JP5576229B2 - Lithium ion battery diagnostic system and lithium ion battery diagnostic method - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池を診断するリチウムイオン電池診断システム、およびリチウムイオン電池診断方法に関するものである。 The present invention relates to a lithium ion battery diagnostic system and a lithium ion battery diagnostic method for diagnosing a lithium ion battery.
昨今、リチウムイオン電池に代表される二次電池の開発が盛んである。リチウムイオン電池は、繰り返し充放電が可能であるが、例えば、ハイブリッド車両や燃料電池車両に代表される電動車両に用いられる場合には、人命にもかかわりうるものであるため、その安全性や信頼性を確保することが重要となる。 Recently, development of secondary batteries typified by lithium ion batteries is active. Lithium ion batteries can be repeatedly charged and discharged. For example, when used in electric vehicles such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles, the safety and reliability of lithium ion batteries can be related to human life. It is important to secure the sex.
そこで、リチウムイオン電池に代表される二次電池の安全性や信頼性を確保するために、従来から、充電時または放電時において、電池の電圧及び電流を測定し、その性能や不具合の有無を把握するための様々な診断が行なわれている。 Therefore, in order to ensure the safety and reliability of secondary batteries represented by lithium ion batteries, conventionally, the battery voltage and current are measured during charging or discharging, and the performance and defects are checked. Various diagnoses are made to understand the situation.
例えば、特許文献1には、電池の電圧・電流から内部インピダンスを計算し電池の寿命を診断する技術が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、電池の充電及び放電時の電圧と電流特性を測定し、所定周波数領域に対する特性インピダンスの測定結果から特性因子を数値化して電池の状態を診断するとともに、製造工程においても、安全性、信頼性を確保するために、電池特性に応じてモジュールで使用する電池を選別するようにした技術が開示されている。
In
さらに、特許文献3には、電池のインピダンススペクトルを基に、パターンマッチング手法を用いて、類似したスペクトルを持つ単電池を分類し、モジュール電池内の標準偏差が小さくなるように、単電池を選別することにより、モジュール電池の信頼性を高める技術が開示されている。
Furthermore,
上述した特許文献1〜3に開示された技術では、製造工程や検査工程等の製造段階における電池の性能を診断することによって、不具合のある電池を選別することはできる。しかしながら、製造された電池が出荷された後は、その電池の使用状況によって性能が劣化する度合いが異なってくるため、単に製造段階において電池を診断するだけでは、安全性や信頼性の高い電池を得ることは出来ない。すなわち、より安全性や信頼性の高い電池を提供するためには、出荷後の電池の使用状況を考慮して電池を診断することが必要となる。
With the techniques disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造段階における環境と使用時における環境とを考慮して電池の性能を診断することが可能なリチウムイオン電池診断システム、およびリチウムイオン電池診断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a lithium ion battery diagnostic system capable of diagnosing battery performance in consideration of the environment in the manufacturing stage and the environment in use, and lithium ion battery diagnosis It aims to provide a method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるリチウムイオン電池診断システムは、電力を蓄電する複数の単電池から構成されるモジュール電池を診断するリチウムイオン電池診断システムであって、前記モジュール電池を診断する診断装置は、出荷前における、前記単電池、前記モジュール電池、前記単電池または前記モジュール電池を構成する材料、の試験または検査の結果を示す製造情報、前記製造情報のうち良品である前記モジュール電池、前記単電池、前記材料の前記製造情報に基づいて定められた正常稼動モデル情報、および出荷後における前記単電池、前記モジュール電池、前記単電池または前記モジュール電池を構成する材料の試験または検査の結果を示す稼働情報を、前記材料ごとおよび前記単電池ごとおよび前記モジュール電池ごとに記憶する電池性能管理記憶部と、前記製造情報を、前記モジュール電池を製造する製造装置から収集し、収集した前記製造情報に基づいて前記正常稼動モデル情報を取得し、前記製造情報と前記正常稼動モデル情報とを前記電池性能管理記憶部に記憶させる製造情報収集処理部と、前記モジュール電池の充放電時に、前記診断装置に接続された充電装置から前記稼動情報を受信し、受信した前記稼動情報に基づいて、前記モジュール電池が異常であるか否かを判定し、前記モジュール電池が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報を、前記電池性能管理記憶部に記憶させる稼動情報収集処理部と、前記稼動情報収集処理部が、前記稼動情報を受信した場合に、前記電池性能管理記憶部が記憶する前記正常稼動情報と、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とに基づいて、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報との類似度を判定し、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とが類似していると判定した場合に、両者が類似している旨の診断結果を出力する不良判定処理部と、前記診断結果を前記充電装置に送信し、または前記充電装置から前記稼動情報を受信する通信部と、を備え、前記充電装置は、前記モジュール電池の充放電を受け付け、前記モジュール電池から前記稼動情報を取得する充電部と、前記充電部が取得した前記稼動情報を前記診断装置に送信し、または前記診断結果を前記診断装置から受信する充電通信部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a lithium ion battery diagnostic system according to the present invention is a lithium ion battery diagnostic system for diagnosing a module battery composed of a plurality of single cells that store electric power. The diagnostic apparatus for diagnosing the module battery includes manufacturing information indicating a result of a test or inspection of the single battery, the module battery, the single battery or a material constituting the single module battery, before shipment. Among these, the module battery, the single battery, the normal operation model information determined based on the manufacturing information of the material, and the single battery, the module battery, the single battery or the module battery after shipment are configured. Operation information indicating the result of the test or inspection of the material to be performed, for each material and for each unit cell And a battery performance management storage unit that stores each module battery, and the manufacturing information is collected from a manufacturing apparatus that manufactures the module battery, and the normal operation model information is acquired based on the collected manufacturing information, A manufacturing information collection processing unit that stores manufacturing information and the normal operation model information in the battery performance management storage unit; and when the module battery is charged / discharged, receives the operation information from a charging device connected to the diagnostic device. Then, based on the received operation information, it is determined whether or not the module battery is abnormal, and the operation information of the module battery determined to be abnormal is stored in the battery performance management storage unit. The battery performance management storage unit stores the operation information collection processing unit to be stored and the operation information collection processing unit when the operation information is received. Based on the normal operation information, the operation information, and the operation information of the module battery determined to be abnormal, the operation information and the operation information collection processing unit are abnormal. The degree of similarity with the operation information of the module battery determined to be is determined, and the operation information is similar to the operation information of the module battery determined to be abnormal in the operation information collection processing unit. A failure determination processing unit that outputs a diagnosis result indicating that they are similar to each other, and a communication unit that transmits the diagnosis result to the charging device or receives the operation information from the charging device. And the charging device receives charging / discharging of the module battery, acquires the operation information from the module battery, and the operation information acquired by the charging unit in advance. A charging communication unit that transmits to the diagnostic device or receives the diagnostic result from the diagnostic device;
It is characterized by providing.
また、本発明は、上記リチウムイオン電池診断システムで行われるリチウムイオン電池診断方法である。 Moreover, this invention is a lithium ion battery diagnostic method performed with the said lithium ion battery diagnostic system.
本発明によれば、製造段階における環境と使用時における環境とを考慮して電池の性能を診断することが可能なリチウムイオン電池診断システム、およびリチウムイオン電池診断方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion battery diagnostic system and the lithium ion battery diagnostic method which can diagnose the performance of a battery in consideration of the environment in a manufacture stage and the environment at the time of use can be provided.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるリチウムイオン電池診断システム、およびリチウムイオン電池診断方法の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of a lithium ion battery diagnostic system and a lithium ion battery diagnostic method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態にかかるリチウムイオン電池診断システム1000の構成を示すブロック図である。図1に示すように、リチウムイオン電池診断システム1000は、電池製造ライン100と、充電ステーション200と、リチウムイオン電池診断装置300とを含んで構成されている。まず、電池製造ライン100について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lithium ion battery
電池製造ライン100は、リチウムイオン電池の製造ラインである。図1に示すように、電池製造ライン100は、材料検査工程110と、電極製造工程120と、単電池組立工程130と、単電池検査工程140と、モジュール組立工程150と、モジュール検査工程160とを含んで構成されている。以下では、リチウムイオン電池の製造工程における製造装置および検査装置から製造や検査に関する情報が出力される。
The
材料検査工程110は、リチウムイオン電池の材料、例えば、正極や負極を構成するためのフィルム状の金属箔や各種材料粉等の材料を受け入れる材料検査を担うものである。材料検査工程110において、リチウムイオン電池の各種材料を受け入れた後、受け入れた材料に関する検査データ(例えば、リチウムイオン電池の電極となる具体的な材料組成、あるいは検査日時等)を出力する。 The material inspection step 110 is responsible for material inspection for receiving materials of lithium ion batteries, such as film-like metal foil and various material powders for constituting the positive electrode and the negative electrode. In the material inspection step 110, after receiving various materials of the lithium ion battery, inspection data relating to the received material (for example, a specific material composition to be an electrode of the lithium ion battery or an inspection date and time) is output.
後述するように、この検査データは、リチウムイオン電池診断装置300が、リチウムイオン電池の性能を診断するために用いられる。また、検査データには、上述した材料に関する情報のほか、材料検査工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。検査データの具体的な構成については後述する。
As will be described later, this inspection data is used by the lithium ion battery
電極製造工程120は、リチウムイオン電池の正極および負極の電極を製造する電極製造工程を担うものである。電極製造工程120において、材料検査工程110を経て、上述した正極および負極を製造すると、製造された正極および負極の製造条件に関する電極製造データ(例えば、電極を製造する際の材料の温度等)を出力する。この製造データは、上述した検査データと同様に、電極製造工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。電極製造データの具体的な構成については後述する。 The electrode manufacturing process 120 bears an electrode manufacturing process for manufacturing the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion battery. In the electrode manufacturing process 120, when the positive electrode and the negative electrode described above are manufactured through the material inspection process 110, electrode manufacturing data (for example, the temperature of the material when manufacturing the electrode) regarding the manufacturing conditions of the manufactured positive electrode and negative electrode is obtained. Output. Like the above-mentioned inspection data, this manufacturing data is the date and time when a predetermined test or inspection was performed in the electrode manufacturing process, the item of the test or inspection, the measured value when the test or inspection was performed, the test or inspection. It is assumed that it includes at least identification information for identifying the target. A specific configuration of the electrode manufacturing data will be described later.
単電池組立工程130は、材料検査工程110を経て受け入れた様々な材料および電極製造工程120にて製造した電極からリチウムイオン電池を構成するセルと呼ばれる単電池を組み立てる単電池組立工程を担うものである。単電池組立工程130において、単電池を組み立てると、組み立てられる際に行われた単電池の検査の結果(例えば、各材料の溶接チェックの結果等)を示す単電池QC検査データを出力する。この単電池QC検査データは、上述した検査データ等と同様に、単電池組立工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。単電池QC検査データの具体的な構成については後述する。 The unit cell assembly process 130 is a unit cell assembly process for assembling a unit cell called a cell constituting a lithium ion battery from various materials received through the material inspection step 110 and the electrodes manufactured in the electrode manufacturing step 120. is there. In the unit cell assembly step 130, when the unit cell is assembled, unit cell QC inspection data indicating a result of the unit cell inspection performed when the unit cell is assembled (for example, a result of a welding check of each material) is output. This cell QC inspection data is the same as the above-described inspection data, etc., the date and time when a predetermined test or inspection was performed in the cell assembly process, the item of the test or inspection, and the measurement when the test or inspection was performed. It includes at least identification information for identifying the value and the object of the test or inspection. A specific configuration of the cell QC inspection data will be described later.
単電池検査工程140は、単電池組立工程130において組み立てた単電池の単電池検査工程を担うものである。単電池検査工程140は、組み立てられた単電池の検査の結果(例えば、単電池の充電容量のチェックの結果等)を示す単電池製品検査データを出力する。この単電池製品検査データは、上述した検査データ等と同様に、単電池検査工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。単電池製品検査データの具体的な構成については後述する。
The
モジュール組立工程150は、単電池検査工程140において検査した単電池を複数個直列に組み合わせ、さらに、これらの単電池を制御するコントローラ(後述)が接続されたモジュール電池を製造するモジュール組立工程を担うものである。モジュール組立工程150において、複数個の単電池からモジュール電池を組み立てると、組み立てられる際に行われたモジュール電池の検査の結果(例えば、各単電池の組立個数チェックの結果等)を示すモジュールQC検査データを出力する。このモジュール電池QC検査データは、上述した検査データ等と同様に、モジュール電池組立工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。モジュール電池QC検査データの具体的な構成については後述する。
The
モジュール検査工程160は、モジュール組立工程150において組み立てたモジュール電池のモジュール電池検査工程を担うものである。モジュール電池検査工程160において、組み立てられたモジュール電池の検査の結果(例えば、モジュール電池の充電容量のチェックの結果等)を示す製品検査データを出力する。このモジュール電池製品検査データは、上述した検査データ等と同様に、モジュール電池検査工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時や、その試験や検査の項目、試験や検査された際の測定値、試験や検査の対象を識別するための識別情報を少なくとも含んでいるものとする。モジュール電池製品検査データの具体的な構成については後述する。
The
図2は、リチウムイオン電池が製造されるまでの具体的な工程を模式的に示す図である。図2に示すように、リチウムイオン電池の製造工程は、正極材料製造工程と負極材料製造工程と単電池の組立工程とモジュール電池の組立工程とを含んでいる。 FIG. 2 is a diagram schematically showing specific steps until a lithium ion battery is manufactured. As shown in FIG. 2, the manufacturing process of the lithium ion battery includes a positive electrode material manufacturing process, a negative electrode material manufacturing process, a cell assembly process, and a module battery assembly process.
正極材料製造工程では、まず、材料検査工程110を経て、電極製造工程120において、正極材料の原料となる各種材料を混練および調合して、スラリー材料を作成する。そして、フィルム状の金属箔にこのスラリー材料を塗工した後、スラリーが塗工された金属箔に圧縮や切断といった加工を行い、フィルム状の正極材料を製造する。 In the positive electrode material manufacturing process, first, after passing through the material inspection process 110, in the electrode manufacturing process 120, various materials as raw materials for the positive electrode material are kneaded and mixed to prepare a slurry material. And after apply | coating this slurry material to a film-form metal foil, the process of compression or a cutting | disconnection is performed to the metal foil with which the slurry was coated, and a film-form positive electrode material is manufactured.
一方、負極材料製造工程では、正極材料製造工程とは使用される原料となる各種材料は異なるが、負極材料が製造されるまでの手順は同じである。まず、材料検査工程110を経て、電極製造工程120において、負極材料の原料となる各種材料を混練および調合してスラリー材料を作成し(混練・調合)、フィルム状の金属箔にこのスラリー材料を塗工した後(塗工)、スラリーが塗工された金属箔の圧縮や切断といった加工を行い(加工)、フィルム状の負極材料を製造する。 On the other hand, in the negative electrode material manufacturing process, various materials used as raw materials are different from those in the positive electrode material manufacturing process, but the procedure until the negative electrode material is manufactured is the same. First, after passing through the material inspection step 110, in the electrode manufacturing step 120, various materials as raw materials for the negative electrode material are kneaded and prepared to prepare a slurry material (kneading and preparation), and this slurry material is applied to a film-like metal foil. After coating (coating), processing such as compression or cutting of the metal foil coated with the slurry is performed (processing) to produce a film-like negative electrode material.
その後、単電池組立工程130では、捲回と呼ばれる工程で、上記のフィルム状の正極材料および負極材料から、単電池に必要な大きさの正極および負極を切り出すとともに、これら正極材料と負極材料を分離するためのフィルム状のセパレータ材料から単電池に必要な大きさのセパレータを切り出し、正極および負極に、切り出したセパレータを挟んで重ねて捲き合わせる(捲回)。そして、捲き合わせた正極、負極およびセパレータの電極対の群を組み立てて溶接する。その後、溶接したこれら電極対の群を、電解液が注入(注液)された電池缶内に配置した後、電池缶を完全に密閉し(封口)、単電池を作成する。 Thereafter, in the unit cell assembly step 130, a positive electrode and a negative electrode having a size necessary for the unit cell are cut out from the film-like positive electrode material and the negative electrode material in a process called winding, and the positive electrode material and the negative electrode material are separated from each other. A separator having a size required for the unit cell is cut out from the film-like separator material for separation, and the positive electrode and the negative electrode are sandwiched with the cut separator interposed therebetween (winding). Then, a group of electrode pairs of the positive electrode, the negative electrode, and the separator assembled together is assembled and welded. Thereafter, the group of welded electrode pairs is placed in a battery can into which an electrolytic solution has been injected (injected), and then the battery can is completely sealed (sealed) to produce a single cell.
単電池検査工程140は、単電池組立工程130にて作成されたリチウムイオン電池の単電池を繰り返し充放電し、この単電池の性能及び信頼性に関する検査(例えば、単電池の容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査)を行なう(単電池検査)。これにより、単電池が完成し、単電池組立工程が終了する。
In the unit
次に、モジュール電池組立工程150では、単電池を複数個直列に組み合わせ、さらに、上述したコントローラ(後述)を接続してモジュール電池を製造する(モジュール組立)。その後、モジュール電池検査工程160において、モジュール電池組立工程150において組み立てたモジュール電池の性能及び信頼性に関する検査(例えば、モジュール電池の容量や電圧、充電または放電時の電流や電圧等の検査)を行なう(モジュール検査)。
Next, in the module
図3は、このように製造されたリチウムイオン電池のモジュール電池の構成を模式的に示す斜視図である。図3に示すように、モジュール電池の内部は、単電池を識別するための単電池管理番号を示すバーコードが付された複数の単電池から構成され、これらの単電池が直列に配置されている。また、モジュール電池には各単電池やモジュール電池の充放電等の実績を管理するためのコントローラCが設けられている。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing the configuration of the module battery of the lithium ion battery manufactured as described above. As shown in FIG. 3, the inside of the module battery is composed of a plurality of single cells with a barcode indicating a single cell management number for identifying the single cell, and these single cells are arranged in series. Yes. The module battery is provided with a controller C for managing the results of charging / discharging of each unit cell and module battery.
コントローラCは、単電池が充電または放電した回数をカウントするカウンタやモジュール電池が出荷されてからの経過時間を計測するタイマを有している。また、コントローラCは、現時点(例えば、充電時点)における、上述した検査データ、電極製造データ、単電池QC検査データ、単電池製品検査データ、モジュール電池QC検査データ、モジュール電池製品検査データと同様のデータ(以下、稼動値と呼ぶ。)を取得し、コントローラC内部のメモリMに記憶させる。また、コントローラCは、モジュール電池が正常に稼働する場合(すなわち、良品のモジュール電池、単電池、材料相当として定められた範囲の値の製造情報でモジュール電池を稼動させた場合)におけるこれらのデータの値(以下、正常稼働モデル値と呼ぶ。)をメモリMにあらかじめ記憶しおり、後述するように、モジュール電池が充電される際に、稼動値と正常稼働モデル値とを充電ステーション200に送出している。なお、メモリMには稼動値の履歴のみが格納され、正常稼動モデルちや、電池製造工程における各種データが格納されなくてもよい。
The controller C has a counter that counts the number of times the unit cell is charged or discharged, and a timer that measures an elapsed time since the module battery is shipped. Further, the controller C is similar to the above-described inspection data, electrode manufacturing data, single cell QC inspection data, single cell product inspection data, module battery QC inspection data, and module battery product inspection data at the present time (for example, charging time). Data (hereinafter referred to as operating value) is acquired and stored in the memory M inside the controller C. In addition, the controller C provides these data when the module battery operates normally (that is, when the module battery is operated with manufacturing information within a range defined as a non-defective module battery, single battery, or material equivalent). (Hereinafter referred to as a normal operation model value) is stored in the memory M in advance and, as will be described later, when the module battery is charged, the operation value and the normal operation model value are sent to the charging
このように、電池製造ライン100においてリチウムイオン電池のモジュール電池が上述した各工程を経て製造され、完成したモジュール電池が出荷(Shipment)される。そして、出荷されたモジュール電池は、例えば、ハイブリッド車両のような電動車両等の種々の機器に搭載され、搭載された機器の使用環境に応じて充放電されることとなる。続いて、図1に戻り、充電ステーション200について説明する。
Thus, the module battery of a lithium ion battery is manufactured through the above-described steps in the
充電ステーション200は、例えば、ハイブリッド車両等の電動車両に搭載されたモジュール電池に電力を供給するための装置である。充電ステーション200は、コンビニエンスストアやガソリンスタンド、あるいは一般家庭等、電動車両を駐車可能なスペースがある様々な場所に設置されうるものである。
The charging
図1に示すように、充電ステーション200は、表示部210と、充電機構220と、通信部230とを含んで構成されている。なお、以下では特に説明していないが、表示部210、充電機構220、通信部230の各部は、充電ステーション200に搭載された不図示のCPU(Central Processing Unit)等の制御部によって、その動作が制御されている。
As shown in FIG. 1, the charging
表示部210は、例えば、タッチパネル式のLCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置である。表示部210は、後述するように、リチウムイオン電池診断装置300が、モジュール電池が異常であるか否かを判定した結果を画面に表示する。また、表示部210は、充電ステーション200の操作者(例えば、店員)や電動車両のドライバ(以下、これらを総称してオペレータと呼ぶ。)から、モジュール電池への充電を開始するための操作を受け付ける。
The
充電機構220は、例えば、商用電源を含む装置である。充電機構220は、表示部210がオペレータから充電を開始する旨の指示を受け付けた場合に、例えば、電動車両と電気的に接続されたキャブタイヤケーブル等を介して、電動車両に搭載されたリチウムイオン電池に対する電力を供給する。
The
また、充電機構220は、上述したような電力の供給対象となるものに電力を供給した場合に、リチウムイオン電池のモジュール電池に搭載されたコントローラCから、稼動値と正常稼動モデル値とを受け取り、その稼動値と正常稼動モデル値と、モジュール電池を充電した際の電圧値と充電時間とを対応付けたデータ(以下、稼動データと呼ぶ。)を出力する。
Further, the
通信部230は、例えば、モデムを含む装置である。通信部240は、充電機構220が出力した稼動データを、ネットワークNを介してリチウムイオン電池診断装置300に送信する。なお、ネットワークNは、インターネット等の一般的な通信回線網である。続いて、図1に戻り、リチウムイオン電池診断装置300について説明する。
The
図1に示すように、リチウムイオン電池診断装置300は、製造情報収集部310と、電池性能管理データベース320と、稼動情報収集部330と、不良判定部340と、診断結果作成処理部350と、通信部360とを含んで構成されている。まず、製造情報収集部310について説明する。
As shown in FIG. 1, the lithium ion battery
製造情報収集部310は、電池製造ライン100より出力した検査データ、製造条件データ、単電池QC検査データ、単電池製品検査データ、モジュールQC検査データ、モジュール製品検査データを受け取ると、受け取ったこれらのデータ(以下、これらのデータを単に製造情報と呼ぶ。)を電池性能管理データベース320に格納する。なお、電池性能管理データベース320には、後述するように、稼動情報収集処理部330が充電ステーション200から受信した稼動データに含まれる稼動値や正常稼動モデル値が、製造情報と同様のレイアウトで格納されている。
When the manufacturing
以下では、製造情報を例にして電池性能管理データベース320について説明しているが、稼動値もこれと同様の構成である。また、本実施の形態においては、後述する正常稼動モデル値は、出荷されたモジュール電池に搭載され、充電時に充電ステーション200から受け取るものとして説明しているが、製造情報収集部310が、上述した製造情報の標準値(あらかじめ良品モジュール電池として定められた範囲の値)を、電池製造ライン100の各部から収集した製造情報に従って設定し、その値(標準値)を正常稼動モデル値として電池性能管理データベース320に直接格納させてもよい。
In the following description, the battery
図4は、電池性能管理データベース320に格納される製造情報の例を示す図である。図4に示すように、電池性能管理データベース320は、各工程においてあらかじめ定められた試験や検査を行った日時を示す測定日時と、その試験や検査の項目を示す製造検査・試験項目と、試験または検査の測定値と、試験や検査の対象を識別するための識別情報である識別ID(IDentification)と、測定対象の単位を示すデータ単位とが対応付けて記憶されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of manufacturing information stored in the battery
図4に示す例では、識別IDが「C1」の「単電池」は、ある測定日時(例えば、2010年8月30日00時00分00秒)に、「検査1」が行われ、ある測定値(例えば、充放電の検査であれば0.5V等)が得られ、これらが互いに対応付けて記憶されることを示している。なお、製造情報収集部310は、識別IDの種類を参照し、その種類に応じて、「単電池」(C1、C2、・・・、Cnの場合)、「材料ロット」(E1、E2、・・・、Enの場合)、「モジュール」(M1、M2、・・・、Mnの場合)等のデータ単位を書き込んでいるものとする。このように、製造情報収集部310は、各工程で得られたデータをまとめて製造情報として同じレイアウトで電池性能管理データベース320に格納している。続いて、図1に戻り、電池性能管理データベース320について説明する。
In the example shown in FIG. 4, “
電池性能管理データベース320は、製造された全てのモジュール電池についての性能を示す各種の情報を記憶する記憶装置や媒体である。電池性能管理データベース320は、上述した製造情報のほか、充電ステーション200から送信された稼動データに含まれる正常稼動モデル値と稼動値とを格納している。これらのデータの具体的な構成は、上述した製造情報と同様であるため、ここではその説明を省略する。
The battery
また、電池性能管理データベース320は、上述した製造情報のほかに、単電池を識別するための単電池IDと、単電池を構成する材料ロットを識別するための材料ロットIDとを対応付けたテーブル(単電池対応表)を記憶している。
The battery
図5は、単電池対応表の具体的な例を示す図である。図5に示す例では、材料ロットIDが「E1」である材料は、単電池IDが「C1」〜「C10」までの10個の単電池に用いられていることを示している。また、材料ロットIDが「E2」である材料は、単電池IDが「C11」〜「C14」までの4個の単電池に用いられていることを示している。 FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the unit cell correspondence table. In the example shown in FIG. 5, the material whose material lot ID is “E1” is used for 10 unit cells whose unit cell IDs are “C1” to “C10”. In addition, the material whose material lot ID is “E2” indicates that the unit cell ID is used for four unit cells from “C11” to “C14”.
さらに、電池性能管理データベース320は、モジュール電池を識別するためのモジュールIDと、モジュール電池を構成する単電池を識別するための単電池IDとを対応付けたテーブル(モジュール対応表)を記憶している。
Further, the battery
図6は、モジュール電池対応表の具体的な例を示す図である。図6に示す例では、モジュールIDが「M1」であるモジュール電池は、単電池IDが「C1」、「C2」、「C3」、「C6」、「C7」の5個の単電池によって構成されていることを示している。また、モジュールIDが「E2」であるモジュール電池は、単電池IDが「C4」、「C5」、「C7」、「C8」、「C9」の5個の単電池によって構成されていることを示している。 FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the module battery correspondence table. In the example shown in FIG. 6, the module battery whose module ID is “M1” is composed of five single batteries whose single battery IDs are “C1”, “C2”, “C3”, “C6”, and “C7”. It has been shown. In addition, the module battery whose module ID is “E2” is composed of five single batteries whose cell IDs are “C4”, “C5”, “C7”, “C8”, and “C9”. Show.
また、電池性能管理データベース320は、製造情報に含まれる製造検査・試験項目によって、測定対象(例えば、材料、単電池、モジュール電池)が検査または試験された場合に、その測定値を判定するための判定基準テーブルを記憶している。
In addition, the battery
図7は、上述した判定基準テーブルの例を示す図である。図7に示すように、判定基準テーブルは、製造検査・試験項目と、測定値を判定する基準となる判定条件(上限しきい値および下限しきい値)と、測定値の判定結果を分類した区分名と、製造検査・試験項目によって検査または試験された際の評価値とが対応付けて記憶されている。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the determination criterion table described above. As shown in FIG. 7, the determination criteria table classifies manufacturing inspection / test items, determination conditions (upper and lower thresholds) as criteria for determining measurement values, and determination results of measurement values. The category name and the evaluation value when inspected or tested by the manufacturing inspection / test item are stored in association with each other.
図7に示す例では、製造検査・試験項目として「検査1」(例えば、単電池の充放電時における電圧値の検査)が行われた場合に、その測定値が、上限しきい値(例えば、1.5V)から下限しきい値(例えば、1.0V)の範囲にある場合には、「ランク1」に分類され、その評価値は「1」であり、上限しきい値(例えば、1.0V)から下限しきい値(例えば、−1.0V)の範囲にある場合には、「ランク2」に分類され、その評価値は「0」であり、上限しきい値(例えば、−1.0V)から下限しきい値(例えば、−1.5V)の範囲にある場合には、「ランク3」に分類され、その評価値は「−1」であることを示している。このような分類は、後述する不良判定処理部340によって、電池性能管理データベース320に格納されている全ての製造情報に対して実行される。
In the example shown in FIG. 7, when “
図8は、不良判定処理部340が、全ての製造情報に対して上述した分類を行い、その集計結果を示すグラフである。図8に示すように、横軸を測定値(例えば、検査1の場合には、充放電時の電圧値)、縦軸を度数(評価値の絶対値)とした場合、集計結果は、ある一定の分布をもって表現することができる。続いて、図1に戻り、稼動情報収集処理部330について説明する。
FIG. 8 is a graph in which the defect
稼動情報収集処理部330は、通信部260が充電ステーション200から稼動データを受信すると、受信した稼動データに含まれる電圧値と充電時間とを参照し、これらの値が所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判断することによって、充電したモジュール電池が異常であるか否かを判定する。
When the communication unit 260 receives the operation data from the charging
そして、稼動情報収集処理部330は、充電したモジュール電池が異常であると判定した場合、その旨の判定結果を通信部360に出力するとともに、稼動データに含まれる稼動値や正常稼動モデル値を、電池性能管理データベース320に格納する。このように、稼動情報収集処理部330が、正常稼動モデル値のほか、異常と判定されたモジュール電池についての稼動値を電池性能管理データベース320に格納することによって、製造や試験が行われたモジュール電池のうち、異常のある全てのモジュール電池の稼動値が蓄積されることとなり、その後、通信部360は、その旨の診断結果を充電ステーション200に送信し、充電ステーション200の表示部210がその旨の診断結果を表示する。この表示によって、オペレータは、モジュール電池が異常であることを認識することができる。続いて、不良判定処理部340について説明する。
When the operation information
不良判定処理部340は、稼動情報収集処理部330が、充電したモジュール電池が異常でないと判定した場合、その電池モジュールについての検査・試験履歴マップデータを作成する。この検査・試験履歴マップデータは、充電したモジュール電池が異常であると判定されない場合であっても、今後異常となる傾向のある交換対象となるモジュール電池であるか否かを判定するためのものである。
If the operation information
不良判定処理部340は、通信部360が受信し、稼動情報収集処理部330によって格納された稼動データに含まれる稼動値と、正常稼動モデル値とを参照し、材料ロット単位での試験・検査項目と単電池IDとを対応付けた材料履歴マップ(A)、および単電池単位での試験・検査項目と単電池IDとを対応付けた単電池履歴マップ(B)を結合した材料−単電池検査・試験履歴マップデータを生成する。
The defect
図9は、材料−単電池検査・試験履歴マップデータの例を示す図である。図9に示すように、材料−単電池検査・試験履歴マップデータは、単電池ID(例えば、C1)と、材料ロット単位での試験・検査項目(例えば、検査1〜5)と単電池単位での試験・検査項目(例えば、検査1〜7)とが対応付けられている。
FIG. 9 is a diagram showing an example of material-single cell inspection / test history map data. As shown in FIG. 9, the material-cell inspection / test history map data includes cell ID (for example, C1), test / inspection items (for example,
図9に示す例では、単電池IDがC1〜C10までの10個の単電池は、ある共通の材料を用いて製造されたが、その材料の試験や検査の工程(横軸で示した検査1〜5の工程)において、工程2および工程4で何らかの異常が生じていることを示している。これと同様に、単電池IDがC1〜C10までの10個の単電池は、工程3で何らかの異常が生じていることを示している。すなわち、図9に示した材料履歴マップは、材料ロット単位で見た場合における単電池の異常パターンを示している。
In the example shown in FIG. 9, ten unit cells with unit cell IDs C1 to C10 are manufactured using a certain common material, but the test and inspection process of the material (inspection shown on the horizontal axis) 1 to 5), it is shown that some abnormality has occurred in
また、図9に示す例では、単電池IDがC1〜C20までの20個の各単電池は、単電池単位の試験や検査の工程(横軸で示した検査1〜7の工程)において、色づけされた工程(例えば、単電池IDがC2である単電池は、工程2および工程6)において、何らかの異常が生じていることを示している。すなわち、図9に示した単電池履歴マップは、単電池単位で見た場合における単電池の異常パターンを示している。
In the example shown in FIG. 9, each of the 20 unit cells with unit cell IDs C1 to C20 is a unit cell unit test or inspection process (inspection steps 1 to 7 shown on the horizontal axis). In the colored process (for example, the unit cell whose unit cell ID is C2) indicates that some abnormality has occurred in the
また、不良判定処理部340は、上述した材料−単電池検査・試験履歴マップデータと同様に、単電池履歴マップ(B)、およびモジュール電池単位での試験・検査項目とモジュールIDとを対応付けた単電池履歴マップ(C)を結合した単電池−モジュール検査・試験履歴マップデータを生成する。
In addition, the defect
図10は、単電池−モジュール検査・試験履歴マップデータの例を示す図である。図10に示すように、単電池−モジュール検査・試験履歴マップデータは、単電池ID(例えば、C1)と、単電池単位での試験・検査項目(例えば、検査1〜7)とモジュール電池単位での試験・検査項目(例えば、検査1〜5)とが対応付けられている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the cell-module inspection / test history map data. As shown in FIG. 10, the cell-module inspection / test history map data includes a cell ID (for example, C1), a test / inspection item (for example,
図10に示す例では、図9に示した単電池履歴マップ(B)と、単電池IDがC1〜C20までの20個の単電池のうち、例えば、単電池IDがC1〜C3、C6、C7の5個の単電池は、モジュールIDがM1であるモジュール電池を構成しているが、モジュール電池単位の試験や検査の工程(横軸で示した検査1〜5の工程)において、工程4で何らかの異常が生じていることを示している。すなわち、図9に示した材料履歴マップは、モジュール電池単位で見た場合における単電池の異常パターンを示している。
In the example illustrated in FIG. 10, among the single cell history map (B) illustrated in FIG. 9 and the 20 single cells with the single cell IDs C1 to C20, for example, the single cell IDs are C1 to C3, C6, The five cells of C7 constitute a module battery having a module ID M1, but in the test and inspection process (
不良判定処理部340は、上述した材料−単電池検査・試験履歴マップデータ、および単電池−モジュール検査・試験履歴マップデータ(すなわち、材料履歴マップ(A)、単電池履歴マップ(B)、単電池履歴マップ(C))を生成すると、単電池履歴マップ(B)をキーとしてこれらを対応付けた性能履歴マップを生成する。
The defect
図11は、性能履歴マップの例を示す図である。図11に示すように、性能履歴マップは、上述した材料履歴マップ(A)、単電池履歴マップ(B)、単電池履歴マップ(C)のそれぞれの試験や検査の工程が、単電池IDおよびモジュールIDごとに対応付けられている。このように、不良判定処理部340が、性能履歴マップを生成することにより、現時点(例えば、充電時点)におけるモジュール電池の性能が把握できるようになっている。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a performance history map. As shown in FIG. 11, the performance history map includes the above-described test and inspection processes of the material history map (A), the unit cell history map (B), and the unit cell history map (C). Corresponding to each module ID. As described above, the defect
不良判定処理部340は、図11に示した性能履歴マップを生成すると、生成した性能履歴マップと、電池性能管理データベース320にアクセスし、稼動情報収集処理部330によって過去に異常として格納された稼動値を取得し、図9〜11と同様に生成した履歴マップ(以下、過去異常性能履歴マップと呼ぶ。)との類似度を算出する類似度算出処理を行う。
When the defect
具体的には、不良判定処理部340は、類似度算出処理を行う場合、まず、電池性能管理データベース320にアクセスして正常稼動モデル値を取得し、取得した正常稼動モデル値から、図9〜11と同様に生成した履歴マップ(以下、過去正常性能履歴マップと呼ぶ。)を生成する。この過去正常履歴マップは、過去に製造された全てのモジュール電池について生成される。
Specifically, when performing the similarity calculation process, the defect
そして、不良判定処理部340は、生成した全ての過去正常履歴マップを対象に、過去正常履歴マップを構成する単電池IDおよび工程ごとの正常稼動モデル値を平均化した標準履歴マップデータを生成する。
Then, the failure
図12は、過去正常性能履歴マップから標準履歴マップデータが生成される例を示す図である。図12の上段に示すように、不良判定処理部340は、電池性能管理データベース320にある全ての正常稼動モデル値から過去正常性能履歴マップを生成し、その後、図12の下段に示すように、それらの過去正常性能履歴マップを構成する正常稼動値を平均値計算した標準履歴マップデータを生成する。なお、図12に示した例では、単電池IDをi、試験や検査を示す工程をjとした場合、単電池IDがiである単電池の工程jにおける正常稼動値をM_base(i,j)として一般化している。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which standard history map data is generated from a past normal performance history map. As shown in the upper part of FIG. 12, the failure
また、不良判定処理部340は、標準履歴マップデータを生成すると、再び電池性能管理データベース320にアクセスし、電池性能管理データベース320にある全ての過去に異常として格納された稼動値から過去異常性能履歴マップを生成する。この過去異常性能履歴マップの具体的な構成については、図9〜11で示した構成と同様であるため、ここではその説明を省略する。
Further, when generating the standard history map data, the defect
そして、不良判定処理部340は、単電池ごと工程ごとに、標準履歴マップデータの正常稼動モデル値と過去異常履歴マップの稼動値とを比較し、その差分があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する。
Then, the defect
図13は、標準履歴マップデータと過去異常性能履歴マップとが比較される様子を示す図である。図13に示すように、不良判定処理部340は、図13の上段に示した標準履歴マップデータの正常稼動モデル値と、図13の下段に示した過去異常性能履歴マップの稼動値とを、単電池ごと工程ごとに対比し、その差分が上述したしきい値以上であるか否かを判定する。そして、不良判定処理部340は、その差分がしきい値以上であると判定したもの(すなわち、より異常の度合いが高いもの)を、類似度に判定するために有効なデータ(以下、有効検査項目と呼ぶ。)であるとして特定する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the standard history map data and the past abnormal performance history map are compared. As shown in FIG. 13, the failure
なお、図13に示した例では、正常稼動値を一般化した場合と同様に、単電池IDをi、試験や検査を示す工程をjとした場合、過去異常性能履歴マップにおいて、単電池IDがiである単電池の工程jにおける稼動値をM_failure(i,j)として一般化している。 In the example shown in FIG. 13, similarly to the case where the normal operation value is generalized, when the unit cell ID is i and the process indicating the test or inspection is j, the unit cell ID is shown in the past abnormal performance history map. The operation value in the process j of the unit cell with i is generalized as M_failure (i, j).
このように、標準履歴マップデータと過去異常性能履歴マップとを比較することによって特定される有効検査項目は、一般的には、しきい値をTh1とした場合、 As described above, the effective inspection item identified by comparing the standard history map data and the past abnormal performance history map is generally when the threshold is Th1,
として記述することが出来る。 Can be described as
そして、不良判定処理部340は、有効検査項目を特定すると、特定した有効検査項目について、過去異常性能履歴マップと性能履歴マップとを比較し、モジュール電池ごとの類似度を算出し、その類似度(以下、モジュール類似度と呼ぶ。)があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する。不良判定処理部340は、モジュール類似度がそのしきい値以上であると判定した場合、さらに、単電池ごとの類似度を算出し、その類似度(以下、単電池類似度と呼ぶ。)があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定する。不良判定処理部340は、モジュール類似度または単電池類似度がそのしきい値以上であると判定した場合に、モジュール電池または単電池が異常となる可能性が高い旨の診断結果を出力する。
And the defect
図14は、過去異常性能履歴マップと性能履歴マップとが比較される様子を示す図である。図14に示すように、不良判定処理部340は、図14の上段に示した性能履歴マップの稼動値、および図14の下段に示した過去異常性能履歴マップの稼動値のうち、有効検査項目であると判定されたものを対象に、単電池ごと工程ごとに対比し、その差分が上述したしきい値以上であるか否かを判定する。なお、図14に示した例では、正常稼動値を一般化した場合と同様に、単電池IDをi、試験や検査を示す工程をjとした場合、性能履歴マップにおいて、単電池IDがiである単電池の工程jにおける稼動値をM(i,j)として一般化している。
FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the past abnormal performance history map and the performance history map are compared. As shown in FIG. 14, the defect
このように、性能履歴マップと過去異常性能履歴マップとを比較することによって行われる類似度の判定は、モジュール類似度をRM、単電池類似度をRcとし、性能履歴マップにおける単電池IDをi、過去異常性能履歴マップにおける単電池IDをi’とした場合、一般的には、 As described above, the similarity determination performed by comparing the performance history map and the past abnormal performance history map is performed by setting the module similarity to R M and the cell similarity to R c, and the cell ID in the performance history map. Is i and the cell ID in the past abnormal performance history map is i ′,
として記述することが出来る。続いて、図1に戻り、診断結果作成部350について説明する。
Can be described as Subsequently, returning to FIG. 1, the diagnosis
診断結果作成部350は、不良判定処理部340が出力した診断結果にしたがって、例えば、モジュール電池の寿命や、どの単電池が異常と診断されたかを示す詳細な診断結果(保守診断結果)を出力する。このような保守診断結果を出力することによって、例えば、モジュール電池や単電池の試験や検査、あるいは製造についての具体的な対応策(新たな検査が必要であるか否か等)を策定することができる。
The diagnosis
通信部360は、例えば、NIC(Network Interface Card)を有する通信装置から構成され、上述した診断結果や判定結果を充電ステーション200に送信し、または充電ステーション200から稼動データを受信する。
The
続いて、リチウムイオン電池診断システム1000で行われる充電処理について説明する。図15は、リチウムイオン電池診断システム1000で行われる充電処理のフローチャート図である。以下では、オペレータが、充電ステーション200の充電機構220により、モジュール電池に充電を開始したものとする。
Next, the charging process performed in the lithium ion battery
図15に示すように、充電ステーション200の充電機構220が、モジュール電池に対する充放電処理を開始し、その処理が終了すると(ステップS1501)、通信部230は、その稼動データをリチウムイオン電池診断装置300に送信する(ステップS1502)。
As shown in FIG. 15, when the
そして、リチウムイオン電池診断装置300の通信部360が稼動データを受信すると、稼動情報収集処理部330は、稼動データに含まれる電圧値と充電時間とを参照し、モジュール電池が異常であるか否かを判定し(ステップS1503)、モジュール電池が異常であると判定した場合(ステップS1503;Yes)、通信部360は、その判定結果を充電ステーションに送信し(ステップS1504)、充電ステーション200の表示部210は、その判定結果を表示する(ステップS1505)。
When the
一方、稼動情報収集処理部330が、モジュール電池が異常でないと判定した場合(ステップS1503;No)、不良判定処理部340は、その電池モジュールについての検査・試験履歴マップデータ(性能履歴マップ)を作成し(ステップS1507)、生成した性能履歴マップと、過去異常性能履歴マップとの類似度を算出する類似度算出処理を行う(ステップS1508)。
On the other hand, when the operation information
図16は、類似度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図16に示すように、不良判定処理部340は、まず、電池性能管理データベース320にアクセスして正常稼動モデル値を取得して過去正常性能履歴マップを生成し、その後、標準履歴マップデータを生成する(ステップS1601)。
FIG. 16 is a flowchart showing the processing procedure of the similarity calculation processing. As shown in FIG. 16, the failure
そして、不良判定処理部340は、再び電池性能管理データベース320にアクセスし、過去異常性能履歴マップを生成し(ステップS1602)、全ての不良モジュール電池について、以下の処理(類似度判定)を行ったか否かを判定する(ステップS1603)。
Then, the failure
不良判定処理部340は、標準履歴マップデータの正常稼動モデル値と、過去異常性能履歴マップの稼動値とを対比し、有効検査項目を定め(ステップS1604)、その有効検査項目に対して、モジュール類似度があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定し(ステップS1605)、モジュール類似度がそのしきい値以上であると判定した場合、さらに、単電池ごとの類似度を算出し、単電池類似度があらかじめ定められたしきい値以上であるか否かを判定し(ステップS1606)、ステップS1603に戻る。
The defect
そして、ステップS1603において、全ての不良モジュール電池について類似度判定を行った場合(ステップS1603;Yes)、図16に示した類似度算出処理を終了する。続いて、図15に戻り、ステップS1507移行の処理について説明する。 In step S1603, when similarity determination is performed for all defective module batteries (step S1603; Yes), the similarity calculation process illustrated in FIG. 16 ends. Next, returning to FIG. 15, the process of step S1507 will be described.
不良判定部340は、モジュール類似度または単電池類似度がしきい値以内であるか否かを判定し(ステップS1509)、モジュール類似度または単電池類似度がしきい値以内でないと判定した場合、そのまま処理を終了する。
The
一方、不良判定部340が、モジュール類似度または単電池類似度がしきい値以内でないと判定した場合(ステップS1509;No)、通信部360は診断結果を充電ステーション200に送信し(ステップS1510)、充電ステーション200の表示部210は、その診断結果(すなわち、交換対象モジュール電池である旨)を表示する(ステップS1511)。このステップS1511の処理が終了すると、図15に示した全ての処理が終了する。
On the other hand, when the
そして、不良判定部340が上述した診断結果を出力すると、診断結果作成部350は、モジュール電池の寿命や、どの単電池が異常と診断されたかを示す保守診断結果を出力する。
When the
このように、モジュール電池を診断するリチウムイオン電池診断装置300は、電池性能管理記憶データベース320が、出荷前における、単電池、モジュール電池、単電池またはモジュール電池を構成する材料、の試験または検査の結果を示す製造情報、製造情報のうち良品であるモジュール電池、単電池、材料の製造情報に基づいて定められた正常稼動モデル値、および出荷後における単電池、モジュール電池、単電池またはモジュール電池を構成する材料の試験または検査の結果を示す稼働データを、材料ごとおよび単電池ごとおよびモジュール電池ごとに記憶し、製造情報収集処理部310は、製造情報を、モジュール電池を製造する電池製造ライン100から収集し、収集した製造情報に基づいて正常稼動モデル値を取得し、製造情報と正常稼動モデル値とを電池性能管理記憶データベース320に記憶させ、稼動情報収集処理部330が、モジュール電池の充放電時に、リチウムイオン電池診断装置300に接続された充電ステーション200から稼動データを受信し、受信した稼動データに基づいて、モジュール電池が異常であるか否かを判定し、モジュール電池が異常であると判定したモジュール電池の稼動データを、電池性能管理記憶データベース320に記憶させ、不良判定処理部340が、稼動情報収集処理部330が稼動データを受信した場合に、電池性能管理記憶データベース320が記憶する正常稼動モデル値と、稼動データと、稼動情報収集処理部330が異常であると判定した前記モジュール電池の稼動データとに基づいて、稼動データと、稼動情報収集処理部330が異常であると判定したモジュール電池の稼動データとの類似度を判定し、稼動データと、稼動情報収集処理部330が異常であると判定したモジュール電池の稼動データとが類似していると判定した場合に、両者が類似している旨の診断結果を出力し、通信部360が、診断結果を充電ステーション200に送信し、または充電ステーション200から稼動データを受信し、充電ステーション200は、充電機構220が、モジュール電池の充放電を受け付け、モジュール電池から稼動データを取得し、通信部230が、充電機構220が取得した稼動データをリチウムイオン電池診断装置300に送信し、または診断結果をリチウムイオン電池診断装置300から受信するので、製造段階における環境と使用時における環境とを考慮して電池の性能を診断することが可能となる。
As described above, the lithium ion battery
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1000 リチウムイオン電池診断システム
100 電池製造ライン
200 充電ステーション
300 リチウムイオン電池診断装置
110 材料検査工程
120 電極製造工程
130 単電池組立工程
140 単電池検査工程
150 モジュール組立工程
160 モジュール検査工程
210 表示部
220 充電機構
230 通信部(充電ステーション)
310 製造情報収集処理部
320 電池性能管理データベース
330 稼動情報収集処理部
340 不良判定処理部
350 診断結果作成部
360 通信部(リチウムイオン電池診断装置)
N ネットワーク。
1000 Lithium-ion battery
310 Manufacturing information
N network.
Claims (6)
出荷前における、前記単電池、前記モジュール電池の試験または検査の結果を示す製造情報のうち良品である製造情報に基づいて定められた正常稼動モデル情報、および出荷後における前記単電池、前記モジュール電池の試験または検査の結果を示す稼動情報を、前記単電池ごとおよび前記モジュール電池ごとに記憶する電池性能管理記憶部と、
前記モジュール電池を製造する製造装置から収集した前記製造情報に基づいて前記正常稼動モデル情報を取得し、取得した前記正常稼動モデル情報を前記電池性能管理記憶部に記憶させる製造情報収集処理部と、
前記モジュール電池の充放電時に、前記モジュール電池を診断する診断装置に接続された充電装置から受信した前記稼動情報に基づいて、前記モジュール電池が異常であるか否かを判定し、前記モジュール電池が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報を、前記電池性能管理記憶部に記憶させる稼動情報収集処理部と、
前記稼動情報収集処理部が、前記稼動情報を受信した場合に、前記電池性能管理記憶部が記憶する前記正常稼動モデル情報と、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とに基づいて、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報との類似度を判定し、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理部が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とが類似していると判定した場合に、両者が類似している旨の診断結果を出力する不良判定処理部と、
を備えることを特徴とするリチウムイオン電池診断システム。 A lithium ion battery diagnostic system for diagnosing a module battery composed of a plurality of single cells for storing electric power,
Normal operation model information determined based on manufacturing information that is a non-defective product out of manufacturing information indicating a result of the test or inspection of the unit cell and the module battery before shipment, and the unit cell and the module battery after shipment Battery performance management storage unit for storing the operation information indicating the result of the test or inspection of each cell and each module battery,
A manufacturing information collection processing unit that acquires the normal operation model information based on the manufacturing information collected from a manufacturing apparatus that manufactures the module battery, and stores the acquired normal operation model information in the battery performance management storage unit;
When charging / discharging the module battery, it is determined whether the module battery is abnormal based on the operation information received from a charging device connected to a diagnostic device that diagnoses the module battery. An operation information collection processing unit for storing the operation information of the module battery determined to be abnormal in the battery performance management storage unit;
When the operation information collection processing unit receives the operation information, the normal performance model information stored in the battery performance management storage unit, the operation information, and the operation information collection processing unit are determined to be abnormal. And determining the similarity between the operation information and the operation information of the module battery determined to be abnormal by the operation information collection processing unit based on the operation information of the module battery. When the operation information collection processing unit determines that the operation information of the module battery determined to be abnormal is similar, a failure determination processing unit outputs a diagnosis result indicating that both are similar When,
A lithium-ion battery diagnostic system comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池診断システム。 The defect determination processing unit determines an inspection item that is effective for determining the similarity based on the normal operation model information and the operation information.
The lithium ion battery diagnostic system according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン電池診断システム。 The defect determination processing unit determines the similarity of the module battery by performing pattern matching for each step indicating a test or inspection for each material, the single battery, and the module battery that constitutes the module battery. judge,
The lithium ion battery diagnostic system according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項3に記載のリチウムイオン電池診断システム。 When it is determined that the operation information of the module battery is similar, the defect determination processing unit further determines the similarity of the operation information of the unit cell,
The lithium ion battery diagnostic system according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池診断システム。 The failure determination processing unit, for the operation information of the module battery, in which all the operation information collection processing units have determined that the similarity is abnormal among the operation information stored in the battery performance management storage unit. judge,
The lithium ion battery diagnostic system according to any one of claims 1 to 4, wherein:
出荷前における、前記単電池、前記モジュール電池の試験または検査の結果を示す製造情報のうち良品である前記モジュール電池、前記単電池の前記製造情報に基づいて定められた正常稼動モデル情報を取得し、前記正常稼動モデル情報を電池性能管理記憶部に前記単電池ごとおよび前記モジュール電池ごとに記憶させる製造情報収集処理ステップと、
前記モジュール電池の充放電時に、前記モジュール電池を診断する診断装置に接続された充電装置から受信した出荷後における前記単電池、前記モジュール電池の試験または検査の結果を示す稼動情報に基づいて、前記モジュール電池が異常であるか否かを判定し、前記モジュール電池が異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報を、電池性能管理記憶部に前記単電池ごとおよび前記モジュール電池ごとに記憶させる稼動情報収集処理ステップと、
前記稼動情報収集処理ステップにおいて、前記稼動情報を受信した場合に、前記電池性能管理記憶部が記憶する前記正常稼動モデル情報と、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理ステップにおいてが異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とに基づいて、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理ステップにおいて異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報との類似度を判定し、前記稼動情報と、前記稼動情報収集処理ステップにおいて異常であると判定した前記モジュール電池の前記稼動情報とが類似していると判定した場合に、両者が類似している旨の診断結果を出力する不良判定処理ステップと、
を含むことを特徴とするリチウムイオン電池診断方法。 A lithium ion battery diagnostic method performed in a lithium ion battery diagnostic system for diagnosing a module battery composed of a plurality of single batteries that store electric power,
The normal operation model information determined based on the manufacturing information of the module battery and the unit cell, which are non-defective products, is obtained from the manufacturing information indicating the result of the test or inspection of the unit cell and the module battery before shipment. Manufacturing information collection processing step for storing the normal operation model information in the battery performance management storage unit for each unit cell and each module battery,
Based on the operation information indicating the result of the test or the inspection of the module battery after the shipment received from the charging device connected to the diagnostic device for diagnosing the module battery at the time of charging and discharging the module battery, It is determined whether or not the module battery is abnormal, and the operation information of the module battery determined to be abnormal is stored in the battery performance management storage unit for each unit cell and each module battery. Operation information collection processing step,
In the operation information collection processing step, when the operation information is received, the normal operation model information stored in the battery performance management storage unit, the operation information, and the operation information collection processing step are abnormal. Based on the determined operation information of the module battery, a determination is made of a similarity between the operation information and the operation information of the module battery determined to be abnormal in the operation information collection processing step. And a failure determination process for outputting a diagnosis result indicating that both are similar when it is determined that the operation information of the module battery determined to be abnormal in the operation information collection process step is similar Steps,
A method for diagnosing a lithium ion battery, comprising:
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