部で検出し、制御演算部に取り込んだ電圧を基準電圧と比較し、基準電圧より大なる電池に対応するバランス回路を稼働させ、この各バランス回路の稼働率を時間順次に記憶部に記憶し、各バランス回路の稼働率を比較し、他のバランス回路の稼働率とは異なる稼働率のバランス回路に対応する電池に劣化の疑い有りと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８６９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、バランサを用いていない二次電池では、上述したようなバランサの使用状況に基づいて二次電池の劣化判定を行う方法を用いることはできない。
例えば、バランサでの発熱によって冷却装置などの補機の設備コストや運用コストが増大することから、二次電池の用途や使用環境によりバランサが用いられないことが考えられる。この場合、バランサの使用状況に基づいて二次電池の劣化判定を行う方法を用いることはできない。
【０００５】
本発明は、バランサの有無にかかわらず電池の劣化判定を行うことのできる電池劣化判定装置、電池劣化判定方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、電池劣化判定装置は、直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得部と、前記電圧取得部が取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定部とを具備する。
【０００７】
前記劣化判定部は、各電池について第１時刻における電圧と第２時刻における電圧との電圧差を前記電圧に係る値として前記散布度を求めるようにしてもよい。
【０００８】
前記劣化判定部は、放電開始前の時刻を前記第１時刻とし、放電終了後の時刻を前記第２時刻として前記散布度を求めるようにしてもよい。
【０００９】
前記電池は二次電池であってもよく、前記劣化判定部は、充電開始前の時刻を前記第１時刻とし、充電終了後の時刻を前記第２時刻として前記散布度を求めるようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、電池劣化判定方法は、電池劣化判定装置の電池劣化判定方法であって、直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得ステップと、前記電圧取得ステップにて取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定ステップとを有する。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、直列、並列またはその組み合わせにて接続された複数の電池それぞれの電圧を取得する電圧取得ステップと、前記電圧取得ステップにて取得した各電池の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池が劣化していると判定する劣化判定ステップとを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
上記した電池劣化判定装置、電池劣化判定方法およびプログラムによれば、各電池の電圧を用いて容易に電池の劣化判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における電池劣化判定装置の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における電池の電圧測定値の例を示すグラフである。
【図３】同実施形態において、電池劣化判定装置が電池の劣化判定を行う処理手順の例を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態での電池における電圧変化の例を示すグラフである。
【図５】同実施形態において、電池劣化判定装置が電池の劣化判定を行う処理手順の、もう１つの例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態における電池劣化判定装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、電池システム１は、電池１１Ａ〜１１Ｄと、電圧センサ１２Ａ〜１２Ｄと、電池劣化判定装置１００とを具備する。電池劣化判定装置１００は、電圧取得部１１０と、劣化判定部１２０と、記憶部１３０と、出力部１４０とを具備する。
以下、電池１１Ａ〜１１Ｄを総称して電池１１と表記する。また、電圧センサ１２Ａ〜１２Ｄを総称して電圧センサ１２と表記する。
【００１６】
電池システム１は、各種電源として用いられる。
電池システム１は電池容量バランス（セルバランス）を調整するためのバランサを有していてもよいし、有していなくてもよい。電池システム１の構成を、バランサを有していない構成とすることで、発熱量を低減させることができ、もって、冷却装置などの補機の設備コストや運用コストの低減や、当該補機の設置スペースの削減を図ることができる。
【００１７】
電池１１は、劣化にて電圧が変化する電池であればよく、様々な電池とすることができる。例えば、電池１１は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよいし、燃料電池であってもよい。また、電池１１の各々は、単電池（単体の電池）であってもよいし組電池であってもよい。
例えば、電池１１の各々を電池モジュールとすることができる。ここでいう電池モジュールとは、交換単位（電池交換を行う際の最小単位）として扱われる、電池の一纏まりである。
【００１８】
また、電池システム１における電池１１の構成は、図１に示す電池１１が４つ直列接続された構成に限らない。電池システム１が２つ以上の電池１１を具備していればよい。また、電池１１が直列接続されていてもよいし並列接続されていてもよいし、直列接続と並列接続との組み合わせにて接続されていてもよい。
電圧センサ１２の各々は、電池１１の各々の端子間電圧を測定する。電圧センサ１２として、例えばＣＭＵ（Cell Monitor Unit）の有する電圧センサを用いることができる。
【００１９】
電池劣化判定装置１００は、電池１１の劣化判定を行う。より具体的には、電池劣化判定装置１００は、電池１１のうち劣化しているものの有無を判定する。電池劣化判定装置１００は、例えばマイコン（Microcomputer）などの情報処理装置を含んで構成される。あるいは、電池劣化判定装置１００が専用のハードウェアにて構成されていてもよい。
電池劣化判定装置１００は、例えば、ＢＭＵ（Battery Management Unit）に常駐して設けられる。あるいは、点検時など必要時のみ電池劣化判定装置１００が電圧センサ１２に接続されて電池システム１を構成するようにしてもよい。
【００２０】
電圧取得部１１０は、電圧センサ１２による電池１１の各々の電圧測定値を取得する。電圧取得部１１０は、例えば、電池劣化判定装置１００の具備する通信回路を含んで構成される。
劣化判定部１２０は、電圧取得部１１０が取得した電池１１の各々の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、電池１１のいずれかが劣化していると判定する。
ここでいう、電池に係る値は、ある時刻における電圧測定値であってもよいし、２つの時刻の間における電圧測定値の差（電圧差）であってもよい。また、ここでいう散布度は、電圧に係る値のばらつきの度合いを示す値であればよく、例えば、最大値と最小値との差であってもよいし、分散または標準偏差等であってもよい。
【００２１】
記憶部１３０は、例えば、電池劣化判定装置１００の具備する記憶デバイスを含んで構成され、各種データを記憶する。例えば、記憶部１３０は、劣化判定用の閾値を記憶し、また、劣化判定部１２０のワーキングメモリとしても用いられる。
出力部１４０は、劣化判定部１２０の判定結果を出力する。例えば、出力部１４０は、液晶パネルなどの表示画面を有し、劣化した電池１１ありと劣化判定部１２０が判定した場合に劣化警報を表示する。但し、出力部１４０が劣化判定部１２０の判定結果を出力する方法は警報表示に限らない。例えば、出力部１４０が、劣化判定部１２０の判定結果を示す情報を他機器へ送信するようにしてもよい。
【００２２】
図２は、電池１１の電圧測定値の例を示すグラフである。同図の縦軸は電圧値を示し、グラフには電池１１Ａ〜１１Ｄの各々の電圧測定値が示されている。同図の例において、電池１１Ａの電圧値が最大、電池１１Ｃの電圧値が最小となっており、その差はＶ１１となっている。
例えば、劣化判定部１２０は、電圧最大値と電圧最小値との差Ｖ１１を算出し、得られた差Ｖ１１が記憶部１３０の記憶している閾値よりも大きいか否かを判定する。
【００２３】
電池１１に１つでも劣化したものがあると、劣化した電池１１に引っ張られて全体の効率（電池システム１として充放電可能な容量）が低下する可能性がある。この点から、１つでも劣化した電池１１がある場合、劣化判定部１２０が、劣化した電池１１ありと判定することが好ましい。劣化判定部１２０が、電圧最大値と電圧最小値との差を閾値と比較して劣化判定を行うことで、１つでも劣化した電池１１があるか否かを、簡単な計算で判定することができる。
【００２４】
また、電池１１単体の電圧は温度などの環境条件によって変化する。このため、電池１１の単体の電圧と閾値とを比較して当該電池１１の劣化の有無を判定すると、環境条件による電圧の変化の影響を受けて判定精度が低下する可能性がある。
そこで、劣化判定部１２０は、複数の電池の電圧値による相対的な値（例えば、電圧最大値と電圧最小値との差）を用いて劣化判定を行う。これにより、劣化判定部１２０は、環境条件の変化の影響を低減させて判定精度を向上させ得る。
【００２５】
次に、図３を参照して電池劣化判定装置１００の動作について説明する。
図３は、電池劣化判定装置１００が電池１１の劣化判定を行う処理手順の例を示すフローチャートである。電池劣化判定装置１００が同図の処理を行うタイミングは様々なタイミングとすることができる。例えば、電池劣化判定装置１００が一定時間ごとに図３の処理を行うようにしてもよい。あるいは、電池劣化判定装置１００が、劣化判定を指示するユーザ操作を受けて図３の処理を行うようにしてもよい。
電池劣化判定装置１００が劣化判定に用いる電圧測定値は、充電終了後や放電終了後などの静定状態における値であってもよいし、充電中または放電中などの動的状態における値であってもよい。
【００２６】
図３の処理において、電圧取得部１１０は、電圧センサ１２による電池１１の各々の電圧測定値を取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１は、電圧取得ステップの一例に該当する。
次に、劣化判定部１２０は、ステップＳ１０１で得られた電圧測定値の散布度を算出する（ステップＳ１０２）。例えば図２を参照して説明したように、劣化判定部１２０は、電圧最大値と電圧最小値との差を散布度として算出する。
そして、劣化判定部１２０は、ステップＳ１０２で得られた散布度が、記憶部１３０の記憶している閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０２とＳ１０３との組み合わせにて、劣化判定ステップの一例に該当する。
【００２７】
ステップＳ１０３において、散布度が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、出力部１４０は、劣化判定部１２０の判定結果を示す情報として劣化警報を出力する（ステップＳ１０４）。
ここでいう劣化警報とは、電池１１のいずれかが劣化している可能性があることを示す警報である。上述したように、出力部１４０が劣化警報を出力する方法は、劣化警報を表示する方法であってもよいし、他機器への劣化警報の送信など表示以外の方法であってもよい。
ステップＳ１０４の後、図３の処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ１０３において、散布度が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、（警報を出力せずそのまま）図３の処理を終了する。あるいは、出力部１４０が、電池１１の劣化が検出されなかったことを示す情報を出力するようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、劣化判定部１２０は、電圧取得部１１０が取得した各電池１１の電圧に係る値の散布度が所定の閾値よりも大きい場合に、いずれかの電池１１が劣化していると判定する。
これにより、劣化判定部１２０は、電池システム１がバランサを有しているか否かにかかわらず電池の劣化判定を行うことができる。
【００３０】
なお、上述したように、劣化判定部１２０が用いる電圧に係る値は、２つの時刻の間における電圧測定値の差（電圧差）であってもよい。この点について図４および図５を参照して説明する。
図４は、電池１１における電圧変化の例を示すグラフである。同図の縦軸は電圧値を示し、グラフには電池１１Ａ〜１１Ｄの各々の電圧測定値および電圧差（電圧変化量）が示されている。
【００３１】
線Ｌ２１は、充電開始前のある時刻における各電池１１の電圧測定値を示す。線Ｌ２２は、充電終了後のある時刻における各電池１１の電圧測定値を示す。線Ｌ２１の時刻は第１時刻の一例に該当する。線Ｌ２２の時刻は第２時刻の一例に該当する。
電池１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄにおける、線Ｌ２１に示される電圧と線Ｌ２２に示される電圧との電圧差（電圧変化量）は、それぞれ、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４となっている。これら電圧差のうち最大値はＶ２３となっており、最小値はＶ２１となっている。
例えば、劣化判定部１２０は、電圧差の最大値Ｖ２３と最小値Ｖ２１との差（Ｖ２３−Ｖ２１）を算出し、得られた差が記憶部１３０の記憶している閾値よりも大きいか否かを判定する。個々での閾値は、図２の例における閾値と異なる値とすることが考えられる。
【００３２】
電池の劣化による電圧の変化は、充電または放電といった電池の動作によって、より顕著になると考えられる。そこで、劣化判定部１２０が、例えば充電開始前および充電終了後、または、放電開始前および放電終了後など、２つの時刻における電池１１の電圧差に基づいて劣化判定を行うことで、判定精度の向上が期待される。
【００３３】
また、上述したように、１つでも劣化した電池１１がある場合、劣化判定部１２０が、劣化した電池１１ありと判定することが好ましい。劣化判定部１２０が、電圧差の最大値と最小値との差を閾値と比較して劣化判定を行うことで、１つでも劣化した電池１１があるか否かを、簡単な計算で判定することができる。
また、上述したように、劣化判定部１２０が、複数の電池の電圧値による相対的な値（図４の例では、電圧差の最大値と最小値との差）を用いて劣化判定を行うことで、環境条件の変化の影響を低減させて判定精度を向上させ得る。
【００３４】
図５は、電池劣化判定装置１００が電池１１の劣化判定を行う処理手順の、もう１つの例を示すフローチャートである。電池劣化判定装置１００は、例えば、電池１１の充電開始直前に同図の処理を開始する。
図５の処理において、電圧取得部１１０は、第１時刻における、電圧センサ１２による電池１１の各々の電圧測定値を取得する（ステップＳ２０１）。
【００３５】
次に、電圧取得部１１０は、例えば電池１１の充電終了まで待つなどの時間待ちを行う（ステップＳ２０２）。時間待ちが終了すると、電圧取得部１１０は、第２時刻における、電圧センサ１２による電池１１の各々の電圧測定値を取得する（ステップＳ２０３）。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の組み合わせにて、電圧取得ステップの一例に該当する。
【００３６】
次に、劣化判定部１２０は、電池１１の各々について、ステップＳ２０１で得られた電圧値とステップＳ２０２で得られた電圧値の差（電圧差）を算出する（ステップＳ２０４）。そして、劣化判定部１２０は、ステップＳ２０４で得られた差の散布度を算出する（ステップＳ２０５）。例えば図４を参照して説明したように、劣化判定部１２０は、電圧差の最大値と最小値との差を散布度として算出する。
そして、劣化判定部１２０は、ステップＳ２０５で得られた散布度が、記憶部１３０の記憶している閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
ステップＳ２０４〜Ｓ２０６との組み合わせにて、劣化判定ステップの一例に該当する。
【００３７】
ステップＳ２０６において、散布度が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、出力部１４０は、劣化判定部１２０の判定結果を示す情報として劣化警報を出力する（ステップＳ２０７）。その後、図５の処理を終了する。
一方、ステップＳ２０６において、散布度が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、（警報を出力せずそのまま）図５の処理を終了する。あるいは、出力部１４０が、電池１１の劣化が検出されなかったことを示す情報を出力するようにしてもよい。
【００３８】
以上のように、劣化判定部１２０は、各電池１１について第１時刻における電圧と第２時刻における電圧との電圧差を電圧に係る値として散布度を求める。
ここで、上述したように、電池の劣化による電圧の変化は、充電または放電といった電池の動作によって、より顕著になると考えられる。そこで、劣化判定部１２０が、２つの時刻における電池１１の電圧差に基づいて劣化判定を行うことで、判定精度の向上が期待される。
【００３９】
特に、劣化判定部１２０は、放電開始前の時刻を第１時刻とし、放電終了後の時刻を第２時刻として散布度を求める。
劣化判定部１２０が、このように比較的電圧差の大きいタイミングでの電圧差を用いて劣化判定を行うことで、電池の劣化による電圧差の変化がより顕著に現れ、判定精度が向上することが期待される。
【００４０】
あるいは、電池１１は二次電池であり、劣化判定部１２０は、充電開始前の時刻を第１時刻とし、充電終了後の時刻を第２時刻として散布度を求める。
劣化判定部１２０が、このように比較的電圧差の大きいタイミングでの電圧差を用いて劣化判定を行うことで、電池の劣化による電圧差の変化がより顕著に現れ、判定精度が向上することが期待される。
なお、上記では、記憶部１３０に閾値を記憶している場合を例にとって説明したが、例えば、複数の電池が直列接続されている場合、第１時刻と第２時刻とで、トータル電圧を直列数で除算して平均電圧を求め、その平均電圧の差分を閾値としてもよい。
【００４１】
なお、電池劣化判定装置１００の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ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、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。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良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について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変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１  電池システム
１１  電池
１２  電圧センサ
１００  電池劣化判定装置
１１０  電圧取得部
１２０  劣化判定部
１３０  記憶部
１４０  出力部
【図１】
2015161647.tif 000003
【図２】
2015161647.tif 000004
【図３】
2015161647.tif 000005
【図４】
2015161647.tif 000006
【図５】
2015161647.tif 000007