(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに電気的に直列または並列に複数個が接続された複数個の二次電池であって、互いに積層された複数個の二次電池を有する組電池において、異常が検出された一部の二次電池を交換する異常電池の交換方法であって、
互いに積層された複数個の二次電池のうち、二次電池の積層方向に関する組電池の両端付近の二次電池であって、複数個の二次電池の積層中心の二次電池である中心二次電池よりも低温の低温領域に配置された二次電池に異常が検出された場合に、その異常が検出された二次電池を取り外し、取り外した前記二次電池の位置よりも複数個の二次電池の積層中心に近い位置に新しい二次電池を配置するように組み込むことを特徴とする異常電池の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池を構成する二次電池の一部に異常が発生した際における二次電池の交換方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池には、鉛−酸バッテリやニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）バッテリ、ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリ、リチウムイオンバッテリ等がある。これらの二次電池は、電力が消耗されると、外部電源に接続して所定の電流を流すことにより充電することが出来るという性質がある。かかる性質を利用して、これらの二次電池は、従来より各種の機器に使用されている。例えば、エンジンの転化プラグへの電力供給を行うために、従来より車両にも搭載されていた。
【０００３】
最近では、電気自動車（ＰＥＶ）や、エンジンと電動機を備えたいわゆるハイブリッド車両（ＨＥＶ）において、電動機を駆動する際の主電源として、その高いエネルギー密度（すなわち、コンパクトにエネルギーを蓄積できる）と高い出力密度の点から、Ｎｉ−ＭＨバッテリが主に使用されている。かかるＰＥＶやＨＥＶでは、電動機に対して十分な出力を供給できるように、単電池を複数個直列又は並列に組み合わせて１つの組電池を構成し、電池パックとして用いられている。
【０００４】
このように複数の組電池が結合されて、ＰＥＶやＨＥＶに搭載されるＮｉ−ＭＨバッテリは、その使用環境が適切であればより長時間にわたり使用可能となるが、二次電池の個体差や二次電池を構成する部品の不具合により、組電池の中の一つずつが異常や寿命に到るのが一般的である。組電池の中の一つの二次電池に異常が発生した場合には、組電池本来の機能が発揮できず、システムの不具合に到る可能性が高いため、従来から二次電池に異常が生じた場合には、これを検出した上、速やかに交換されていた。
【０００５】
例えば、特開平２−１０１９３７号公報にも、複数の二次電池のうち一部の二次電池の劣化を判別し、交換を促す技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例においては、異常が生じた二次電池を単純に交換するだけであり、入れ換え後の組電池の性能が最適化されないという問題があった。
【０００７】
すなわち、組電池においては、動作中に図２に示されるような温度分布が発生する。図２において、組電池１０は、複数の二次電池１２が積層されて構成されているが、これらの二次電池１２は、組電池１０の両端付近で温度が低く、これらに挟まれた部分では温度が高く且つ温度差が小さくなっている。各二次電池間の温度差が大きい位置では、各二次電池間に内部抵抗差が発生して出力電圧に差が生じてしまう。例えば、組電池の両端付近の位置は、温度が低く、二次電池の内部抵抗が高くなるので、この位置に新品の二次電池を組み込むと、温度差による電圧差と旧品と新品との電池の特性の違いによる電圧差とにより、充放電時において隣接する新品と旧品の二次電池間の電圧差が大きくなってしまう。このため、電池異常の誤検出に到る場合がある。
【０００８】
また、電池の充電効率は温度によって変化し、温度が高いと充電効率が低下する。電池の特性としては、旧品は劣化により充電効率が低下しているが、新品の二次電池を充電効率の良い場所に配置すると、充電効率が低下している旧品は、充電効率を低下させる環境である温度が高い場所に配置されることになってさらに充電効率が下がる。他方、充電効率の良い新品は充電効率を低下させない環境である温度の低い場所に配置されることになる。この結果、新品と旧品との電池容量のばらつきが大きくなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、組電池を構成する二次電池のうち、異常が発生した電池を交換する際に、交換後の組電池の性能を最適化できる異常電池の交換方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに電気的に直列または並列に複数個が接続された複数個の二次電池であって、互いに積層された複数個の二次電池を有する組電池において、異常が検出された一部の二次電池を交換する異常電池の交換方法であって、
互いに積層された複数個の二次電池のうち、二次電池の積層方向に関する組電池の両端付近の二次電池であって、複数個の二次電池の積層中心の二次電池である中心二次電池よりも低温の低温領域に配置された二次電池に異常が検出された場合に、その異常が検出された二次電池を取り外し、取り外した前記二次電池の位置よりも複数個の二次電池の積層中心に近い位置に新しい二次電池を配置するように組み込むことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）には、本発明に係る異常電池の交換方法の説明図が示される。図１（ａ）において、組電池１０を構成する二次電池１２のうち、両端付近を除いた領域が高温領域１４となっており、この高温領域１４では二次電池１２の温度が高く且つ各二次電池１２間の温度差が無い領域となっている。図１（ａ）に示された組電池１０において、図の右から２番目に示された二次電池に異常が発生し、異常電池１６となった場合、この異常電池１６を新品電池１８と交換する必要がある。この場合、新品電池１８は、図１（ｂ）に示されるように、異常電池１６が組み込まれていた図の右から２番目では無く、高温領域１４内に位置する右から４番目に組み込まれる。またこの場合、新品電池１８は、高温領域１４中において、温度管理ができるように、温度センサ２０が設けられた位置とされる。
【００１８】
以上に述べたように、新品電池１８を、二次電池１２間の温度差が少ない高温領域１４に組み込むことにより、二次電池１２間に温度差による電圧差が生じないようにできる。この為、新品電池１８と従来から組電池１０に組み込まれていた旧品の二次電池１２との間では、電池特性の違いによる電圧差のみ発生することになり、電圧差がより小さく抑えられる。この為、新品電池１８を組み込むことにより二次電池１２間の電圧差が大きくなって電池異常の誤検出が発生することを防止できる。
【００１９】
また、新品電池１８は、電池温度の高い高温領域１４に取り付けられるので、電池温度の低い組電池１０の両端部付近に比べて充電効率が低下する。新品電池１８とこれ以外の旧品の二次電池１２との間では、充電効率の違いによる電池容量のばらつきが発生するが、新品電池１８を充電効率の低下する高温領域１４に配置することにより、充電効率の差を縮小でき、電池容量のばらつきを小さくすることができる。
【００２０】
また、新品電池１８はこれ以外の旧品の二次電池１２と比べて充電効率が高いので、高容量になり易い。この為、温度センサ２０が設けられた位置に配置することにより温度を管理し、新品電池１８の過充電を防止できる。
【００２１】
以上の通り、新品電池１８を、電圧、充電効率等の二次電池の機能を低下させる環境の位置に組み込むことにより、もともと組電池１０に組み込まれていた旧品の二次電池１２との間で機能の差を縮めるようにする。このような機能を低下させる環境は、上述したように電池温度が高温度となる環境である。このようにして、新品と旧品の二次電池の機能差を小さくすることにより、二次電池間の性能のばらつきを小さくでき、組電池１０の性能の最適化を図ることが可能となる。
【００２２】
なお、以上に述べた例では、二次電池の機能を低下させる環境として高温度を示したが、これ以外の要因で組電池１０内の位置に基づく二次電池１２の機能低下がある場合にも、本発明は適用できる。この場合にも、異常電池１６に代えて新品電池１８を組電池１０内に組み込む位置は、上記高温度の場合と同様に、組電池１０が最適性能となる位置とする。この組電池１０が最適性能となる位置とは、二次電池１２間の電圧差が小さくなる位置である。
【００２３】
また、本実施形態に係る組電池１０には、図示しない冷却機能を持たせるのも好適である。これにより、組電池１０を構成する二次電池１２の温度を低下させることができ、組電池１０の性能を高く維持することが可能となる。以上説明したように、本実施形態によれば、組電池から異常電池を交換する際に、新品の二次電池がその機能を低下させる環境下におかれるので、旧品と新品との機能差が小さくなり、組電池全体の性能の最適化を図ることができる。また、二次電池の機能を低下する環境は高温度であって、組電池に冷却機能を持たせることにより、組電池の性能をより高く維持することが可能となる。また、新品の二次電池を組電池内に組み込む位置を二次電池間の電圧差が小さくなる位置とすることにより、組電池を最適性能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る異常電池の交換方法の説明図である。
【図２】  組電池を構成する二次電池の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
１０  組電池、１２  二次電池、１４  高温領域、１６  異常電池、１８  新品電池、２０  温度センサ。
【図１】
0004956881.tif 000002
【図２】
0004956881.tif 000003