JP7326237B2 - 複数の電池に関する判定装置、蓄電システム、判定方法及び判定プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、複数の電池に関する判定装置、蓄電システム、判定方法及び判定プログラムに関する。

近年、電力系統用の大型蓄電池、スマートフォン、車両、定置用電源装置、ロボット及びドローン等の電池搭載機器に、蓄電池が搭載され、蓄電システムが形成されている。このような蓄電システムの蓄電池では、リチウムイオン電池等の電池が多数設けられ、多数の電池が電気的に接続されている。また、蓄電池の安全性維持や性能把握の観点から、蓄電池の診断技術が開発されている。

蓄電池の診断技術として、複数の電池が直列に接続される構成において、複数の電池のそれぞれの劣化度合いを判定するものがある。この診断技術では、充電における電池のそれぞれの電圧の変化から、電池のそれぞれの内部抵抗が算出される。そして、電池のそれぞれの内部抵抗に基づいて、複数の電池のそれぞれの劣化度合いが判定される。

前述のように複数の電池が直列に接続される構成においては、複数の電池の間での劣化ばらつきを適切に判定することが求められている。また、多数の電池が直列に接続される場合等においても、処理に必要なデータ量を少なくする等してデータを取得する構成及び処理が複雑化することなく、多数の電池の間での劣化ばらつきを判定することが求められている。

特開２００６－１３８７５０号公報 国際公開２０１７／１５４１１２号公報 国際公開２０１３／１２８８１１号公報 特開２０１８－１４７８２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、直列に接続される複数の電池の間での劣化ばらつきを、データを取得する構成及び処理が複雑化することなく適切に判定可能な判定装置、蓄電システム、判定方法及び判定プログラムを提供することにある。

実施形態では、直列に接続される複数の電池に関する判定装置が提供される。判定装置は、プロセッサを備える。プロセッサは、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて、複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。プロセッサは、第１の電圧データにおける最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定し、第２の電圧データにおける最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定する。プロセッサは、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。プロセッサは、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて複数の電池の直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、第３の内部状態パラメータを第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対して比較することにより複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。

実施形態では、直列に接続される複数の電池に関する判定方法が提供される。判定方法では、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて、複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。劣化ばらつきを判定では、第１の電圧データにおける最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定し、第２の電圧データにおける最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定する。劣化ばらつきの判定では、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。劣化ばらつきの判定では、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて複数の電池の直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、第３の内部状態パラメータを第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対して比較することにより複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。

実施形態では、直列に接続される複数の電池に関する判定プログラムが提供される。判定プログラムは、コンピュータに、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて、複数の電池の間での劣化ばらつきを判定させる。劣化ばらつきを判定では、第１の電圧データにおける最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定し、第２の電圧データにおける最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、電池単体での電池の内部状態として推定する。劣化ばらつきの判定では、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。劣化ばらつきの判定では、複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて複数の電池の直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、第３の内部状態パラメータを第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対して比較することにより複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。

図１は、実施形態に係る蓄電システムの一例を示す概略図である。 図２は、実施形態に係る電池ストリングの構成の一例を示す概略図である。 図３は、実施形態に係る電池ストリングの充電における複数の電池のそれぞれの電圧の変化の一例を示す概略図である。 図４Ａは、実施形態に係る電池ストリングの充電における複数の電池のそれぞれの電圧の変化の図３とは別の一例を示す概略図である。 図４Ｂは、図４Ａの一例において生成される第１の電圧データ及び第２の電圧データを示す概略図である。 図５は、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータ等の電池単体の内部状態を示す内部状態パラメータについて説明する概略図である。 図６は、１つ以上の判定項目に対する複数の電池の間での劣化ばらつきの関係の基準となる基準データの一例を示す概略図である。 図７は、実施形態に係る判定装置によって行われるある電池ストリングについての判定処理を示すフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る蓄電システムの一例を示す概略図である。図１に示すように、蓄電システム１は、蓄電池２及び判定装置３を備える。蓄電池２は、例えば、電池搭載機器に搭載される。電池搭載機器としては、電力系統用の大型蓄電池、スマートフォン、車両、定置用電源装置、ロボット及びドローン等が挙げられ、電池搭載機器となる車両としては、鉄道用車両、電気バス、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電動バイク等が、挙げられる。

蓄電池２は、１つ以上の電池ストリング５を備え、蓄電池２に複数の電池ストリング５が設けられる場合は、複数の電池ストリング５が電気的に並列に接続される。電池ストリング５の一例として、電池盤、組電池及び電池パック等が挙げられる。電池ストリング５のそれぞれは、複数の電池６を備え、電池ストリング５のそれぞれでは、複数の電池６が電気的に直列に接続される。電池６のそれぞれは、リチウムイオン電池等の二次電池である。電池ストリング５のそれぞれでは、電池６のそれぞれを充放電可能である。電池ストリング５のそれぞれでは、電源から電力が供給されることにより、電池６のそれぞれが充電される。そして、電池ストリング５のそれぞれでは、電池６のそれぞれから放電された電力は、負荷に供給される。なお、一般的に新品の蓄電システムでは、電池ストリング５のそれぞれでは、複数の電池６は、互いに対して同一の種類の電池が用いられる。このため、蓄電池２の使用開始時では、電池ストリング５のそれぞれにおいて、複数の電池６は、互いに対して同一又は略同一の内部状態となる。ただし、リユースされた電池が用いられる蓄電システム等の場合は、この限りではない。電池６の内部状態については、後述する。

図２は、実施形態に係る電池ストリングの構成の一例を示す概略図である。図２の一例では、電池ストリング５において、複数の電池モジュール７が電気的に直列に接続される。そして、電池モジュール７のそれぞれでは、複数の電池６が電気的に直列に接続される。このため、電池ストリング５では、多数の電池６が電気的に直列に接続される。したがって、電池ストリング５は、複数の電池６の直列接続部分となる。ある一例では、電池ストリング５における電池６の直列数は、数百程度になる。また、図２の一例では、電池６のそれぞれは、複数の単セル８を備え、電池６のそれぞれでは、複数の単セル８が電気的に並列に接続される。すなわち、図２の一例では、電池６のそれぞれは、複数の単セル８が並列に接続されたセルブロックから形成される。したがって、図２の一例では、電池ストリング５において、複数のセルブロックが、電気的に直列に接続される。なお、別のある一例では、電池６のそれぞれは、１つの単セル８から形成されてもよい。また、別のある一例では、電池６のそれぞれにおいて、複数の単セル８が直列に接続されてもよい。さらに、別のある一例では、電池６のそれぞれにおいて、複数の単セル８が直列に接続される直列接続構造、及び、複数の単セル８が並列に接続される並列接続構造の両方が形成されてもよい。

蓄電システム１では、電池ストリング５ごとに、計測回路１１及び電池管理ユニット（ＢＭＵ：battery management unit）１２が設けられる。したがって、蓄電池２が搭載される電池搭載機器等では、計測回路１１及び電池管理ユニット１２のそれぞれが、電池ストリング５と同一の数だけ設けられる。計測回路１１のそれぞれは、対応する電池ストリング５の充電又は放電において、対応する電池ストリング５に関連するパラメータを検出及び計測する。計測回路１１のそれぞれでは、所定のタイミングで定期的に、パラメータの検出及び計測が行われる。すなわち、計測回路１１のそれぞれは、複数の計測期間のそれぞれにおいて、対応する電池ストリング５に関連するパラメータを計測する。このため、計測回路１１のそれぞれは、対応する電池ストリング５の充電又は放電において、対応する電池ストリング５に関連するパラメータを、複数回計測する。なお、対応する電池ストリング５の充電又は放電において計測回路１１のそれぞれが計測を行った期間を、計測期間と規定する。電池ストリング５に関連するパラメータには、電池ストリング５を流れる電流（すなわち、複数の電池６のそれぞれを流れる電流）、電池ストリング５全体の電圧（複数の電池６の直列接続部分全体の電圧）、及び、電池ストリング５の複数の電池６のそれぞれの電圧が含まれる。このため、計測回路１１には、電流を計測する電流計、及び、電圧を計測する電圧計等が含まれる。また、計測回路１１は、電池ストリング５の温度、及び、複数の電池６のそれぞれの温度のいずれかを計測してもよい。この場合、計測回路１１には、温度を計測する温度センサ等が含まれる。計測回路１１のそれぞれは、複数の計測期間のそれぞれにおいて、対応する電池ストリング５に関連する前述の複数のバラメータを同一の時点で計測してもよく、対応する電池ストリング５に関連する前述の複数のバラメータを同一の計測期間の異なる時点で計測してもよい。

電池管理ユニット１２のそれぞれは、対応する電池ストリング５を管理する処理装置（コンピュータ）を構成し、プロセッサ及び記憶媒体を備える。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイコン、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のいずれかを含む。記憶媒体には、メモリ等の主記憶装置に加え、補助記憶装置が含まれ得る。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、及び、半導体メモリ等が挙げられる。電池管理ユニット１２のそれぞれでは、プロセッサ及び記憶媒体のそれぞれは、１つであってもよく、複数であってもよい。電池管理ユニット１２のそれぞれでは、プロセッサは、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。また、電池管理ユニット１２のそれぞれでは、プロセッサによって実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークを介して接続されたコンピュータ（サーバ）、又は、クラウド環境のサーバ等に格納されてもよい。この場合、プロセッサは、ネットワーク経由でプログラムをダウンロードする。

判定装置３は、蓄電池２が搭載される電池搭載機器に設けられてもよく、電池搭載機器の外部に設けられてもよい。判定装置３は、電池ストリング５のそれぞれについて判定処理を行い、データ取得部１３、内部状態推定部１５、判定部１６及びデータ記憶部１７を備える。ある一例では、判定装置３は、電池管理ユニット１２のそれぞれとネットワークを介して通信可能なサーバである。この場合、判定装置３は、電池管理ユニット１２のそれぞれと同様に、プロセッサ及び記憶媒体を備える。そして、データ取得部１３、内部状態推定部１５及び判定部１６は、判定装置３のプロセッサ等によって行われる処理の一部を実施し、判定装置３の記憶媒体が、データ記憶部１７として機能する。また、別のある一例では、判定装置３は、クラウド環境に構成されるクラウドサーバである。クラウド環境のインフラは、仮想ＣＰＵ等の仮想プロセッサ及びクラウドメモリによって、構成される。このため、判定装置３がクラウドサーバである場合、仮想プロセッサによって行われる処理の一部を、データ取得部１３、内部状態推定部１５及び判定部１６が実施する。そして、クラウドメモリが、データ記憶部１７として機能する。

なお、データ記憶部１７は、電池管理ユニット１２及び判定装置３とは別のコンピュータに設けられてもよい。この場合、判定装置３は、データ記憶部１７等が設けられるコンピュータに、ネットワークを介して接続される。

判定装置３では、電池ストリング５のそれぞれの劣化度合いに関する判定、及び、電池ストリング５のそれぞれにおける複数の電池６の間での劣化ばらつきに関する判定が、プロセッサによって行われる。前述のような構成の蓄電池２では、使用開始からある程度の期間が経過すると、電池ストリング５のそれぞれにおいて、複数の電池６の間で内部状態等にばらつき（差異）が生じる可能性がある。電池ストリング５のそれぞれでは、複数の電池６の間で内部状態等がばらつくことにより、劣化度合いについても複数の電池６の間でばらつく。電池６の間での劣化ばらつきが抑制されることにより、他の電池６に比べて劣化度合いが過度に大きい電池６が発生することが防止され、他の電池６に比べて負荷が過度に大きい電池６が発生することが有効に防止される。このため、電池ストリング５において急速な劣化の進行が防止され、電池ストリング５の性能低下が防止される。また、他の電池６に比べて負荷が過度に大きい電池６が発生することが有効に防止されることにより、アクシデントの発生が有効に防止され、安全性が確保される。このため、電池ストリング５のそれぞれでは、電池ストリング５の劣化度合いに加えて、複数の電池６の間での劣化ばらつきについても、適切に判定されることが、重要となる。以下、ある１つの電池ストリング５に関する判定処理、すなわち、直列に接続される複数の電池６に関する判定処理について説明する。なお、以下に示す判定処理は、他の電池ストリング５のそれぞれについても、同様にして行われる。

ある電池ストリング５について判定を行う際には、電池ストリング５を充電又は放電し、対応する計測回路１１が、電池ストリング５に関連する前述のパラメータ（直列に接続される複数の電池６に関連するパラメータ）を計測する。そして、対応する電池管理ユニット１２は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測回路１１での計測値を取得する。このため、電池ストリング５を流れる電流（すなわち、複数の電池６のそれぞれを流れる電流）、電池ストリング５全体の電圧（複数の電池６の直列接続部分全体の電圧）、及び、電池ストリング５の複数の電池６のそれぞれの電圧等が、電池管理ユニット１２によって取得される。電池管理ユニット１２は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測値を、所定のタイミングで定期的に取得する。すなわち、電池管理ユニット１２は、複数の計測期間のそれぞれについて、電池ストリング５に関連するパラメータの計測値を取得する。例えば、電池管理ユニット１２は、複数期間の計測のそれぞれについて、複数の電池６のそれぞれの電圧の計測値を取得する。このため、電池管理ユニット１２は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測値に加えて、電池ストリング５に関連するパラメータの時間変化（時間履歴）も、計測データとして取得する。したがって、電池管理ユニット１２が取得する計測データには、電池ストリング５を流れる電流の時間変化（時間履歴）、電池ストリング５全体の電圧の時間変化（時間履歴）、及び、電池ストリング５の複数の電池６のそれぞれの電圧の時間変化（時間履歴）等が含まれる。また、計測データには、電池ストリング５の温度の時間変化、及び、複数の電池６のそれぞれの温度の時間変化のいずれかが含まれてもよい。なお、計測回路１１のそれぞれは、複数の計測期間のそれぞれにおいて、電池ストリング５の複数の電池６の電圧を同一の時点で計測してもよく、電池ストリング５に複数の電池６の電圧を同一の計測期間の異なる時点で計測してもよい。

また、電池管理ユニット１２は、前述した計測データに加えて、電池ストリング５に関連するパラメータの計測時の充電条件又は放電条件を取得してもよい。充電条件には、充電電流値、充電開始及び充電終了における電池ストリング５のＳＯＣ（State Of Charge）、及び、充電時における電池ストリング５の温度範囲等が含まれる。同様に、放電条件には、放電電流値、放電開始及び放電終了における電池ストリング５のＳＯＣ、及び、放電時における電池ストリング５の温度範囲等が含まれる。

電池管理ユニット１２は、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）及び電池ストリング５のＳＯＣのいずれかに対する電池ストリング５の電圧の関係を示すデータを、計測データとして取得してもよい。また、電池管理ユニット１２は、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）及び電池ストリング５のＳＯＣのいずれかに対する複数の電池６のそれぞれの電圧の関係を示すデータを、計測データとして取得してもよい。充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）は、充電開始（放電開始）からの経過時間及び電池ストリング５（電池ストリング５の複数の電池６）を流れる電流の時間変化（時間履歴）を用いて、算出可能である。また、本実施形態では、電池ストリング５において複数の電池６が直列に接続される構成であるため、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）は、電池６単体の充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）に相当する。

電池ストリング５のＳＯＣは、ＳＯＣが０％から１００％になるまでの電池ストリング５の満充電容量に対するＳＯＣが０％になるまでの電池ストリング５の残容量の割合を示す。電池ストリング５のＳＯＣは、前述の計測データ及び電池ストリング５の充放電履歴等を用いて、算出可能である。電池ストリング５のＳＯＣの算出方法としては、電流積算法、電池ストリング５の端子間電圧とＳＯＣとの関係を用いた算出法、及び、カルマンフィルタを用いた推定法等が、挙げられる。

なお、複数の電池６のそれぞれについても、満充電容量に対するＳＯＣが０％になるまでの残容量の割合がＳＯＣとして規定される。複数の電池６のそれぞれでは、端子間電圧（正極端子と負極端子との間の電圧）が定められた放電条件にて電圧値Ｖα１になる状態が、ＳＯＣが０％の状態と規定され、端子間の電圧が定められた充電条件にて電圧値Ｖα１より大きいＶα２になる状態が、ＳＯＣが１００％の状態として規定される。また、電池ストリング５を１つの電池とみなした場合、電池ストリング５における電池６の直列数をＮとすると、電池ストリング５では、端子間電圧が電圧値Ｎ×Ｖα１になる状態が、ＳＯＣが０％の状態と規定され、端子間の電圧が電圧値Ｎ×Ｖα２になる状態が、ＳＯＣが１００％の状態として規定される。ただし、電池ストリング５では、Ｎ個の電池６の中の１つが電圧値Ｖα１に達した状態をＳＯＣが０％の状態とし、Ｎ個の電池６の中の１つが電圧値Ｖα２に達した状態をＳＯＣが１００％の状態と規定してもよい。

また、本実施形態では、電池管理ユニット１２は、計測データに基づいて、電池ストリング５の複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘの電池ストリング５の充電又は放電における変化を示す第１の電圧データを算出する。ここで、電池ストリング５の複数の電池６の充電又は放電においては、前述のように、複数の電池６のそれぞれの電圧が定期的に計測され、電池管理ユニット１２は、複数の計測期間（複数期間の計測）のそれぞれについて、複数の電池６のそれぞれの電圧の計測値を取得する。最大電圧Ｖｍａｘは、計測期間ごとに（複数期間の計測ごとに）規定され、計測期間のそれぞれでは、複数の電池６の電圧の中で最も大きいものが最大電圧Ｖｍａｘとして規定される。そして、２つ以上の計測期間の最大電圧Ｖｍａｘを示すデータが第１の電圧データとなる。したがって、複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘを電池ストリング５の充電又は放電における計測期間ごとに示すデータが第１の電圧データとなる。すなわち、計測期間のそれぞれにおける最大電圧Ｖｍａｘの集合体が、第１の電圧データとなり、第１の電圧データでは、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに、複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘが示される。第１の電圧データは、充電又は放電における最大電圧Ｖｍａｘの時間変化（時間履歴）を示すデータであってもよく、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）及び電池ストリング５のＳＯＣのいずれかに対する最大電圧Ｖｍａｘの関係を示すデータであってもよい。

また、電池管理ユニット１２は、計測データに基づいて、電池ストリング５の複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎの電池ストリング５の複数の電池６の充電又は放電における変化を示す第２の電圧データを算出する。最小電圧Ｖｍｉｎは、最大電圧Ｖｍａｘと同様に、計測期間ごとに（複数期間の計測ごとに）規定される。計測期間のそれぞれでは、複数の電池６の電圧の中で最も小さいものが最小電圧Ｖｍｉｎとして規定される。そして、２つ以上の計測期間の最小電圧Ｖｍｉｎを示すデータが第２の電圧データとなる。したがって、複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎを電池ストリング５の充電又は放電における計測期間ごとに示すデータが第２の電圧データとなる。すなわち、計測期間のそれぞれにおける最小電圧Ｖｍｉｎの集合体が、第２の電圧データとなり、第２の電圧データでは、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに、複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎが示される。第２の電圧データは、充電又は放電における最小電圧Ｖｍｉｎの時間変化（時間履歴）を示すデータであってもよく、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）及び電池ストリング５のＳＯＣのいずれかに対する最小電圧Ｖｍｉｎの関係を示すデータであってもよい。

ここで、第１の電圧データ及び第２の電圧データについて説明する。第１の電圧データ及び第２の電圧データは、計測回路１１での複数の電池６のそれぞれの電圧の計測結果に少なくとも基づいて、生成される。図３は、実施形態に係る電池ストリングの充電における複数の電池のそれぞれの電圧の変化の一例を示す概略図である。図３の一例では、充電開始からの電池ストリング５の充電量（充電開始からの電池６単体の充電量）に対する複数の電池６のそれぞれの電圧との関係が示される。また、図３の一例では、充電開始（充電量が０の状態）から充電量がＱａになるまで充電される間において、複数の電池６のそれぞれの電圧が定期的に複数期間で（複数回）計測される。また、図３では、複数の電池６の１つである電池６ａの電圧Ｖａの変化、及び、複数の電池６の電池６ａとは別の１つである電池６ｂの電圧Ｖｂの変化が、実線で示される。そして、電池６ａ，６ｂ以外の電池６の電圧の変化が、破線で示される。

図３の一例では、充電量が０以上Ｑａ以下の範囲のいずれにおいても、電池６ａの電圧Ｖａが、複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘとなる。このため、充電量が０以上Ｑａ以下の範囲のいずれにおいても、すなわち、複数の電池６の電圧の計測が行われた充電量の範囲のいずれにおいても、電池６ａの電圧Ｖａの変化を示すデータが、最大電圧Ｖｍａｘの変化を示すデータに相当する。したがって、充電における電池６ａの電圧Ｖａの変化を示すデータが、充電における最大電圧Ｖｍａｘの変化を示す第１の電圧データとなる。すなわち、複数期間の計測ごとに電池６ａの電圧Ｖａを示すデータが、充電における複数期間の計測ごとに最大電圧Ｖｍａｘを示す第１の電圧データとなる。また、図３の一例では、充電量が０以上Ｑａ以下の範囲のいずれにおいても、電池６ｂの電圧Ｖｂが、複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎとなる。このため、充電量が０以上Ｑａ以下の範囲のいずれにおいても、すなわち、複数の電池６の電圧の計測が行われた充電量の範囲のいずれにおいても、電池６ｂの電圧Ｖｂの変化を示すデータが、最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示すデータに相当する。したがって、充電における電池６ｂの電圧Ｖｂの変化を示すデータが、充電における最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示す第２の電圧データとなる。すなわち、複数期間の計測ごとに電池６ｂの電圧Ｖｂを示すデータが、充電における複数期間の計測ごとに最小電圧Ｖｍｉｎを示す第２の電圧データとなる。

図４Ａは、実施形態に係る電池ストリングの充電における複数の電池のそれぞれの電圧の変化の図３とは別の一例を示す概略図である。図４Ａの一例でも、充電開始からの電池ストリング５の充電量（充電開始からの電池６単体の充電量）に対する複数の電池６のそれぞれの電圧との関係が示される。また、図４Ａの一例でも、充電開始（充電量が０の状態）から充電量がＱａになるまで充電される間において、複数の電池６のそれぞれの電圧が定期的に複数期間で（複数回）計測される。図４Ａでは、電池６ａの電圧Ｖａの変化及び電池６ｂの電圧Ｖｂの変化が実線で示され、及び、複数の電池６の電池６ａ，６ｂとは別の１つである電池６ｃの電圧Ｖｃの変化が、一点鎖線で示される。そして、電池６ａ，６ｂ，６ｃ以外の電池６の電圧の変化が、破線で示される。また、図４Ｂは、図４Ａの一例において生成される第１の電圧データ及び第２の電圧データを示す概略図である。

図４Ａの一例では、充電量Ｑｂ（０＜Ｑｂ＜Ｑａ）を境界として、複数の電池６の中で電圧が最大電圧Ｖｍａｘになる電池が、異なる。すなわち、充電量が０以上Ｑｂ未満の範囲では、電池６ａの電圧Ｖａが、複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘとなる。そして、充電量がＱｂ以上Ｑａ以下の範囲では、電池６ｃの電圧Ｖｃが最大電圧Ｖｍａｘとなる。このため、充電量が０以上Ｑｂ未満の範囲では、電池６ａの電圧Ｖａの変化を示すデータが、最大電圧Ｖｍａｘの変化を示すデータに相当し、充電量がＱｂ以上Ｑａ以下の範囲では、電池６ｃの電圧Ｖｃの変化を示すデータが、最大電圧Ｖｍａｘの変化を示すデータに相当する。したがって、充電における電池６ａ，６ｃの電圧Ｖａ，Ｖｃの変化を示すデータを用いて、充電における最大電圧Ｖｍａｘの変化を示す第１の電圧データ、すなわち、充電における複数期間の計測ごとに最大電圧Ｖｍａｘを示す第１の電圧データが生成される。この場合、例えば、図４Ｂにおいて電池ストリング５の充電開始からの充電量に対する最大電圧Ｖｍａｘの関係を示すデータが、第１の電圧データとして生成される。

また、図４Ａの一例では、充電量Ｑｃ（０＜Ｑｃ＜Ｑｂ＜Ｑａ）を境界として、複数の電池６の中で電圧が最小電圧Ｖｍｉｎとなる電池が、異なる。すなわち、充電量が０以上Ｑｃ未満の範囲では、電池６ｃの電圧Ｖｃが、複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎとなる。そして、充電量がＱｃ以上Ｑａ以下の範囲では、電池６ｂの電圧Ｖｂが最小電圧Ｖｍｉｎとなる。このため、充電量が０以上Ｑｃ未満の範囲では、電池６ｃの電圧Ｖｃの変化を示すデータが、最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示すデータに相当し、充電量がＱｃ以上Ｑａ以下の範囲では、電池６ｂの電圧Ｖｂの変化を示すデータが、最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示すデータに相当する。したがって、充電における電池６ｂ，６ｃの変化を示すデータを用いて、充電における最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示す第２の電圧データ、すなわち、充電における複数期間の計測ごとに最小電圧Ｖｍｉｎを示す第２の電圧データが生成される。この場合、例えば、図４Ｂにおいて電池ストリング５の充電開始からの充電量に対する最小電圧Ｖｍｉｎの関係を示すデータが、第２の電圧データとして生成される。

また、図２の一例のように電池ストリング５において複数の電池モジュール７が直列に接続される場合は、電池管理ユニット１２のスレーブの管理装置として、モジュール管理ユニット（図示しない）が、電池ストリング５に設けられる電池モジュール７と同一の数だけ設けられてもよい。この場合、モジュール管理ユニットのそれぞれは、電池ストリング５の対応する電池モジュール７を管理する処理装置（コンピュータ）を構成し、電池管理ユニット１２と同様に、プロセッサ及び記憶媒体を備える。また、ある一例では、電池ストリング５に設けられる電池モジュール７と同一の数だけ計測回路１１が設けられてもよい。この場合、計測回路１１のそれぞれは、対応する電池モジュール７の充電又は放電において、対応する電池モジュール７に関連するパラメータを検出及び計測する。

また、モジュール管理ユニットのそれぞれは、対応する電池モジュール７に設けられる複数の電池６のそれぞれについて、電圧の計測値を取得してもよい。この場合、モジュール管理ユニットのそれぞれは、取得した計測値に基づいて、対応する電池モジュール７の複数の電池６の電圧の中で最も大きい電圧の電池ストリング５の充電又は放電における変化を示す仮最大電圧データを算出する。また、モジュール管理ユニットのそれぞれは、取得した計測値に基づいて、対応する電池モジュール７の複数の電池６の電圧の中で最も小さい電圧の電池ストリング５の充電又は放電における変化を示す仮最小電圧データを算出する。そして、電池管理ユニット１２には、複数のモジュール管理ユニットのそれぞれから仮最大電圧データ及び仮最小電圧データが、出力される。そして、電池管理ユニット１２は、モジュール管理ユニットのそれぞれから出力された仮最大電圧データに基づいて前述の第１の電圧データを生成し、モジュール管理ユニットのそれぞれから出力された仮最小電圧データに基づいて前述の第２の電圧データを生成する。

電池管理ユニット１２は、電池ストリング５を流れる電流の電池ストリング５の充電又は放電における変化を示すデータを、判定装置３に出力する。また、前述の第１の電圧データ及び第２の電圧データを、判定装置３に出力する。さらに、電池管理ユニット１２は、電池ストリング５の充電又は放電における電池ストリング５全体の電圧（複数の電池６の直列接続部分全体の電圧）の変化を示す第３の電圧データも、判定装置３に出力（送信）する。第３の電圧データは、前述の計測データに含まれ、第３の電圧データでは、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに、電池ストリング５全体の電圧が示される。また、第３の電圧データは、充電又は放電における電池ストリング５の電圧の時間変化（時間履歴）を示すデータであってもよく、充電開始（放電開始）からの電池ストリング５の充電量（放電量）及び電池ストリング５のＳＯＣのいずれかに対する電池ストリング５の電圧の関係を示すデータであってもよい。

なお、電池管理ユニット１２は、計測データに含まれる第３の電圧データ以外のデータも、判定装置３に出力されてもよい。ある一例では、電池ストリング５の温度の電池ストリング５の充電又は放電における変化を示すデータ、及び、複数の電池６のそれぞれの温度の電池ストリング５の充電又は放電における変化を示すデータのいずれかが、前述の第１の電圧データ、第２の電圧データ及び第３の電圧データに加えて、判定装置３へ出力される。また、電池管理ユニット１２は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測時の充電条件又は放電条件等も、判定装置３に出力してもよい。

判定装置３のデータ取得部１３は、電池管理ユニット１２から出力されたデータを受信及び取得する。したがって、データ取得部１３は、第１の電圧データ、第２の電圧データ及び第３の電圧データを少なくとも取得する。また、データ取得部１３は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測時の充電条件又は放電条件等も、受信する。なお、前述の実施形態では、電池管理ユニット１２等が第１の電圧データ及び第２の電圧データを生成するが、判定装置３のデータ取得部１３が、第１の電圧データ及び第２の電圧データを生成してもよい。この場合、データ取得部１３は、電池管理ユニット１２等から、電池ストリング５に関連するパラメータの計測値及び前述の計測データ等を取得する。そして、データ取得部１３は、電池ストリング５に関連するパラメータの計測値及び計測データ等に基づいて、第１の電圧データ及び第２の電圧データを生成する。

内部状態推定部１５は、データ取得部１３が取得した第１の電圧データ、第２の電圧データ、及び、第３の電圧データ等を用いて処理を行う。内部状態推定部１５は、第１の電圧データ等に基づいて、第１の内部状態パラメータを推定する。第１の内部状態パラメータは、充電又は放電において第１の電圧データと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の内部状態を示すパラメータである。すなわち、第１の内部状態パラメータは、複数期間の計測のそれぞれにおいて電圧が第１の電圧データの最大電圧Ｖｍａｘと同一になる場合における電池６単体の内部状態を示す。したがって、第１の内部状態パラメータを推定することにより、充電又は放電において最大電圧Ｖｍａｘと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の内部状態が推定される。ある一例では、内部状態推定部１５は、充電（放電）における最大電圧Ｖｍａｘの変化を示す第１の電圧データ、及び、充電（放電）における電池ストリング５を流れる電流の変化を示すデータを解析する等、充電曲線解析（放電曲線解析）を行うことにより、第１の内部状態パラメータを推定する。なお、図３の一例では、第１の内部状態パラメータが推定されることにより、電池６ａの内部状態が実質的に推定される。また、図４Ａ及び図４Ｂの一例では、第１の内部状態パラメータが推定されることにより、充電において最大電圧Ｖｍａｘと同様に電圧が変化する仮想上の電池の内部状態が推定される。

また、内部状態推定部１５は、第２の電圧データ等に基づいて、第２の内部状態パラメータを推定する。第２の内部状態パラメータは、充電又は放電において第２の電圧データと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の内部状態を示すパラメータである。すなわち、第２の内部状態パラメータは、複数期間の計測のそれぞれにおいて電圧が第２の電圧データの最小電圧Ｖｍｉｎと同一になる場合における電池６単体の内部状態を示す。したがって、第２の内部状態パラメータを推定することにより、充電又は放電において最小電圧Ｖｍｉｎと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の内部状態が推定される。ある一例では、内部状態推定部１５は、充電（放電）における最小電圧Ｖｍｉｎの変化を示す第２の電圧データ、及び、充電（放電）における電池ストリング５を流れる電流の変化を示すデータを解析する等、充電曲線解析（放電曲線解析）を行うことにより、第２の内部状態パラメータを推定する。なお、図３の一例では、第２の内部状態パラメータが推定されることにより、電池６ｂの内部状態が実質的に推定される。また、図４Ａ及び図４Ｂの一例では、第２の内部状態パラメータが推定されることにより、充電において最小電圧Ｖｍｉｎと同様に電圧が変化する仮想上の電池の内部状態が推定される。

また、内部状態推定部１５は、第３の電圧データ等に基づいて、第３の内部状態パラメータを推定する。第３の内部状態パラメータは、電池ストリング５の内部状態を示すパラメータ、すなわち、複数の電池６の直列接続部分全体における内部状態を示すパラメータである。したがって、第３の内部状態パラメータを推定することにより、電池ストリング５の内部状態が推定される。ある一例では、内部状態推定部１５は、充電（放電）における電池ストリング５全体の電圧（複数の電池６の直列接続部分全体の電圧）の変化を示す第３の電圧データ、及び、充電（放電）における電池ストリング５を流れる電流の変化を示すデータを解析する等、充電曲線解析（放電曲線解析）を行うことにより、第３の内部状態パラメータを推定する。

ここで、前述した第１の内部状態パラメータないし第３の内部状態パラメータのそれぞれは、例えば、正極容量（又は正極質量）、負極容量（又は負極質量）、正極の初期充電量、負極の初期充電量、及び、内部抵抗のいずれかを含む。また、第１の内部状態パラメータないし第３の内部状態パラメータのそれぞれは、正極の初期充電量と負極の初期充電量とのずれである運用窓シフト（ＳＯＷ：Shift of Operation Window）を含んでもよい。ただし、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータは、電池６単体についての内部状態パラメータであり、第３の内部状態パラメータは、電池ストリング５全体（直列接続部分全体）についての内部状態パラメータである。

図５は、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータ等の電池単体の内部状態を示す内部状態パラメータについて説明する概略図である。図５に示すように、電池６等では、正極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が、正極容量となる。そして、正極電位（正極端子の電位）がＶβ１になる状態での正極の充電量が初期充電量と規定され、正極電位がＶβ１より高いＶβ２になる状態での正極の充電量が上限充電量と規定される。また、電池６等では、負極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が、負極容量となる。そして、負極電位（負極端子の電位）がＶγ１になる状態での負極の充電量が初期充電量と規定され、負極電位がＶγ１より低いＶγ２になる状態での負極の充電量が上限充電量と規定される。

また、電池ストリング５を一つの電池とみなした場合、電池ストリング５でも、電池６単体と同様に、正極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が正極容量となり、負極が初期充電量から上限充電量になるまでの充電量が負極容量となる。ただし、電池ストリング５における電池６の直列数をＮとすると、電池ストリング５では、正極電位（正極端子の電位）がＮ×Ｖβ１になる状態での正極の充電量が初期充電量と規定され、正極電位がＮ×Ｖβ２になる状態での正極の充電量が上限充電量と規定される。そして、電池ストリング５では、負極電位（負極端子の電位）がＮ×Ｖγ１になる状態での負極の充電量が初期充電量と規定され、負極電位がＮ×Ｖγ２になる状態での負極の充電量が上限充電量と規定される。また、正極質量は、推定された正極容量、及び、正極を形成する材料の種類から推定可能である。同様に、負極質量は、推定された負極容量、及び、負極を形成する材料の種類から推定可能である。

電池ストリング５及び複数の電池６のそれぞれでは、充放電を繰返すことによって劣化すると、使用開始時に比べて、前述の正極容量及び負極容量のそれぞれは、減少する。また、電池ストリング５（直列接続部分）及び複数の電池６のそれぞれでは、劣化すると、前述のＳＯＷは、使用開始時から変化する。また、電池ストリング５では、複数の電池６の間での劣化ばらつきが大きくなると、複数の電池６の間において、正極容量、負極容量及びＳＯＷ等の内部状態パラメータのばらつきが大きくなる。

なお、電池ストリング５及び電池６単体のそれぞれでは、電池特性を示す電池特性パラメータとして電池容量が、規定される。電池容量は、正極電位と負極電位との差がＶα１からＶα２になるまでの充電量に相当する（図５参照）。電池ストリング５及び電池６単体のそれぞれでは、電池容量に加えて、開回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）及びＯＣＶ曲線等が電池特性パラメータとなる。ＯＣＶ曲線は、ＯＣＶ以外のパラメータとＯＣＶとの関係を示す関数であり、例えば、ＳＯＣ又は充電量に対するＯＣＶの関係を示す関数である。また、電池ストリング５及び電池６単体のそれぞれでは、内部状態パラメータの１つである内部抵抗は、電池特性を示す電池特性パラメータにもなる。ある一例では、内部状態推定部１５は、推定した内部状態パラメータに基づいて、前述の電池特性パラメータを推定してもよい。

データ記憶部１７には、前述の内部状態パラメータの推定において演算に用いられる演算データが、記憶される。内部状態推定部１５は、内部状態パラメータ等の推定に必要な演算データを、データ記憶部１７から読み出す。演算データとしては、例えば、電池６単体及び電池ストリング５のそれぞれにおける正極のＳＯＣに対する正極の開回路電位（ＯＣＰ：Open Circuit Potential）を示す関数、及び、電池６単体及び電池ストリング５のそれぞれにおける負極のＳＯＣに対する負極のＯＣＰを示す関数等が含まれる。また、前述の内部状態パラメータのそれぞれの推定では、最終的な推定結果を得る過程で、中間的な推定値等が算出される。前述の演算データには、内部状態パラメータのそれぞれの中間的な推定値が含まれてもよい。また、内部状態推定部１５は、内部状態パラメータのそれぞれの中間的及び最終的な推定値の中でその後の推定処理で必要になる推定値を、データ記憶部１７に保存可能である。

なお、充電曲線解析による電池単体の内部状態パラメータの推定は、例えば前記特許文献４（特開２０１８－１４７８２７号公報）に示される。本実施形態では、例えば、前記特許文献４の充電曲線解析と同様にして、前述した内部状態パラメータのそれぞれが推定される。また、内部状態パラメータに基づく電池特性パラメータの推定が、前記特許文献４と同様にして、行われてもよい。電池特性パラメータとして、ＯＣＶ曲線が推定される場合等には、電池６単体及び電池ストリング５のそれぞれについてＯＣＶに課される上限電圧及び下限電圧等が、演算データとしてデータ記憶部１７に記憶される。

判定部１６は、内部状態推定部１５が推定した第１の内部状態パラメータ、第２の内部状態パラメータ、及び、第３の内部状態パラメータを用いて処理を行う。判定部１６は、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて、電池ストリング５の複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきの判定において、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとを比較する。ある一例では、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの差を算出する。そして、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの差が大きいほど、複数の電池６の間での劣化ばらつきを大きく判定する。

ここで、判定部１６は、１以上の判定項目に基づいて、複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。データ記憶部１７には、１つ以上の判定項目に対する劣化ばらつきの関係の基準となる基準データが記憶される。判定部１６は、データ記憶部１７から基準データを読み出し、前述した第１の内部状態パラメータ、第２の内部状態パラメータ及び基準データに基づいて、劣化ばらつきを判定する。劣化ばらつきの判定における判定項目としては、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの差等が挙げられる。すなわち、正極容量、負極容量、ＳＯＷ及び、内部抵抗のいずれかの第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの間での差が、判定項目として使用される。

また、第１の内部状態パラメータが前述のように推定されることにより、第１の内部状態パラメータに関連する第１の関連パラメータも推定可能になる。第１の関連パラメータとしては、充電又は放電において第１の電圧データと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の電池容量、電池容量維持率、正極容量維持率及び負極容量維持率等が挙げられる。また、第２の内部状態パラメータが前述のように推定されることにより、第２の内部状態パラメータに関連する第２の関連パラメータも推定可能になる。第２の関連パラメータとしては、充電又は放電において第２の電圧データと同様に電圧が変化する場合における電池６単体の電池容量、電池容量維持率、正極容量維持率及び負極容量維持率等が挙げられる。ここで、正極容量維持率は、使用開始時の正極容量に対する推定された正極容量の比率であり、負極容量維持率は、使用開始時の負極容量に対する推定された負極容量の比率である。また、電池容量維持率は、使用開始時の電池容量に対する推定された電池容量の比率である。

判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきの判定において、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較の代わりに、又は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較に加えて、第１の関連パラメータと第２の関連パラメータとを比較してもよい。ある一例では、判定部１６は、第１の関連パラメータと第２の関連パラメータとの差が大きいほど、複数の電池６の間での劣化ばらつきを大きく判定する。この場合、劣化ばらつきの判定における判定項目に、第１の関連パラメータと第２の関連パラメータとの差等が含まれる。すなわち、電池容量、電池容量維持率、正極容量維持率及び負極容量維持率のいずれかの第１の関連パラメータと第２の関連パラメータとの間での差が、判定項目として使用される。

図６は、１つ以上の判定項目に対する複数の電池の間での劣化ばらつきの関係の基準となる基準データの一例を示す概略図である。図６の一例では、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの間での正極容量の差ΔＸ、及び、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの間での負極容量の差ΔＹの２つの判定項目に基づいて、判定が行われる。図６の基準データでは、正極容量の差ΔＸについて２つの閾値ΔＸｔｈ１，ΔＸｔｈ２（ΔＸｔｈ１＜ΔＸｔｈ２）が設定され、負極容量の差ΔＹについて２つの閾値ΔＹｔｈ１，ΔＹｔｈ２（ΔＹｔｈ１＜ΔＹｔｈ２）が設定される。

図６の基準データに基づく判定において、正極容量の差ΔＸが閾値ΔＸｔｈ１未満で、かつ、負極容量の差ΔＹが閾値ΔＹｔｈ１未満の場合は、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきを“レベル１”と設定し、劣化ばらつきが比較的小さいと判定する。また、正極容量の差ΔＸが閾値ΔＸｔｈ２未満で、かつ、負極容量の差ΔＹが閾値ΔＹｔｈ１以上閾値ΔＹｔｈ２未満の場合、及び、正極容量の差ΔＸが閾値ΔＸｔｈ１以上閾値ΔＸｔｈ２未満で、かつ、負極容量の差ΔＹが閾値ΔＹｔｈ２未満の場合のそれぞれでは、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきを“レベル２”と設定し、劣化ばらつきが中程度であると判定する。そして、正極容量の差ΔＸが閾値ΔＸｔｈ２以上の場合、及び、負極容量の差ΔＹが閾値ΔＹｔｈ２以上の場合のそれぞれでは、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきを“レベル３”に設定し、劣化ばらつきが比較的大きいと判定する。

なお、図６の一例では、複数の電池６の間での劣化ばらつきに関して、３段階に階級分けされるが、例えば、５段階に階級分けされてもよい。また、複数の電池６の間での劣化ばらつきが、ばらつき指数等で示されてもよい。この場合、例えば、ばらつき指数が大きいほど、複数の電池６の間での劣化ばらつきが大きいと、判定される。

また、判定部１６は、第３の内部状態パラメータに少なくとも基づいて、電池ストリング５全体での劣化度合い、すなわち、複数の電池６の直列接続部分全体における劣化度合いを判定する。ここで、判定部１６は、１以上の判定項目に基づいて、電池ストリング５の劣化の度合いを判定する。データ記憶部１７には、１つ以上の判定項目に対する電池ストリング５の劣化度合いの関係の基準となる基準データが記憶される。判定部１６は、データ記憶部１７から基準データを読み出し、前述した第３の内部状態パラメータ及び基準データに基づいて、劣化度合いを判定する。電池ストリング５の劣化度合いの判定における判定項目としては、第３の内部状態パラメータとして推定された電池ストリング５の正極容量、負極容量、ＳＯＷ及び内部抵抗の等が挙げられる。

また、第３の内部状態パラメータが前述のように推定されることにより、第３の内部状態パラメータに関連する第３の関連パラメータも推定可能になる。第３の関連パラメータとしては、電池ストリング５の電池容量、電池容量維持率、正極容量維持率及び負極容量維持率等が挙げられる。判定部１６は、電池ストリング５の劣化度合いの判定において、第３の内部状態パラメータの代わりに、又は、第３の内部状態パラメータに加えて、第３の関連パラメータのいずれかを判定項目として使用してもよい。

ある一例では、第３の関連パラメータである電池ストリング５の正極容量維持率及び負極容量維持率の２つの判定項目に基づいて、電池ストリング５の劣化度合いの判定が行われる。この場合、判定部１６は、正極容量維持率が大きいほど、すなわち、正極容量維持率が１００％に近いほど、電池ストリング５の劣化度合いを小さく判定する。そして、判定部１６は、負極容量維持率が大きいほど、すなわち、負極容量維持率が１００％に近いほど、電池ストリング５の劣化度合いを小さく判定する。

また、判定部１６は、第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに加えて第３の内部状態パラメータに基づいて、電池ストリング５の複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定してもよい。 この場合、判定部１６は、第３の内部状態パラメータを第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対して比較することにより、複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。ある一例では、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの差、及び、第２の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの差を算出する。そして、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの差、及び、第２の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの差に基づいて、複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。

ある一例では、第１の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの間での負極容量の差の絶対値ε１、及び、第２の内部状態パラメータと第３の内部状態パラメータとの間での負極容量の差の絶対値ε２が、算出される。そして、差の絶対値ε１，ε２に基づいて、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。この場合、判定部１６は、例えば、差の絶対値ε１，ε２のいずれかが閾値εｔｈ以上であるか否かを判定する。そして、差の絶対値ε１，ε２のいずれもが閾値εｔｈより小さい場合は、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきが小さいと判定する。一方、差の絶対値ε１，ε２のいずれかが閾値εｔｈ以上の場合は、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきが大きいと判定する。

また、差の絶対値ε１，ε２のいずれかが閾値εｔｈ以上の場合は、すなわち、複数の電池６の間での劣化ばらつきが大きいと判定した場合は、判定部１６は、絶対値ε１，ε２が互いに対して大きく異なる値であるか否かを判定する。そして、絶対値ε１，ε２が互いに対して大きく異なる値である場合は、判定部１６は、絶対値ε１，ε２のいずれが大きいか否かを判定する。そして、絶対値ε１，ε２が互いに対して大きく異なる値であり、かつ、絶対値ε２が絶対値ε１より大きい場合は、判定部１６は、複数の電池６の間での劣化ばらつきが大きいと判定するとともに、電池ストリング５の安全性及び性能が大きく低下していると判定する。このため、絶対値ε１，ε２を用いた判定では、電池６の間での劣化ばらつきに加えて、電池ストリング５の安全性等も判定される。

前述のようにして、本実施形態では、判定装置３は、少なくとも第１の電圧データ及び第２の電圧データに基づいて、電池ストリング５における複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する。また、判定装置３は、第３の電圧データに基づいて、電池ストリング５全体（直列接続部分全体）の劣化度合いを判定する。また、判定装置３は、前述した判定による判定結果を、蓄電池２が搭載される電池搭載機器のユーザ等にユーザインタフェース等を介して告知可能であってもよい。この場合、判定結果は、音声によって告知してもよく、画面表示等によって告知してもよい。

図７は、実施形態に係る判定装置によって行われるある電池ストリングについての判定処理を示すフローチャートである。図７の判定処理は、電池の運用時間、運用電力量、その他の指標及び特定のイベント等のいずれかに基づく所定のタイミングで定期的に行われる。ある一例では、所定の間隔で繰返し図７の処理が行われ、別のある一例では、蓄電池２が搭載される電池搭載機器のユーザ等によってユーザインタフェースで操作指令が入力されたことに基づいて、図７の処理が行われる。

図７の処理を開始すると、判定装置３のデータ取得部１３は、前述した第１の電圧データ及び第２の電圧データを取得する（Ｓ１０１）。この際、データ取得部１３が、電池管理ユニット１２等で生成された第１の電圧データ及び第２の電圧データを受信してもよく、データ取得部１３が、第１の電圧データ及び第２の電圧データを生成してもよい。また、データ取得部１３は、前述した第３の電圧データを取得する（Ｓ１０２）。そして、内部状態推定部１５は、第１の電圧データに基づいて、前述のようにして第１の内部状態パラメータを推定し、第２の電圧データに基づいて、前述のようにして第２の内部状態パラメータを推定する（Ｓ１０３）。また、内部状態推定部１５は、第３の電圧データに基づいて、前述のようにして第３の内部状態パラメータを推定する（Ｓ１０４）。

そして、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとを比較する（Ｓ１０５）。この際、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較の代わりに、又は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較に加えて、前述した第１の関連パラメータと第２の関連パラメータとを比較してもよい。また、判定部１６は、前述のように第３の内部状態パラメータを第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対して比較してもよい（Ｓ１０６）。そして、判定部１６は、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較結果等に基づいて、電池ストリング５における複数の電池６の間での劣化ばらつきを判定する（Ｓ１０７）。この際、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較結果に加えて、第３の内部状態パラメータの第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに対する比較結果に基づいて、電池ストリング５における複数の電池６の間での劣化ばらつきが、判定されてもよい。また、判定部１６は、第３の内部状態パラメータに少なくとも基づいて、電池ストリング５の劣化度合い（複数の電池６の直列接続部分全体における劣化度合い）を判定する（Ｓ１０８）。

本実施形態では、電池ストリング５の複数の電池６の間での劣化ばらつきが、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池６の電圧の中で最も大きい最大電圧Ｖｍａｘを示す第１の電圧データ、及び、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池６の電圧の中で最も小さい最小電圧Ｖｍｉｎを示す第２の電圧データに基づいて、判定される。このため、劣化ばらつきの判定処理では、複数の電池６の全てについて内部状態を推定する処理等を、行う必要はない。したがって、データを取得する構成及び処理が複雑化することなく、複数の電池６の間での劣化ばらつきが、判定される。また、本実施形態では、最大電圧Ｖｍａｘの電池ストリング５の充電又は放電における変化を示す第１の電圧データ、及び、最小電圧Ｖｍｉｎの電池ストリング５の充電又は前記放電における変化を示す第２の電圧データに基づいて判定が行われるため、複数の電池６の間での劣化ばらつきが、適切に判定される。

また、本実施形態では、複数期間の計測のそれぞれにおいて第１の電圧データの最大電圧Ｖｍａｘと電圧が同一になる場合における電池６単体の内部状態として、第１の内部状態パラメータが推定され、複数期間の計測のそれぞれにおいて第２の電圧データの最小電圧Ｖｍｉｎと電圧が同一になる場合における電池６単体の内部状態として、第２の内部状態パラメータが推定される。そして、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較等を行うことにより、複数の電池６の間での劣化ばらつきが判定される。第１の内部状態パラメータ及び第２の内部状態パラメータに基づいた判定が行われることにより、複数の電池６の間での劣化ばらつきが、さらに適切に判定される。

なお、電池ストリング５の複数の電池６のそれぞれでは、劣化度合いに加えて、温度及び電池ストリング５内における配置等の要素も、電圧に影響を与える。したがって、第１の内部状態パラメータと第２の内部状態パラメータとの比較等に基づいた判定を行うことより、第１の電圧データと第２の電圧データとの比較のみから判定する場合等に比べて、複数の電池６の間での劣化ばらつきについての判定の精度が向上する。

また、本実施形態では、電池ストリング５の充電又は放電における複数期間の計測ごとに電池ストリング５の電圧（複数の電池６の直列接続部分全体の電圧）を示す第３の電圧データに基づいて、電池ストリング５の劣化度合いを判定する。このため、本実施形態では、処理に必要なデータ量が少なく維持したまま、すなわち、データを取得する構成及び処理が複雑化することなく、複数の電池６の間での劣化ばらつきに加えて、電池ストリング５の劣化度合いが判定される。また、本実施形態では、第３の電圧データに基づいて電池ストリング５の内部状態を示す第３の内部状態パラメータが推定され、第３の内部状態パラメータに基づいて電池ストリング５の劣化度合いが判定される。したがって、電池ストリング５の劣化度合いも、適切に判定される。

なお、前述の実施形態等では、判定装置３は、電池管理ユニット１２とは別のコンピュータ（サーバ）又はクラウド環境のサーバ等であるが、これに限るものではない。ある実施形態では、電池管理ユニット１２のそれぞれが対応する電池ストリング５についての判定を行ってもよい。この場合、電池管理ユニット１２のそれぞれは、前述の実施形態の判定装置３と同様の処理を行うことにより、対応する電池ストリング５における複数の電池６の間での劣化ばらつき、及び、対応する電池ストリング５の劣化度合いを判定する。

前述の少なくとも一つの実施形態又は実施例では、直列に接続される複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、複数期間の計測ごとに複数の電池の電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて、複数の電池の間での劣化ばらつきを判定する。これにより、直列に接続される複数の電池の間での劣化ばらつきを、データを取得する構成及び処理が複雑化することなく適切に判定可能な判定装置、蓄電システム、判定方法及び判定プログラムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された事項を付記する。
［１］直列に接続される複数の電池に関する判定装置であって、
前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定するプロセッサを具備する、判定装置。
［２］前記プロセッサは、
前記複数期間の計測のそれぞれにおいて前記電圧が前記第１の電圧データの前記最大電圧と同一になる場合における電池単体の内部状態として第１の内部状態パラメータを推定し、
前記複数期間の計測のそれぞれにおいて前記電圧が前記第２の電圧データの前記最小電圧と同一になる場合における前記電池単体の内部状態として第２の内部状態パラメータを推定し、
前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、
［１］の判定装置。
［３］前記プロセッサは、前記第１の内部状態パラメータと前記第２の内部状態パラメータとを比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、［２］の判定装置。
［４］前記プロセッサは、前記第１の内部状態パラメータと前記第２の内部状態パラメータとの差が大きいほど前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを大きく判定する、［３］の判定装置。
［５］前記プロセッサは、
前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、
前記第３の内部状態パラメータを前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに対して比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、
［２］ないし［４］のいずれか１項の判定装置。
［６］前記プロセッサは、前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における劣化度合いを判定する、［１］ないし［５］のいずれか１項の判定装置。
［７］前記プロセッサは、
前記第３の電圧データに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、
前記第３の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における前記劣化度合いを判定する、
［６］の判定装置。
［８］［１］ないし［７］のいずれか１項の判定装置と、
直列に接続される前記複数の電池と、
を具備し、
前記判定装置の前記プロセッサは、前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、
蓄電システム。
［９］前記複数の電池の前記充電又は前記放電において前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池のそれぞれの前記電圧を定期的に計測する計測回路をさらに具備し、
前記第１の電圧データ及び前記第２の電圧データは、前記計測回路での前記複数の電池のそれぞれの前記電圧の計測結果に少なくとも基づいて生成される、
［８］の蓄電システム。
［１０］前記複数の電池のそれぞれは、複数の単セルを備え、
前記複数の電池のそれぞれでは、前記複数の単セルが並列に接続される、
［８］又は［９］の蓄電システム。
［１１］直列に接続される複数の電池に関する判定方法であって、
前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定することを具備する、判定方法。
［１２］直列に接続される複数の電池に関する判定プログラムであって、コンピュータに、
前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定させる、
判定プログラム。

１…蓄電システム、２…蓄電池、３…判定装置、５…電池ストリング、６…電池、８…単セル、１１…計測回路、１２…電池管理ユニット（ＢＭＵ）、１３…データ取得部、１５…内部状態推定部、１６…判定部、１７…データ記憶部。

Claims (10)

1. 直列に接続される複数の電池に関する判定装置であって、
   前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定するプロセッサを具備し、
   前記プロセッサは、
   前記第１の電圧データにおける前記最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での前記電池の内部状態として推定し、
   前記第２の電圧データにおける前記最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、前記電池単体での前記電池の内部状態として推定し、
   前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定し、
   前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定し、
   前記第３の内部状態パラメータを前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに対して比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、
   判定装置。
2. 前記プロセッサは、前記第１の内部状態パラメータと前記第２の内部状態パラメータとを比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、請求項１の判定装置。
3. 前記プロセッサは、前記第１の内部状態パラメータと前記第２の内部状態パラメータとの差が大きいほど前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを大きく判定する、請求項２の判定装置。
4. 前記プロセッサは、前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記直列接続部分の前記電圧を示す前記第３の電圧データに基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における劣化度合いを判定する、請求項１ないし３のいずれか１項の判定装置。
5. 前記プロセッサは、前記第３の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における前記劣化度合いを判定する、請求項４の判定装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項の判定装置と、
   直列に接続される前記複数の電池と、
   を具備し、
   前記判定装置の前記プロセッサは、前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定する、
   蓄電システム。
7. 前記複数の電池の前記充電又は前記放電において前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池のそれぞれの前記電圧を定期的に計測する計測回路をさらに具備し、
   前記第１の電圧データ及び前記第２の電圧データは、前記計測回路での前記複数の電池のそれぞれの前記電圧の計測結果に少なくとも基づいて生成される、
   請求項６の蓄電システム。
8. 前記複数の電池のそれぞれは、複数の単セルを備え、
   前記複数の電池のそれぞれでは、前記複数の単セルが並列に接続される、
   請求項６又は７の蓄電システム。
9. 直列に接続される複数の電池に関する判定方法であって、
   前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定することを具備し、
   前記劣化ばらつきを判定することは、
   前記第１の電圧データにおける前記最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での前記電池の内部状態として推定することと、
   前記第２の電圧データにおける前記最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、前記電池単体での前記電池の内部状態として推定することと、
   前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定することと、
   前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定することと、
   前記第３の内部状態パラメータを前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに対して比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定することと、
   を備える、判定方法。
10. 直列に接続される複数の電池に関する判定プログラムであって、コンピュータに、
    前記複数の電池の充電又は放電における複数期間の計測ごとに前記複数の電池の電圧の中で最も大きい最大電圧を示す第１の電圧データ、及び、前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の前記電圧の中で最も小さい最小電圧を示す第２の電圧データに基づいて前記複数の電池の間での劣化ばらつきを判定させ、
    前記劣化ばらつきを判定することは、
    前記第１の電圧データにおける前記最大電圧の変化に基づいた第１の内部状態パラメータを、電池単体での前記電池の内部状態として推定することと、
    前記第２の電圧データにおける前記最小電圧の変化に基づいた第２の内部状態パラメータを、前記電池単体での前記電池の内部状態として推定することと、
    前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに少なくとも基づいて前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定することと、
    前記複数の電池の前記充電又は前記放電における前記複数期間の計測ごとに前記複数の電池の直列接続部分の電圧を示す第３の電圧データに少なくとも基づいて前記複数の電池の前記直列接続部分全体における内部状態を示す第３の内部状態パラメータを推定することと、
    前記第３の内部状態パラメータを前記第１の内部状態パラメータ及び前記第２の内部状態パラメータに対して比較することにより前記複数の電池の間での前記劣化ばらつきを判定することと、
    を備える、判定プログラム。