(57)【要約】【課題】電池使用中であっても接続変更をすることなく、電池の寿命を定量的に評価することができる二次電池の寿命予測評価装置および寿命予測方法を提供する。【解決手段】  被試験電池１の評価装置２において、電子負荷／直流電源部２１３は、評価対象である二次電池の充放電を行ない、電圧測定手段２１２は、電子負荷／直流電源部２１３による放電後、一定時間経過後の被試験電池１の電圧値を測定する。判定手段２２２は、電圧測定手段２１２による測定電圧値と、二次電池の電圧、充放電サイクル数および電池容量の相関を示す相関データと、に基づいて被試験電池１の余寿命を判定する。【選択図】図１
2012154839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の寿命を予測する寿命予測評価装置において、
評価対象である二次電池の充放電を行う充放電手段と、
前記充放電手段による放電後、一定時間経過後の前記二次電池の電圧値を測定する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段により得られる測定電圧値と、その測定電圧値と前記二次電池の余寿命との相関を示す相関データと、に基づいて、前記二次電池の余寿命を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする寿命予測評価装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記二次電池の充放電サイクル数と電圧値との相関を示す前記相関データとしての前記充放電サイクル−電圧特性を参照して、前記電圧測定手段により得られる測定電圧値に対応する充放電サイクル数を取得することにより、前記二次電池の余寿命を判定することを特徴とする請求項１に記載の寿命予測評価装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記充放電サイクル−電圧特性を参照して、前記電圧測定手段により得られる測定電圧値に対応する充放電サイクル数を取得し、さらに、前記二次電池の充放電サイクル数と電池容量との相関を示す前記相関データとしての充放電サイクル−電池容量特性を参照して、取得された前記充放電サイクル数に対応する電池容量を取得することにより、前記二次電池の余寿命を判定することを特徴とする請求項２に記載の寿命予測評価装置。
【請求項４】
前記判定手段は、温度と電圧の相関関係に基づいて前記電圧測定手段による測定電圧値に対して温度補正を行い、補正後の電圧値に基づいて前記二次電池の余寿命を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の寿命予測評価装置。
【請求項５】
前記判定手段は、温度が異なる複数の前記相関データのうち、評価時における温度に対応する相関データに基づいて、前記二次電池の余寿命を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の寿命予測評価装置。
【請求項６】
前記判定手段は、充放電の際の電流値が異なる複数の前記相関データのうち、前記充放電手段による充放電の際の電流値に対応する相関データに基づいて、前記二次電池の余寿命を判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の寿命予測評価装置。
【請求項７】
二次電池の寿命を予測する寿命予測評価方法において、
評価対象である二次電池の充放電を行う充放電工程と、
前記充放電工程による放電後、一定時間経過後の前記二次電池の電圧値を測定する電圧測定工程と、
前記電圧測定工程により得られる測定電圧値と、その測定電圧値と前記二次電池の余寿命との相関を示す相関データと、に基づいて、前記二次電池の余寿命を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする寿命予測評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の寿命を予測する評価装置および評価方法に関し、とくに、電池の寿命を定量的に評価する二次電池の寿命予測評価装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二次電池の余寿命を予測する手法として、例えば特許文献１には、被験電池を所定手順で満充電とし、一定時間経過したときに測定した端子電圧と、未劣化電池について同様の手順で電圧測定した端子電圧との電圧差、及び電池温度に基づいて被験電池の余寿命を求める手法が開示されている。実施例では、電圧差と電池温度からＡ〜Ｆの６段階の温度係数Ｋ（Ｋ＝Ａ〜Ｆ）を求め、式（残寿命[年]＝Ｋ×新品寿命[年]）に基づいて残りの寿命を計算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８０１０４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、この手法は予め定められた温度係数に基づいた段階的な評価にしかならない。例えば、温度係数Ｂの中には、温度係数Ａに近い状態もあれば、温度係数Ｃに近い状態もある。温度係数Ａに近い温度係数Ｂと、温度係数Ｃに近い温度係数Ｂとでは、実使用時の電池性能として違いが出てくると考えられる。また、他の手法として内部インピーダンスを測定することにより余寿命を予測する方法が考えられるが、この方法では内部インピーダンス測定のために被験電池と装置とを接続する作業が必要となり、接続の切り替えのために被験電池によっては多大な検査コストがかかることが予測される。
【０００５】
本発明の目的は、複雑な作業を要することなく、電池の寿命を定量的に評価することができる二次電池の寿命予測評価装置および寿命予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の寿命予測評価装置は、二次電池の寿命を予測する寿命予測評価装置において、評価対象である二次電池の充放電を行う充放電手段と、前記充放電手段による放電後、一定時間経過後の前記二次電池の電圧値を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段により得られる測定電圧値と、その測定電圧値と前記二次電池の余寿命との相関を示す相関データと、に基づいて、前記二次電池の余寿命を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
この寿命予測評価装置によれば、放電後一定時間経過後の電圧値と、二次電池の余寿命との相関を示す相関データに基づいて二次電池の余寿命を判定するので、煩雑な作業を要することなく、電池の寿命を定量的に評価することができる。
【０００７】
前記判定手段は、前記二次電池の充放電サイクル数と電圧値との相関を示す前記相関データとしての前記充放電サイクル−電圧特性を参照して、前記電圧測定手段により得られる測定電圧値に対応する充放電サイクル数を取得することにより、前記二次電池の余寿命を判定してもよい。
【０００８】
前記判定手段は、前記充放電サイクル−電圧特性を参照して、前記電圧測定手段により得られる測定電圧値に対応する充放電サイクル数を取得し、さらに、前記二次電池の充放電サイクル数と電池容量との相関を示す前記相関データとしての充放電サイクル−電池容量特性を参照して、取得された前記充放電サイクル数に対応する電池容量を取得することにより、前記二次電池の余寿命を判定してもよい。
【０００９】
前記判定手段は、温度と電圧の相関関係に基づいて前記電圧測定手段による測定電圧値に対して温度補正を行い、補正後の電圧値に基づいて前記二次電池の余寿命を判定してもよい。
【００１０】
前記判定手段は、温度が異なる複数の前記相関データのうち、評価時における温度に対応する相関データに基づいて、前記二次電池の余寿命を判定してもよい。
【００１１】
前記判定手段は、充放電の際の電流値が異なる複数の前記相関データのうち、前記充放電手段による充放電の際の電流値に対応する相関データに基づいて、前記二次電池の余寿命を判定してもよい。
【００１２】
本発明の寿命予測評価方法は、二次電池の寿命を予測する寿命予測評価方法において、評価対象である二次電池の充放電を行う充放電工程と、前記充放電工程による放電後、一定時間経過後の前記二次電池の電圧値を測定する電圧測定工程と、前記電圧測定工程により得られる測定電圧値と、その測定電圧値と前記二次電池の余寿命との相関を示す相関データと、に基づいて、前記二次電池の余寿命を判定する判定工程と、を有することを特徴とする。
この寿命予測評価方法によれば、放電後一定時間経過後の電圧値と、二次電池の余寿命との相関を示す相関データに基づいて二次電池の余寿命を判定するので、煩雑な作業を要することなく、電池の寿命を定量的に評価することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の寿命予測評価装置によれば、放電後一定時間経過後の電圧値と、二次電池の余寿命との相関を示す相関データに基づいて二次電池の余寿命を判定するので、煩雑な作業を要することなく、電池の寿命を定量的に評価することができる。
【００１４】
本発明の寿命予測評価方法によれば、放電後一定時間経過後の電圧値と、二次電池の余寿命との相関を示す相関データに基づいて二次電池の余寿命を判定するので、煩雑な作業を要することなく、電池の寿命を定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】二次電池の寿命予測評価装置の構成を示すブロック図。
【図２】評価装置の動作を示すフローチャート。
【図３】充放電サイクル−電圧特性を示す図。
【図４】充放電サイクル−電池容量特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による二次電池の寿命予測評価装置の一実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、二次電池の寿命予測評価装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の二次電池の寿命予測評価装置としての評価装置２は、被試験電池１に対する充放電を制御する充放電制御部２１と、充放電制御部２１で得られた測定結果に基づいて被試験電池１の寿命予測評価を行う解析部２２と、を備える。
【００１９】
充放電制御部２１は、電圧測定手段２１２および電子負荷／直流電源部２１３からデータを取得するデータ取得部２１１と、被試験電池１の電圧を測定する電圧測定手段２１２と、被試験電池１の充放電を行う充放電手段としての電子負荷／直流電源部２１３と、電圧測定手段２１２および電子負荷／直流電源部２１３の動作条件の設定および動作制御を行う試験設定／制御部２１４と、を備える。
【００２０】
また、解析部２２は、データ取得部２１１で取得されたデータに基づく演算を実行する演算部２２１と、演算部２２１における演算結果および予め記憶されている相関データに基づく寿命予測評価を行う判定手段２２２と、を備える。
【００２１】
以下、評価装置２の動作を説明する。
【００２２】
図２は、評価装置２の動作を示すフローチャートである。
【００２３】
寿命予測評価の工程では、まず、試験条件を設定する（ステップＳ１）。ここでは、試験設定／制御部２１４により電圧測定手段２１２と電子負荷／直流電源部２１３の動作を設定する。
【００２４】
そして、ステップＳ１で設定した条件に基づいて、電子負荷／直流電源部２１３により被試験電池１の充放電を行い、下限電圧まで放電させる（ステップＳ２）。下限電圧は、例えば約３．０Ｖ乃至２．７Ｖ程度である。
【００２５】
次に、電圧測定手段２１２により、ステップＳ２において放電完了から一定時間経過後の被試験電池１の電圧を測定する（ステップＳ３）。測定電圧値は、データ取得部２１１を介して解析部２２の演算部２１１へ送られる。後述する相関データに示されるように、被試験電池１が新しい場合（余寿命が長い）には放電完了後の電圧上昇はわずかであるが、被試験電池１が古い（余寿命が短い）ほど、放電完了後、電圧が下限電圧から徐々に増加する。
【００２６】
そして、演算部２２１は、記憶部（不図示）に予め記憶されている相関データを参照して測定電圧値に基づいて充放電サイクル数（回）と電池容量（ｍＡｈ）を取得する（ステップＳ４）。
【００２７】
図３及び図４は、相関データを示す図である。図３は、相関データとしての充放電サイクル−電圧特性を示す図である。横軸に充放電サイクル数（回）、縦軸に電圧（Ｖ）を示す。図３に示すように、充放電サイクル数の増加に伴い放電完了後の電圧上昇幅が増大するため、測定される電圧が上昇する。
【００２８】
また、図４は、相関データとしての充放電サイクル−電池容量特性を示す図である。横軸に充放電サイクル数（回）、縦軸に電池容量（ｍＡｈ）を示す。図４に示すように、充放電サイクル数の増加に伴い、電池容量が低下する。
【００２９】
ステップＳ４では、図３の充放電サイクル−電圧特性を参照して測定電圧値に対応する充放電サイクル数（回）を取得する。さらに、図４の充放電サイクル−電池容量特性を参照して、図３の充放電サイクル−電圧特性から取得された充放電サイクル数（回）に対応する電池容量（ｍＡｈ）を取得する。このようにして、現在の状態として推定される充放電サイクル数および電池容量を求めることができる。
【００３０】
そして、取得した充放電サイクル数（回）と電池容量（ｍＡｈ）に基づいて判定手段２２２により被試験電池１の余寿命を判定して（ステップＳ５）、処理を終了する。
【００３１】
例えば、被試験電池１の電池容量が、予め把握されている使用限界容量に低下するまでに、一定条件下で充放電サイクルを何サイクル実行できるかを余寿命とする。一定条件下とは、例えば、相関データを作成した際の温度、電流等の条件下である。
【００３２】
このように、被試験電池１の放電完了から一定時間経過後の被試験電池１の電圧を測定し、相関データを参照して余寿命を予測することができる。被試験電池１が使用中であっても、接続の切り替えを行う必要なく、実使用下に近い状態で電池の寿命が残り何サイクルであるか定量的に評価することができる。本発明による寿命予測評価装置を、二次電池を使用する装置に内蔵することにより、二次電池の寿命を定期的ないし連続的に監視することも可能となる。
【００３３】
温度と電圧に相関関係がある場合には、この相関関係を予め記憶しておき、電圧測定手段２１２による測定電圧値に対してその相関関係を用いて温度補正を行ってもよい。この手法によれば、相関データが作成されたときの温度と評価時の温度が異なる場合であっても、任意の温度での寿命評価が可能になる。
【００３４】
また、異なる温度の下で作成された相関データを複数有することにより、様々な条件下における余寿命を算出することができる。例えば、評価時の温度と同じ温度の下で作成された相関データを利用すれば、正確な余寿命の判定が可能となる。同じ温度の下で作成された相関データがない場合には、上記温度補正の手法と組み合わせることもできる。
【００３５】
また、異なる充放電電流の下で作成された相関データを複数有することにより、様々な条件下における余寿命を算出することができる。例えば、電子負荷／直流電源部２１３から取得した充放電の際の電流値と同じ電流の下で作成された相関データを利用すればよい。
【００３６】
さらに、相関データとして図３に相当する充放電サイクル−電圧特性のみを用い、被試験電池１の測定電圧から求められる現在の充放電サイクル数のみに基づいて寿命評価を行ってもよい。この場合には、図４に相当する充放電サイクル−電池容量特性を用いることなく、簡易な手順で寿命を評価できる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の評価装置２によれば、電子負荷／直流電源部２１３が評価対象である二次電池の充放電を行い、電圧測定手段２１２が電子負荷／直流電源部２１３による放電後、一定時間経過後の電圧値を測定し、判定手段２２２が電圧測定手段２１２による測定電圧値と、予め定められた二次電池の電圧と充放電サイクルと電池容量の相関データに基づいて、被試験電池１の余寿命を判定する。評価装置２を例えば二次電池を使用する装置に内蔵することにより、被試験電池１の使用中でも接続状態を変更することなく、実使用下に近い状態で電池の寿命を定期的あるいは連続的に定量的に評価することができる。
【００３８】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、二次電池の寿命を定量的に評価する寿命予測評価装置等に対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
２１２    電圧測定手段
２１３    電子負荷／直流電源部（充放電手段）
２２２    判定手段
【図１】
2012154839.tif 000003
【図２】
2012154839.tif 000004
【図３】
2012154839.tif 000005
【図４】
2012154839.tif 000006