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JP7697200B2 - Estimation device, estimation method, and computer program - Google Patents
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Description

本発明は、蓄電素子の状態を推定する推定装置、推定方法、及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to an estimation device, an estimation method, and a computer program for estimating the state of a storage element.

電気エネルギーを蓄積し、必要な時に動力源としてエネルギーを供給できる蓄電素子が利用されている。蓄電素子は、携帯機器、電源装置、自動車や鉄道を含む輸送機器、航空・宇宙・建設用を含む産業用機器等に適用されている。 Energy storage elements are used to store electrical energy and supply it as a power source when needed. Energy storage elements are used in portable devices, power supply units, transportation equipment including automobiles and railways, and industrial equipment including aviation, space, and construction equipment.

蓄電素子(以下、電池ともいう)の高容量化を実現するために、負極の高容量化が求められている。特許文献1のリチウム二次電池においては、負極活物質としてLi(リチウム)金属を含むことが開示されている。負極にLi金属を用いることによって、負極の放電容量はグラファイトを用いた場合の372mAh/gから3860mAh/gへ著しく向上する。Li金属を含む負極を用いた場合、負極の電位は常に0Vvs.Li/Li+であり、グラファイトを用いた場合より電位が低くなり、電池電圧を大きくすることができる。それに伴い正極もより低い電位の容量を発現することができ、電池のエネルギー密度が飛躍的に向上する。 In order to realize a high capacity of an electric storage element (hereinafter, also referred to as a battery), a high capacity negative electrode is required. In the lithium secondary battery of Patent Document 1, it is disclosed that Li (lithium) metal is contained as a negative electrode active material. By using Li metal in the negative electrode, the discharge capacity of the negative electrode is significantly improved from 372 mAh/g in the case of using graphite to 3860 mAh/g. When a negative electrode containing Li metal is used, the potential of the negative electrode is always 0 V vs. Li/Li + , which is lower than the potential in the case of using graphite, and the battery voltage can be increased. Accordingly, the positive electrode can also exhibit a capacity at a lower potential, and the energy density of the battery is dramatically improved.

しかしながら、電池は、充放電が繰り返されることで徐々に劣化する。従って、電池の使用可否、使用方法を決定する上で、電池のSOH(State of Health:容量維持率等)及び異常の有無を容易に、かつ正確に推定することは重要な課題である。 However, batteries gradually deteriorate as they are repeatedly charged and discharged. Therefore, when deciding whether or not to use a battery and how to use it, it is important to easily and accurately estimate the battery's SOH (State of Health: capacity maintenance rate, etc.) and whether or not there are any abnormalities.

一方、近年、環境問題を背景に、航空機産業における電動化が急速に進行している。航空機用途の電池には、高いエネルギー密度のみならず、高い安全性及び信頼性が求められる。新たな通信システムとしてHAPS(High-altitude platform station:成層圏プラットフォーム)が提案されている。このような用途に使用する飛行体は、一度離陸すると、長期間地上に戻らない。そのため、万一電池に異常が生じた場合、適切に対処する必要がある。しかし、異常が発生してから対処することは困難である。また、負極活物質としてLi金属を含む電池は、高いエネルギー密度を有するため、前記飛行体向け電池の一つとして有望である。 On the other hand, in recent years, the electrification of the aircraft industry has progressed rapidly against the backdrop of environmental issues. Batteries for aircraft applications are required to have not only high energy density, but also high safety and reliability. HAPS (High-altitude platform station) has been proposed as a new communication system. Aircraft used for such purposes do not return to the ground for a long period of time once they take off. Therefore, if an abnormality occurs in the battery, it is necessary to deal with it appropriately. However, it is difficult to deal with the abnormality after it occurs. In addition, batteries containing Li metal as the negative electrode active material have high energy density, and are therefore promising as one of the batteries for such aircraft.

特開2001-243957号公報JP 2001-243957 A

負極活物質としてLi金属を含む電池は、上述したように高いエネルギー密度を有するが、充電時にLiがデンドライト状に析出し、セパレータを突き破って短絡が生じることがある。即ち、安全性及び寿命特性に問題がある「電池の異常状態」となることがある。負極活物質としてグラファイトを用いた従来のリチウムイオン二次電池と異なり、電流、電圧、及び温度に基づいて電池の異常を判断することは困難である。遠隔操作で電池の充放電を制御する等の対策のために、早い段階で異常を検知する必要がある。
本発明の目的は、蓄電素子の状態を推定する推定装置、推定方法、及びコンピュータプログラムを提供することにある。
Batteries containing Li metal as the negative electrode active material have a high energy density as described above, but Li may precipitate in a dendrite shape during charging, breaking through the separator and causing a short circuit. In other words, this may result in an "abnormal battery state" that is problematic in terms of safety and life characteristics. Unlike conventional lithium-ion secondary batteries that use graphite as the negative electrode active material, it is difficult to determine battery abnormalities based on current, voltage, and temperature. It is necessary to detect abnormalities at an early stage in order to take measures such as remotely controlling the charging and discharging of the battery.
An object of the present invention is to provide an estimation device, an estimation method, and a computer program for estimating a state of a storage element.

本発明の一態様に係る推定装置は、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出する第1導出部と、導出した前記推定情報に基づいて、蓄電素子の状態を推定する推定部とを備える。 The estimation device according to one aspect of the present invention includes a first derivation unit that derives estimated information including changes in shape and/or pressure of an energy storage element having a negative electrode on which Li is deposited during charging and which releases the Li into an electrolyte during discharging and an exterior body, and an estimation unit that estimates the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

本発明の一態様に係る推定方法は、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出し、導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する。 The estimation method according to one aspect of the present invention derives estimated information including changes in the shape and/or pressure of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging, and estimates the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出し、導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する処理をコンピュータに実行させる。 A computer program according to one aspect of the present invention derives estimated information including changes in shape and/or pressure of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging, and causes a computer to execute a process of estimating the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

上記の態様によれば、蓄電素子の状態を推定することができる。 According to the above aspect, the state of the storage element can be estimated.

蓄電素子の累積の通電電気量と厚み増加率との関係を示すグラフである。13 is a graph showing the relationship between the cumulative amount of current flowing through an energy storage element and the rate of increase in thickness. Li金属負極における厚み増加のプロセスを説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the process of increasing the thickness of a Li metal negative electrode. 時間と蓄電素子の厚みとの関係を示すイメージ図である。FIG. 13 is an image diagram showing the relationship between time and the thickness of an energy storage element. 実施形態1に係る充放電システム及びサーバの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a charge/discharge system and a server according to a first embodiment. FIG. 履歴DBのレコードレイアウトの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a record layout of a history DB. 異常度合推定のルールベースモデルの一例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a rule-based model for estimating an abnormality degree. 電池モジュールの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a battery module. セルの斜視図である。FIG. 制御部によるセルの異常度合の推定処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of a process for estimating the degree of abnormality of a cell by a control unit. 制御部によるセルの通電制御の処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a process for controlling current flow to a cell by a control unit. 2番目のセルの通電を停止して、充電を行う場合の電池モジュールを示す模式的回路図である。FIG. 11 is a schematic circuit diagram showing the battery module when power supply to the second cell is stopped and charging is performed. 制御部によるセルの放電制御の処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a procedure of a cell discharge control process performed by a control unit. HAPS機体の外観の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the exterior of the HAPS aircraft. HAPS機体の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a HAPS aircraft. 履歴DBのレコードレイアウトの一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a record layout of a history DB. 実施形態3に係る充放電システム及びサーバの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a charge/discharge system and a server according to a third embodiment. 実施形態3における学習モデルの構成を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a learning model in embodiment 3. 制御部による学習モデルの生成処理の手順を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing the steps of a learning model generation process performed by a control unit. 制御部によるセルの異常度合の推定処理の手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of a process for estimating the degree of abnormality of a cell by a control unit.

(実施形態の概要)
本明細書において、「蓄電素子」とは、少なくとも電池、電池セル(或いはセル)であっても良いし、電池モジュールや電池パックでも良い。また、蓄電素子は、電気二重層コンデンサやキャパシタ等であってもよい。
グラファイト等を活物質として含む炭素負極の場合、活物質は層状をなし、充電時のLi(リチウム)の吸蔵による活物質の膨張、放電時のLiの放出による活物質の収縮は理論通りに行われる。サイクル数の増加に伴い、活物質の膨張及び収縮による新たな界面が生じ、この界面にSEI(Solid Electrolyte Interphase)被膜が生じて負極の厚みが増加し、蓄電素子(セル)の厚みが増加するが、寿命末期の厚み増加率は最大で10%程度である。
(Overview of the embodiment)
In this specification, the term "electricity storage element" refers to at least a battery, a battery cell (or a cell), a battery module, a battery pack, etc. The electricity storage element may be an electric double layer capacitor, a capacitor, etc.
In the case of a carbon anode containing graphite or the like as an active material, the active material is layered, and the expansion of the active material due to the absorption of Li (lithium) during charging and the contraction of the active material due to the release of Li during discharging occur as expected. As the number of cycles increases, a new interface is generated due to the expansion and contraction of the active material, and a SEI (Solid Electrolyte Interphase) coating is generated at this interface, increasing the thickness of the anode and the thickness of the storage element (cell), but the thickness increase rate at the end of life is a maximum of about 10%.

図1は、蓄電素子の累積の通電電気量と厚み増加率との関係を示すグラフである。図1中、aは活物質としてLi金属を含む負極を有する蓄電素子(正負極の単位面積あたりの容量:6mAh/cm2 )、bはグラファイト50%、Si(ケイ素)50%の活物質を含む負極を有する蓄電素子(正負極の単位面積あたりの容量:4.7mAh/cm2 )、cはグラファイト20%、SiO80%の活物質を含む負極を有する蓄電素子(正負極の単位面積あたりの容量:7.5mAh/cm2 )、dはグラファイト40%、SiO60%の活物質を含む負極を有する蓄電素子(正負極の単位面積あたりの容量:7.4mAh/cm2 )である。ここで、Oは酸素である。
図1中、横軸は累積の電気量(mAh)、縦軸は厚み増加率(%)である。
図1より、aのLi金属負極を有する蓄電素子の経時的な厚み増加率が最も大きいことが分かる。蓄電素子の厚みは負極の厚みの増加に起因する。
1 is a graph showing the relationship between the cumulative amount of current and the thickness increase rate of a storage element. In FIG. 1, a is a storage element having a negative electrode containing Li metal as an active material (capacity per unit area of positive and negative electrodes: 6 mAh/cm 2 ), b is a storage element having a negative electrode containing an active material of 50% graphite and 50% Si (silicon) (capacity per unit area of positive and negative electrodes: 4.7 mAh/cm 2 ), c is a storage element having a negative electrode containing an active material of 20% graphite and 80% SiO (capacity per unit area of positive and negative electrodes: 7.5 mAh/cm 2 ), and d is a storage element having a negative electrode containing an active material of 40% graphite and 60% SiO (capacity per unit area of positive and negative electrodes: 7.4 mAh/cm 2 ). Here, O is oxygen.
In FIG. 1, the horizontal axis represents the accumulated amount of electricity (mAh), and the vertical axis represents the thickness increase rate (%).
1, it can be seen that the energy storage element having the Li metal negative electrode (a) has the largest rate of thickness increase over time. The thickness of the energy storage element is due to the increase in the thickness of the negative electrode.

図2は、Li金属負極における厚み増加のプロセスを説明するための説明図である。
負極板は、銅等の金属又は銅の合金等からなる板状の金属箔である基材箔61上にLi金属からなる活物質層62が形成されたものである。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the process of increasing the thickness of the Li metal negative electrode.
The negative electrode plate is formed by forming an active material layer 62 made of Li metal on a substrate foil 61, which is a plate-shaped metal foil made of a metal such as copper or a copper alloy.

充電時に、活物質層62上に、Liが析出して析出Li層63が形成される。析出Li層63の表面にSEI被膜と呼ばれる、電解液の成分の分解物等による被膜64が形成される(図2A)。
放電時に、析出Li層63のLiは電解液中に放出されるが、全部は溶解せず、一部のLi63aが活物質層62上に残存し、活物質層62の表面は不均一になる(図2B)。
During charging, Li is precipitated on the active material layer 62 to form a precipitated Li layer 63. A coating 64 made of decomposition products of components of the electrolyte, called an SEI coating, is formed on the surface of the precipitated Li layer 63 ( FIG. 2A ).
During discharge, Li from the precipitated Li layer 63 is released into the electrolyte, but not all of it dissolves, and some Li 63a remains on the active material layer 62, making the surface of the active material layer 62 uneven (FIG. 2B).

充電時にLiが活物質層62上に析出する場合、不均一な活物質層62の表面に形成されるので、析出Li層63は凹凸がある状態で形成される。この凹凸がある析出Li層63上に被膜64が形成される(図2C)。
充放電を繰り返すと、凹凸の度合が大きくなり、析出Li層63及び被膜64が形成される(図2D)。
When Li precipitates on the active material layer 62 during charging, it is formed on the non-uniform surface of the active material layer 62, resulting in an uneven precipitated Li layer 63. A coating 64 is formed on the uneven precipitated Li layer 63 (FIG. 2C).
When charging and discharging are repeated, the degree of unevenness increases, and a precipitated Li layer 63 and a coating 64 are formed (FIG. 2D).

Liが被膜64に包囲され、このLiは電池反応に関与しないデッドLi63bとなる(図2E)。デッドLi63bを包含する被膜64は、図2Eに示すように、活物質層62の表面、及び他の被膜64との間に間隙を有する。放電時に、デッドLiを包含した一部の被膜64は、デッドLi63bを包含した状態で電解液に放出される。デッドLiを包含した一部の被膜64は、放電時に、根元部分が活物質層62に付着した状態で、活物質層62の表面に残存する。ポーラスな被膜64が活物質層62の表面に形成されていることになる。 Li is surrounded by the coating 64, and this Li becomes dead Li 63b that does not participate in the battery reaction (Figure 2E). As shown in Figure 2E, the coating 64 containing the dead Li 63b has a gap between it and the surface of the active material layer 62 and the other coatings 64. During discharge, a portion of the coating 64 containing the dead Li is released into the electrolyte while containing the dead Li 63b. During discharge, a portion of the coating 64 containing the dead Li remains on the surface of the active material layer 62 with its root portion attached to the active material layer 62. A porous coating 64 is formed on the surface of the active material layer 62.

充電時に、電解液のLiイオンは、抵抗が小さい被膜64の間隙部分から入り込み、活物質層62の表面に析出する。Li金属は活物質層62上に不均一に析出し、デンドライト63cが生じる。
デンドライト63cと、デッドLi63bを包含し、ポーラスな被膜64の堆積物の厚みが増大する(図2F)。
During charging, Li ions in the electrolyte enter through gaps in the coating 64, which have low resistance, and are precipitated on the surface of the active material layer 62. Li metal is precipitated non-uniformly on the active material layer 62, forming dendrites 63c.
The thickness of the deposit of porous coating 64, which contains dendrites 63c and dead Li 63b, increases (FIG. 2F).

上述したように、炭素負極の蓄電素子の場合、蓄電素子の厚みの増加率は最大で10%であるが、Li金属負極の場合、ポーラスな被膜64の堆積物の厚みの増大により、デンドライト63cが成長し、それによって、さらにポーラスな被膜64の堆積物の厚みの増大が加速される。このように、急激な負極の厚みの増加に伴って、デンドライト63cが急激に成長し、セパレータを突き破って短絡が生じることになる。急激に厚みが増加して短絡するので、負極活物質としてグラファイトを用いた従来のリチウムイオン二次電池と異なり、電流、電圧、及び温度情報から異常を検出して短絡を予測することはできない。 As described above, in the case of a carbon negative electrode storage element, the thickness of the storage element increases by a maximum of 10%, but in the case of a Li metal negative electrode, the increase in the thickness of the porous coating 64 deposit causes the dendrites 63c to grow, which further accelerates the increase in the thickness of the porous coating 64 deposit. In this way, with the sudden increase in the thickness of the negative electrode, the dendrites 63c grow rapidly and break through the separator, causing a short circuit. Since the thickness increases rapidly and a short circuit occurs, unlike conventional lithium-ion secondary batteries that use graphite as the negative electrode active material, it is not possible to detect an abnormality from current, voltage, and temperature information and predict a short circuit.

本発明者等は蓄電素子の形状変化、即ち厚みの変化をモニタリングすることにより、蓄電素子の状態を推定し、異常、即ち短絡の予兆を検出(判定)することができることを見出した。
図3は、時間と蓄電素子の厚みとの関係を示すイメージ図である。
図1のa等に示す、電気量と厚み増加率との第1関係から逸脱し、即ち時間に対する厚みの増加率が大きい場合、異常状態であり、Liのデンドライトの成長により短絡する可能性が非常に大きい。蓄電素子の厚みをモニタリングすることで、蓄電素子の状態を推定し、異常の予兆を検出できる。
The present inventors have found that by monitoring changes in the shape, i.e., changes in thickness, of an electricity storage element, it is possible to estimate the state of the electricity storage element and detect (determine) an abnormality, i.e., a sign of a short circuit.
FIG. 3 is an image diagram showing the relationship between time and the thickness of the energy storage element.
1a, etc., if there is a deviation from the first relationship between the amount of electricity and the rate of thickness increase, i.e., if the rate of thickness increase with respect to time is large, then it is an abnormal state, and there is a very high possibility of a short circuit occurring due to the growth of Li dendrites. By monitoring the thickness of the energy storage element, the state of the energy storage element can be estimated and a sign of an abnormality can be detected.

実施形態に係る推定装置は、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出する第1導出部と、導出した前記推定情報に基づいて、蓄電素子の状態を推定する推定部とを備える。 The estimation device according to the embodiment includes a first derivation unit that derives estimated information including changes in the shape and/or pressure of an energy storage element having a negative electrode on which Li is deposited during charging and which releases the Li into an electrolyte during discharging and an exterior body, and an estimation unit that estimates the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

ここで、前記負極として、例えばLi金属、Na(ナトリウム)等の金属を含む金属負極が挙げられる。
ここで、形状及び/又は圧力の変化とは、発電要素の厚み等の形状変化にかかわる変位量、発電要素を収容する外装体の変位量、外装体が外側に広がる力(反力)の変化、蓄電素子の少なくとも一面に印加されている圧力の変化、若しくは外装体の少なくとも一部に印加されている圧力の変化、又はこれらの組み合わせをいう。発電要素は正極板、セパレータ、及び負極板を積層してなり、又は正極板と負極板とをセパレータを介して扁平状に巻回してなる。変位量は、発電要素又は外装体の厚み方向(長側面に交差する方向)の変位量でもよく、ラミネートフィルム外装体の、例えば端子が突出する、テーパ状になっている部分の変位量でもよい。
Here, examples of the negative electrode include metal negative electrodes containing metals such as Li metal and Na (sodium).
Here, the change in shape and/or pressure refers to the amount of displacement related to the change in shape of the power generating element, such as the thickness, the amount of displacement of the exterior body that houses the power generating element, the change in the force (reaction force) of the exterior body spreading outward, the change in pressure applied to at least one surface of the energy storage element, or the change in pressure applied to at least a part of the exterior body, or a combination of these. The power generating element is formed by laminating a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, or by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate in a flat shape with a separator interposed therebetween. The amount of displacement may be the amount of displacement in the thickness direction (direction intersecting the long side) of the power generating element or the exterior body, or may be the amount of displacement of a tapered portion of the laminate film exterior body, for example, where a terminal protrudes.

蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化は、厚みセンサ、圧力センサ、及びカメラによる撮像等により取得できる。
厚みセンサとしては、X線CT(computed tomography )装置、レーザ変位センサ、又は歪みセンサ(歪みゲージ)等が挙げられる。
圧力センサは、スタックした蓄電素子をスタック方向に圧迫する状態で挟み込む一対のエンドプレートの圧迫力(拘束力)を測定してもよい。蓄電素子の内圧が増大した場合、エンドプレート間の圧迫力が増大する。圧力センサは、個々の蓄電素子の反力、又は蓄電素子の少なくとも一面に印加されている圧力を測定してもよい。
蓄電素子が完全に拘束されている状態、フリーな状態、及びその中間の状態のいずれであっても、形状変化を取得して、蓄電素子の異常の予兆を検出することができる。
The change in shape and/or pressure of the energy storage element can be obtained by a thickness sensor, a pressure sensor, imaging by a camera, etc.
Examples of the thickness sensor include an X-ray CT (computed tomography) device, a laser displacement sensor, and a strain sensor (strain gauge).
The pressure sensor may measure a compressive force (restraining force) of a pair of end plates that sandwich the stacked energy storage elements in a state of compressing the stacked energy storage elements in the stacking direction. When the internal pressure of the energy storage elements increases, the compressive force between the end plates increases. The pressure sensor may measure a reaction force of each energy storage element or a pressure applied to at least one surface of the energy storage element.
Regardless of whether the storage element is in a completely constrained state, a free state, or an intermediate state, it is possible to acquire the shape change and detect signs of abnormality in the storage element.

外装体としては、ラミネートフィルムを含むものであってもよいし、金属缶からなるものであってもよい。ラミネートフィルムとは、金属層の両面に樹脂フィルム層が積層・接着(ラミネート)されたフィルムであり、金属層にはアルミニウムやニッケル等を用いることができる。 The exterior body may include a laminate film or may be made of a metal can. A laminate film is a film in which a resin film layer is laminated and bonded (laminated) to both sides of a metal layer, and aluminum, nickel, etc. can be used for the metal layer.

上記構成によれば、蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出することにより、負極の形状及び/又は圧力の変化を推定でき、推定情報に基づいて、蓄電素子の状態(異常の度合)を推定できる。蓄電素子の状態に基づいて、異常の予兆を精度良く検出できる。 According to the above configuration, by deriving estimated information including changes in the shape and/or pressure of the storage element, it is possible to estimate changes in the shape and/or pressure of the negative electrode, and based on the estimated information, it is possible to estimate the state (degree of abnormality) of the storage element. Based on the state of the storage element, it is possible to accurately detect signs of abnormality.

上述の推定装置において、前記推定情報は、反応に関与しないデッドLiを包含するSEI被膜とLiのデンドライトとを含む前記負極上の堆積物に起因する、前記蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化の情報であってもよい。 In the above-mentioned estimation device, the estimated information may be information on changes in the shape and/or pressure of the energy storage element caused by deposits on the negative electrode, including an SEI coating containing dead Li that is not involved in the reaction and Li dendrites.

上述したように、デンドライトと、デッドLiを包含する、ポーラスなSEI被膜の堆積物の厚みは急激に増大するので、この堆積物に基づく情報により、蓄電素子の状態を精度良く推定できる。 As mentioned above, the thickness of the deposits of the porous SEI coating, which contain dendrites and dead Li, increases rapidly, so information based on these deposits can be used to accurately estimate the state of the energy storage element.

上述の推定装置において、前記負極はLi金属を含む活物質を有してもよい。 In the above-mentioned estimation device, the negative electrode may have an active material containing Li metal.

Li金属を含む活物質を有する負極の場合、形状の変化量が大きく、変化は急激に生じることがある。蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を導出することにより、負極の形状の変化量を把握することができ、蓄電素子の状態を精度良く推定できる。 In the case of a negative electrode having an active material containing Li metal, the amount of change in shape is large and the change can occur suddenly. By deriving the change in shape and/or pressure of the energy storage element, the amount of change in the shape of the negative electrode can be grasped, and the state of the energy storage element can be accurately estimated.

上述の推定装置において、前記推定部は、前記推定情報を入力した場合に、蓄電素子の状態に係る情報を出力する学習モデルに、前記第1導出部により導出した前記推定情報を入力して、前記蓄電素子の状態を推定してもよい。 In the above-mentioned estimation device, the estimation unit may input the estimation information derived by the first derivation unit to a learning model that outputs information related to the state of the storage element when the estimation information is input, and estimate the state of the storage element.

上記構成によれば、容易に、精度良く、蓄電素子の状態を推定できる。 The above configuration allows the state of the storage element to be estimated easily and accurately.

上述の推定装置において、前記推定部が推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、異常の予兆の有無を判定する判定部を備えてもよい。 The above-mentioned estimation device may include a determination unit that determines whether there are signs of an abnormality based on the state of the storage element estimated by the estimation unit.

上記構成によれば、蓄電素子の状態に基づいて、短絡等の異常の予兆を精度良く判定できる。 The above configuration allows for accurate detection of abnormalities such as short circuits based on the state of the storage element.

実施形態に係る推定装置は、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出する第1導出部と、前記推定情報を入力した場合に、蓄電素子の異常の予兆に係る情報を出力する学習モデルに、前記第1導出部により導出した前記推定情報を入力して、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定する判定部とを備える。 The estimation device according to the embodiment includes a first derivation unit that derives estimated information including changes in the shape and/or pressure of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging, and a determination unit that inputs the estimated information derived by the first derivation unit into a learning model that outputs information related to signs of abnormality in the energy storage element when the estimated information is input, and determines whether or not there are signs of abnormality in the energy storage element.

上記構成によれば、容易に、精度良く、蓄電素子の予兆の有無を判定できる。 The above configuration makes it possible to easily and accurately determine whether or not there are signs of a problem with the storage element.

上述の推定装置において、前記推定部により推定した前記状態、又は前記判定部により判定した前記異常の予兆に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止する通電制御部を備えてもよい。 The above-mentioned estimation device may include a current control unit that stops current flow at least during charging to a storage element identified based on the state estimated by the estimation unit or the sign of abnormality determined by the determination unit.

上記構成によれば、短絡等の異常の予兆を検出した蓄電素子に、少なくとも充電時に通電しないことにより、異常の発生を防止することができる。 According to the above configuration, when a sign of an abnormality such as a short circuit is detected in a storage element, the occurrence of the abnormality can be prevented by not passing electricity through the storage element at least during charging.

上述の推定装置において、前記通電制御部が通電を停止した蓄電素子を放電する放電制御部を備えてもよい。 The above-mentioned estimation device may include a discharge control unit that discharges the storage element to which the current control unit has stopped current flow.

上記構成によれば、使用中の蓄電素子のみでのオペレーションが困難となった場合に、通電停止中の蓄電素子を復帰させて放電することで、オペレーションを実行できる。 With the above configuration, if it becomes difficult to operate using only the storage element in use, the operation can be performed by restoring and discharging the storage element that is not currently energized.

上述の推定装置において、前記通電制御部が通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出する第2導出部を備え、前記放電制御部は、前記第2導出部が導出した抵抗に基づいて選択した蓄電素子を放電してもよい。 In the above-mentioned estimation device, the current control unit may include a second derivation unit that derives the resistance of the multiple storage elements to which current has been stopped, and the discharge control unit may discharge the storage elements selected based on the resistance derived by the second derivation unit.

蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化に基づいて通電を停止した蓄電素子間で、変化の主要因である負極の厚みの急激な増加の様子は変わらないと推察される。
蓄電素子の抵抗は、デンドライトの量のみならず、正極、負極、電解液、集電体等の抵抗の合算であり、蓄電素子毎にばらつきがある。直列に蓄電素子が接続されている場合、蓄電素子の抵抗が大きい程、発熱量が大きくなり、蓄電素子の温度が上昇すると考えられる。蓄電素子の温度が高い状態で形成されたデンドライトは、短絡を生じ難いという傾向がある。蓄電素子の温度が高い場合、Li金属の析出の形態が変わり、即ちデンドライトが樹脂状ではなく、粒子状になり、高く成長し難くなると考えられる。幾つか考えられる蓄電素子の選択方法の中で、例えば、通電を停止した蓄電素子の中で抵抗が高いものを選択することで、使用時に短絡が生じる可能性が低くなり、オペレーションを安全に実行できる。
It is presumed that the rapid increase in thickness of the negative electrode, which is the main cause of change, remains unchanged among energy storage elements in which current flow has been stopped based on changes in the shape and/or pressure of the energy storage element.
The resistance of the storage element is not only the amount of dendrites but also the sum of the resistances of the positive electrode, negative electrode, electrolyte, current collector, etc., and varies from one storage element to another. When storage elements are connected in series, it is considered that the greater the resistance of the storage element, the greater the amount of heat generated and the higher the temperature of the storage element. Dendrites formed when the temperature of the storage element is high tend to be less likely to cause a short circuit. When the temperature of the storage element is high, the form of deposition of Li metal changes, that is, the dendrites become granular rather than resinous, and it is considered that they are less likely to grow tall. Among several possible methods for selecting a storage element, for example, by selecting a storage element with a high resistance from among those with no current flowing, the possibility of a short circuit occurring during use is reduced, and operation can be performed safely.

実施形態に係る推定方法は、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出し、導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する。 The estimation method according to the embodiment derives estimated information including changes in the shape and/or pressure of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode in which Li precipitates during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging, and estimates the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

上記構成によれば、推定情報に基づいて、蓄電素子の状態を精度良く推定できる。 The above configuration allows the state of the storage element to be estimated with high accuracy based on the estimation information.

実施形態に係るコンピュータプログラムは、充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出し、導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する処理をコンピュータに実行させる The computer program according to the embodiment derives estimated information including changes in the shape and/or pressure of an energy storage element having a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging, and an exterior body, and causes a computer to execute a process of estimating the state of the energy storage element based on the derived estimated information.

上記構成によれば、推定情報に基づいて、蓄電素子の状態を精度良く検出できる。 The above configuration allows the state of the storage element to be detected with high accuracy based on the estimated information.

(実施形態1)
図4は、実施形態1に係る充放電システム30及びサーバ40の構成を示すブロック図である。充放電システム30は、例えば自動車や鉄道を含む輸送機器、航空・宇宙・建設用を含む産業用機器等に備えられ、電池モジュール1の1回の放電時の深度が大きいものが挙げられる。
(Embodiment 1)
4 is a block diagram showing the configuration of the charge/discharge system 30 and the server 40 according to the embodiment 1. The charge/discharge system 30 is provided in, for example, transportation equipment including automobiles and railways, industrial equipment including aviation, space, and construction equipment, and the like, and examples of the charge/discharge system include those in which the depth of one discharge of the battery module 1 is large.

充放電システム30は、電池モジュール1と、制御装置2と、電圧センサ6と、電流センサ7と、温度センサ8と、厚みセンサ9と、圧力センサ10と、カメラ20とを備える。 The charging/discharging system 30 includes a battery module 1, a control device 2, a voltage sensor 6, a current sensor 7, a temperature sensor 8, a thickness sensor 9, a pressure sensor 10, and a camera 20.

電池モジュール1は、複数の蓄電素子としてのリチウム二次電池(以下、セルという)12が直列に接続されている。
制御装置2は、充放電システム30全体を制御する。制御装置2は、制御部21、記憶部22、入力部23、及び通信部24を備える。
サーバ40は、制御部41及び通信部42を備える。
制御装置2の制御部21は、通信部24、ネットワークNW、及び通信部42を介し、制御部41と接続されている。
負荷3は、端子31,32を介し電池モジュール1に接続されている。充電する場合は電池モジュール1に充電器が接続される。
The battery module 1 has a plurality of lithium secondary batteries (hereinafter referred to as cells) 12 connected in series as power storage elements.
The control device 2 controls the entire charge/discharge system 30. The control device 2 includes a control unit 21, a storage unit 22, an input unit 23, and a communication unit 24.
The server 40 includes a control unit 41 and a communication unit 42 .
The control unit 21 of the control device 2 is connected to the control unit 41 via the communication unit 24, the network NW, and the communication unit 42.
The load 3 is connected to the battery module 1 via terminals 31 and 32. When charging, a charger is connected to the battery module 1.

制御部21、41は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等により構成され、制御装置2、及びサーバ40の動作を夫々制御する。 The control units 21 and 41 are configured, for example, with a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory), and control the operation of the control device 2 and the server 40, respectively.

記憶部22は、各種のプログラム及びデータを記憶する。記憶部22には、異常度合推定プログラム221(以下、プログラム221という)、通電制御プログラム222(以下、プログラム222という)、及び放電制御プログラム223(以下、プログラム223という)が格納されている。プログラム221、プログラム222、及びプログラム223は、例えばCD-ROMやDVD-ROM、USB(universal serial bus)メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体25、26、27に格納された状態で提供され、制御装置2にインストールすることにより記憶部22に格納される。また、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータからプログラム221、プログラム222、及びプログラム223を取得し、記憶部22に記憶させることにしてもよい。 The memory unit 22 stores various programs and data. The memory unit 22 stores an abnormality degree estimation program 221 (hereinafter referred to as program 221), a current flow control program 222 (hereinafter referred to as program 222), and a discharge control program 223 (hereinafter referred to as program 223). The programs 221, 222, and 223 are provided in a state stored in computer-readable recording media 25, 26, and 27, such as a CD-ROM, DVD-ROM, or USB (universal serial bus) memory, and are stored in the memory unit 22 by installing them in the control device 2. The programs 221, 222, and 223 may also be obtained from an external computer (not shown) connected to a communication network and stored in the memory unit 22.

記憶部22には履歴DB(データベース)224も記憶されている。
図5は、履歴DB224のレコードレイアウトの一例を示す説明図である。
履歴DB224は、セル12毎に、充電における推定時点毎に、電流、電圧、温度、SOC(State of Charge )、圧力、厚み、画像データ、画像データを処理して得られた変位量、及び異常度合を記憶している。図5はIDNo.1のセル12の履歴を示している。履歴DB224は、No.列、電流列、電圧列、温度列、SOC列、圧力列、厚み列、画像データ列,変位量列の画像列、及び異常度合列を記憶している。履歴DB224は、更に、時間(日時)列を記憶していてもよい。
The storage unit 22 also stores a history DB (database) 224 .
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a record layout of the history DB 224. As shown in FIG.
The history DB 224 stores, for each cell 12 and for each estimated time point in charging, the current, voltage, temperature, SOC (State of Charge), pressure, thickness, image data, the amount of displacement obtained by processing the image data, and the degree of abnormality. Fig. 5 shows the history of the cell 12 with ID No. 1. The history DB 224 stores a No. column, a current column, a voltage column, a temperature column, an SOC column, a pressure column, a thickness column, an image data column, an amount of displacement column, and an abnormality degree column. The history DB 224 may further store a time (date and time) column.

No.列は異常度合の推定処理のNo.(回数)を記憶している。短絡は充電時のデンドライトの成長により生じるので、推定処理は充電時に、所定の間隔で行うことにしてもよい。電流列は、推定時点で電流センサ7から取得した電流の履歴を記憶している。電圧列は、推定時点で電圧センサ6から取得した電圧を記憶している。温度列は、推定時点で温度センサ8から取得した温度を記憶している。SOC列は、推定時点のSOCを記憶している。SOCは電流積算法等により導出する。圧力列は、推定時点で圧力センサ10から取得した圧力を記憶している。厚み列は、推定時点で厚みセンサ9から取得した厚みを記憶している。画像データ列は、推定時点でカメラ20により取得した画像データを記憶している。変位量列は、記憶部22に記憶してある画像処理プログラム(不図示)により画像データを処理して得られた、初期状態からの変位量を記憶している。異常度合列は、後述するルールベースに基づいて導出した異常度合を記憶している。異常度合は0~3の4段階で表され、「0」は、正常な状態であり、異常の予兆は全くなく、数値が大きくなるのに従ってセル12の厚みは厚くなる。「3」になると異常状態の発生を防止するために対処する必要がある。異常度合は、圧力、厚み、変位量等の閾値に基づいて推定される。閾値は、デンドライトが原因となって短絡が生じる蓋然性が高い場合の圧力、厚み、変位量等を求め、短絡を確実に防止するために、求められた圧力、厚み、変位量よりも小さく設定される。後述するルールベースにより、推定時に、実測して導出した圧力、厚み、変位量に基づいて、異常度合を推定する。異常度合は4段階である場合に限定されない。履歴DB224には、異常度合列に代えて、予兆の有無を記憶した予兆有無列を記憶してもよいし、異常度合列に加えて、予兆有無列を記憶してもよい。 The No. column stores the number (number of times) of the estimation process of the degree of abnormality. Since a short circuit occurs due to the growth of dendrites during charging, the estimation process may be performed at a predetermined interval during charging. The current column stores the history of the current acquired from the current sensor 7 at the time of estimation. The voltage column stores the voltage acquired from the voltage sensor 6 at the time of estimation. The temperature column stores the temperature acquired from the temperature sensor 8 at the time of estimation. The SOC column stores the SOC at the time of estimation. The SOC is derived by a current integration method or the like. The pressure column stores the pressure acquired from the pressure sensor 10 at the time of estimation. The thickness column stores the thickness acquired from the thickness sensor 9 at the time of estimation. The image data column stores the image data acquired by the camera 20 at the time of estimation. The displacement amount column stores the amount of displacement from the initial state obtained by processing the image data by an image processing program (not shown) stored in the memory unit 22. The abnormality degree column stores the degree of abnormality derived based on a rule base described later. The degree of abnormality is expressed in four stages from 0 to 3, with "0" being a normal state with no signs of abnormality, and the thickness of the cell 12 increasing as the value increases. When it reaches "3," measures must be taken to prevent the occurrence of an abnormal state. The degree of abnormality is estimated based on thresholds for pressure, thickness, displacement, etc. The thresholds are set to be smaller than the pressure, thickness, and displacement when there is a high probability that a short circuit will occur due to dendrites, and in order to reliably prevent a short circuit. The degree of abnormality is estimated based on the pressure, thickness, and displacement derived by actual measurement at the time of estimation, using a rule base to be described later. The degree of abnormality is not limited to four stages. Instead of the abnormality degree column, the history DB 224 may store a sign presence/absence column that stores the presence or absence of a sign, or may store a sign presence/absence column in addition to the abnormality degree column.

関係DB225は、ルールベースモデルを記憶している。
図6は、異常度合推定のルールベースモデルの一例を示す説明図である。図6Aでは、便宜上、No.1からNo.4の4つのケースについて説明する。No.1のケースでは、圧力が閾値未満であり、厚みが閾値未満であり、変位量が閾値未満であり、異常度合は、「0」である。同様に、No.2のケースでは異常度合は「1」であり、No.3のケースでは異常度合は「2」であり、No.4のケースでは異常度合は「3」である。ここでは、圧力、厚み、及び変位量を用いて、4段階の異常度合を導出する場合を説明するが、この場合に限定されない。圧力、厚み、及び変位量のいずれか一つを用いてもよいし、電流、電圧、温度、SOC、又は時間等を用いてもよい。更に、これらの量を演算した値(例えば、厚みの時間変化率等)を用いてもよい。なお、変位量は、例えば、カメラ20で測定した一つのセル12の変形量としてもよく、当該セル12が含まれる電池モジュール1全体の変形量としてもよい。厚みは、例えば、厚みセンサ9で測定した一つのセル12の厚みとしてもよく、当該セル12が含まれる電池モジュール1全体の厚みとしてもよい。
The relationship DB 225 stores the rule-based model.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a rule-based model for estimating the degree of abnormality. In FIG. 6A, for convenience, four cases No. 1 to No. 4 are described. In the case of No. 1, the pressure is less than the threshold, the thickness is less than the threshold, the amount of displacement is less than the threshold, and the degree of abnormality is "0". Similarly, in the case of No. 2, the degree of abnormality is "1", in the case of No. 3, the degree of abnormality is "2", and in the case of No. 4, the degree of abnormality is "3". Here, a case in which four levels of abnormality degrees are derived using pressure, thickness, and amount of displacement will be described, but is not limited to this case. Any one of pressure, thickness, and amount of displacement may be used, or current, voltage, temperature, SOC, time, etc. may be used. Furthermore, a value calculated from these amounts (for example, the rate of change of thickness over time, etc.) may be used. The amount of displacement may be, for example, the amount of deformation of one cell 12 measured by the camera 20, or the amount of deformation of the entire battery module 1 including the cell 12. The thickness may be, for example, the thickness of one cell 12 measured by the thickness sensor 9, or the thickness of the entire battery module 1 including that cell 12.

図6Bには、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率を用いるルールベースモデルの例を示す。図6Bに示すNo.1のケースでは、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率が全て閾値未満であり、異常度合は、「0」である。No.2~5のケースでは、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率の内のいずれか一つが閾値以上であり、その他は閾値未満であり、異常度合は、「1」である。No.6~11のケースでは、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率の内のいずれか二つが閾値以上であり、その他は閾値未満であり、異常度合は、「2」である。No.12~15のケースでは、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率の内のいずれか一つが閾値未満であり、その他は閾値以上であり、異常度合は、「3」である。No.16のケースでは、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率が全て閾値以上であり、異常度合は、「3」である。このように、厚み、厚みの時間変化率、圧力、及び圧力の時間変化率と閾値との比較に応じて、異常度合を判定することができる。 Figure 6B shows an example of a rule-based model that uses thickness, thickness time rate of change, pressure, and pressure time rate of change. In case No. 1 shown in Figure 6B, the thickness, thickness time rate of change, pressure, and pressure time rate of change are all less than the threshold, and the degree of abnormality is "0". In cases No. 2 to 5, one of the thickness, thickness time rate of change, pressure, and pressure time rate of change is equal to or greater than the threshold, and the others are less than the threshold, and the degree of abnormality is "1". In cases No. 6 to 11, two of the thickness, thickness time rate of change, pressure, and pressure time rate of change are equal to or greater than the threshold, and the others are less than the threshold, and the degree of abnormality is "2". In cases No. 12 to 15, one of the thickness, thickness time rate of change, pressure, and pressure time rate of change is less than the threshold, and the others are equal to or greater than the threshold, and the degree of abnormality is "3". In case 16, the thickness, the time rate of change of the thickness, the pressure, and the time rate of change of the pressure are all equal to or greater than the threshold value, and the degree of abnormality is "3." In this way, the degree of abnormality can be determined based on a comparison of the thickness, the time rate of change of the thickness, the pressure, and the time rate of change of the pressure with the threshold value.

関係DB225には、図3のような正常な状態の時間とセルの厚みとの第1関係を記憶してもよい。この場合、時間と推定するセル12の厚みの変化との第2関係が第1関係から逸脱しているか否かに基づいてセル12の状態を推定し、厚みが予兆の閾値を超えたか否か等に基づき、予兆の有無を判定する。 The relationship DB 225 may store a first relationship between the time in a normal state and the thickness of the cell as shown in FIG. 3. In this case, the state of the cell 12 is estimated based on whether or not the second relationship between the time and the estimated change in the thickness of the cell 12 deviates from the first relationship, and the presence or absence of a warning sign is determined based on whether or not the thickness has exceeded a warning sign threshold, etc.

前記通信部24、42は、ネットワークNWを介して他の装置との間で通信を行う機能を有し、所要の情報の送受信を行うことができる。 The communication units 24 and 42 have the function of communicating with other devices via the network NW, and can send and receive required information.

本実施形態においては、制御装置2及びサーバ40のいずれかが、本発明の推定装置として機能する。また、制御装置2及びサーバ40を含むシステム全体が、本発明の推定装置であり、制御装置2が第1導出部として機能し、サーバ40が推定部として機能してもよい。なお、サーバ40が推定装置として機能しない場合、充放電システム30はサーバ40に接続されていなくてもよい。
制御装置2は、電池ECU(Electronic Control Unit)であってもよい。
In the present embodiment, either the control device 2 or the server 40 functions as the estimation device of the present invention. Alternatively, the entire system including the control device 2 and the server 40 may be the estimation device of the present invention, with the control device 2 functioning as the first derivation unit and the server 40 functioning as the estimation unit. Note that, when the server 40 does not function as the estimation device, the charging/discharging system 30 does not need to be connected to the server 40.
The control device 2 may be a battery ECU (Electronic Control Unit).

電圧センサ6は、電池モジュール1に並列に接続されており、電池モジュール1の全体の電圧に応じた検出結果を出力する。電圧センサ6は、各セル12の後述する正極端子12b,負極端子12cに接続されており、各セル12の正極端子12b,負極端子12c間の電圧V1 を測定し、各セル12のV1 の合計値である電圧Vを検出する。 The voltage sensor 6 is connected in parallel to the battery module 1, and outputs a detection result corresponding to the overall voltage of the battery module 1. The voltage sensor 6 is connected to a positive terminal 12b and a negative terminal 12c (described later) of each cell 12, and measures a voltage V1 between the positive terminal 12b and the negative terminal 12c of each cell 12 to detect a voltage V which is the sum of the V1 of each cell 12.

電流センサ7は、電池モジュール1に直列に接続されており、電池モジュール1の電流に応じた検出結果を出力する。
厚みセンサ9は、X線CT装置、レーザ変位センサ、又は歪みセンサ等からなる。厚みセンサ9は電池モジュール1のセル12のスタック方向の厚みを測定する。
The current sensor 7 is connected in series to the battery module 1 and outputs a detection result corresponding to the current of the battery module 1 .
The thickness sensor 9 is composed of an X-ray CT device, a laser displacement sensor, a strain sensor, etc. The thickness sensor 9 measures the thickness of the cells 12 of the battery module 1 in the stacking direction.

圧力センサ10は、電池モジュール1をスタック方向に圧迫する状態で挟み込む一対の後述するエンドプレート17の圧迫力を測定する。セル12の内圧が劣化により増大した場合、エンドプレート17間の圧迫力が増大する。圧力センサ10は、電池モジュール1の外側に広がる力、又は電池モジュール1の少なくとも一面に印加されている圧力を測定してもよい。圧力センサ10により、個々のセル12の内圧を測定してもよい。
電池モジュール1の片側の最外位置に配置されたセル12の膨れを用いてもよい。エンドプレート17の膨れ(ゆがみ)を測定してもよい。セル12間の隙間を測定してもよい。
また、セル12のエンドプレート17の圧迫力(コンプレッションフォース)を測定し、圧迫力を膨れ量に代用して用いてもよい。圧迫力の測定の方法としては、エンドプレート17を押し込んで反発力を測定する、固定ボルトを取り外して反発力を測定する等の方法が挙げられる。
カメラ20は、各セル12の後述する外装体12fの、発電要素12aから端子が突出し、テーパ状になっている部分等を撮像する。
The pressure sensor 10 measures the compressive force of a pair of end plates 17 (described later) that sandwich the battery module 1 while compressing it in the stacking direction. When the internal pressure of the cells 12 increases due to deterioration, the compressive force between the end plates 17 increases. The pressure sensor 10 may measure the force spreading outward of the battery module 1, or the pressure applied to at least one surface of the battery module 1. The pressure sensor 10 may also measure the internal pressure of each cell 12.
The swelling of the cells 12 arranged at the outermost position on one side of the battery module 1 may be used. The swelling (warping) of the end plates 17 may also be measured. The gap between the cells 12 may also be measured.
Alternatively, the compression force of the end plate 17 of the cell 12 may be measured and used as a substitute for the amount of swelling. Methods for measuring the compression force include pressing the end plate 17 to measure the repulsive force, removing the fixing bolts, and measuring the repulsive force.
The camera 20 captures an image of the tapered portion of the exterior body 12f (described later) of each cell 12, where the terminals protrude from the power generating element 12a.

図4においては、電池モジュール1を一組備える場合を示しているが、電池モジュール1は、複数組、直列に接続してもよい。
電池モジュール1は、複数の電池回路11を備えている。夫々の電池回路11は、一つのセル12を含み、電池モジュール1が充電及び放電を行う際に電流が流れる回路である。複数の電池回路11は直列に接続されている。電池モジュール1が充電及び放電を行う際には、複数の電池回路11に電流が流れ、複数のセル12が充電及び放電を行う。
Although FIG. 4 shows a case where one battery module 1 is provided, a plurality of battery modules 1 may be connected in series.
The battery module 1 includes a plurality of battery circuits 11. Each battery circuit 11 includes one cell 12, and is a circuit through which current flows when the battery module 1 charges and discharges. The plurality of battery circuits 11 are connected in series. When the battery module 1 charges and discharges, current flows through the plurality of battery circuits 11, and the plurality of cells 12 charge and discharge.

電池回路11は、第1電路13と、第1電路13に設けられたセル12と、第1電路13に設けられてセル12に直列接続された第1スイッチ14とを備えている。セル12は、第1電路13及び第1スイッチ14を介して隣の電池回路11に接続されている。第1スイッチ14は、FET(field effect transistor )を用いて構成されている。第1スイッチ14は、そのボディダイオードの順方向が電池モジュール1の充電方向となるように第1電路13に設けられている。第1スイッチ14は、オン時に第1電路13を導通状態にし、オフ時に第1電路13を電池モジュール1の放電方向に非導通状態にする。具体的には、第1スイッチ14がオンである場合に、セル12は、第1電路13を通じて他の電池回路11に接続され、充電及び放電を行うことができる。第1スイッチ14がオフである場合には、セル12に、放電方向には電流が流れないが、充電方向には第1スイッチ14のボディダイオードを通じて電流が流れる。 The battery circuit 11 includes a first electrical path 13, a cell 12 provided on the first electrical path 13, and a first switch 14 provided on the first electrical path 13 and connected in series to the cell 12. The cell 12 is connected to the adjacent battery circuit 11 via the first electrical path 13 and the first switch 14. The first switch 14 is configured using a field effect transistor (FET). The first switch 14 is provided on the first electrical path 13 so that the forward direction of its body diode is the charging direction of the battery module 1. The first switch 14 makes the first electrical path 13 conductive when on, and makes the first electrical path 13 non-conductive in the discharging direction of the battery module 1 when off. Specifically, when the first switch 14 is on, the cell 12 is connected to another battery circuit 11 through the first electrical path 13, and can be charged and discharged. When the first switch 14 is off, no current flows through the cell 12 in the discharging direction, but current flows through the body diode of the first switch 14 in the charging direction.

電池回路11は、さらに、セル12及び第1スイッチ14に並列に他の電池回路11に接続された第2電路15と、第2電路15に設けられた第2スイッチ16とを備えている。第2スイッチ16は、FETを用いて構成されている。第1スイッチ14と第2スイッチ16とは互いに逆極性になるように電池回路11内に接続されている。第2スイッチ16は、そのボディダイオードの順方向が電池モジュール1の放電方向となるように第2電路15に設けられている。ある電池回路11において、第1スイッチ14がオフになった際に、第2スイッチ16をオンにすると、セル12へ充電電流が流れなくなり、第2電路15がバイパスとなってセル12を迂回した状態で、他の電池回路に充電電流が流れる。 The battery circuit 11 further includes a second electrical circuit 15 connected to another battery circuit 11 in parallel with the cell 12 and the first switch 14, and a second switch 16 provided on the second electrical circuit 15. The second switch 16 is configured using a FET. The first switch 14 and the second switch 16 are connected in the battery circuit 11 so that they have opposite polarity. The second switch 16 is provided on the second electrical circuit 15 so that the forward direction of its body diode is the discharge direction of the battery module 1. In a certain battery circuit 11, when the first switch 14 is turned off and the second switch 16 is turned on, charging current does not flow to the cell 12, and the second electrical circuit 15 becomes a bypass and the charging current flows to the other battery circuit while bypassing the cell 12.

第2スイッチ16は、オン時に第2電路15を導通状態にし、オフ時に第2電路15を電池モジュール1の充電方向に非導通状態にする。第1スイッチ14がオンであり、第2スイッチ16がオフである場合は、セル12は、第1電路13を通じて他の電池回路11に接続されている。 When the second switch 16 is on, it puts the second electrical circuit 15 into a conductive state, and when it is off, it puts the second electrical circuit 15 into a non-conductive state in the charging direction of the battery module 1. When the first switch 14 is on and the second switch 16 is off, the cell 12 is connected to the other battery circuit 11 through the first electrical circuit 13.

図7は電池モジュール1の断面図、図8はセル12の斜視図である。
セル12は、発電要素12aと、正極端子12bと、負極端子12cと、ラミネートフィルム12d及び12eからなる外装体12fとを備える。外装体12fは、2枚のラミネートフィルム12d及び12eを重ね合わせて周縁部を溶着することにより構成される。発電要素12aから突出する正極端子12b及び負極端子12cは外装体12fの溶着部分を介し外部に引き出されている。例えばラミネートフィルム12d及び12eは、夫々発電要素12aが配置されている内側から外側に向かって、PE溶着層、PET層、アルミニウム層、PET層及びPE溶着層がこの順に積層されてなる。積層の構成はこの場合に限定されない。
複数のセル12は、スタック方向に圧迫する状態で、一対のエンドプレート17,17により挟み込まれている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the battery module 1, and FIG.
The cell 12 includes a power generating element 12a, a positive electrode terminal 12b, a negative electrode terminal 12c, and an exterior body 12f made of laminate films 12d and 12e. The exterior body 12f is formed by overlapping two laminate films 12d and 12e and welding the peripheral parts. The positive electrode terminal 12b and the negative electrode terminal 12c protruding from the power generating element 12a are pulled out to the outside through the welding part of the exterior body 12f. For example, the laminate films 12d and 12e are each formed by stacking a PE welding layer, a PET layer, an aluminum layer, a PET layer, and a PE welding layer in this order from the inside where the power generating element 12a is arranged to the outside. The stacking configuration is not limited to this case.
The multiple cells 12 are sandwiched between a pair of end plates 17, 17 in a state where they are compressed in the stacking direction.

発電要素12aは正極板、セパレータ、及び負極板を積層してなり、外装体12fに収容されている。負極板は、本発明における負極に対応するものである。
発電要素12aは、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平状に巻回して得られるものであってもよいし、複数の正極版と負極板をセパレータを介し積層して得られるものであってもよい。
The power generating element 12a is formed by laminating a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and is housed in an exterior body 12f. The negative electrode plate corresponds to the negative electrode of the present invention.
The power generating element 12a may be obtained by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate in a flat shape with a separator between them, or may be obtained by stacking a plurality of positive electrode plates and negative electrode plates with separators between them.

正極板は、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金等からなる板状(シート状)又は長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に活物質層が形成されたものである。負極板は、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はこれらの合金等からなる板状(シート状)又は長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に活物質層が形成されたものである。セパレータは、合成樹脂からなる微多孔性のシートである。 The positive electrode plate is a positive electrode substrate foil, which is a plate-shaped (sheet-shaped) or long strip-shaped metal foil made of metals such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel, etc., or alloys thereof, on which an active material layer is formed.The negative electrode plate is a negative electrode substrate foil, which is a plate-shaped (sheet-shaped) or long strip-shaped metal foil made of metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, etc., or alloys thereof, on which an active material layer is formed.The separator is a microporous sheet made of synthetic resin.

正極活物質としては、例えば、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウム二次電池用の正極活物質としては、通常、Liイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物等が挙げられる。ここで、Feは鉄である。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi1-x]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β≦1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。ここで、Niはニッケル、Coはコバルト、Alはアルミニウムである。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、LiMn、LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極活物質層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。正極活物質層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%がより好ましい。 The positive electrode active material can be appropriately selected from, for example, known positive electrode active materials. A material capable of absorbing and releasing Li ions is usually used as the positive electrode active material for a lithium secondary battery. Examples of the positive electrode active material include lithium transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 type crystal structure and lithium transition metal oxides having a spinel type crystal structure. Here, Fe is iron. Examples of lithium transition metal composite oxides having α-NaFeO type 2 crystal structure include Li[Li x Ni 1-x ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β≦1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), etc. are included. Here, Ni is nickel, Co is cobalt, and Al is aluminum. Examples of lithium transition metal oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4. The surfaces of these materials may be coated with other materials. In the positive electrode active material layer, one of these materials may be used alone, or two or more of them may be mixed and used. In the positive electrode active material layer, one of these compounds may be used alone, or two or more of them may be mixed and used. The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass. The upper limit of the content is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass.

正極板の活物質層を形成する正極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤としては、例えば、カーボンブラック等の炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。バインダーとしては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等が挙げられる。 The positive electrode mixture forming the active material layer of the positive electrode plate contains optional components such as a conductive agent, binder, thickener, and filler as necessary. Examples of conductive agents include carbonaceous materials such as carbon black, metals, and conductive ceramics. Examples of binders include thermoplastic resins such as fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), polyethylene, polypropylene, and polyimide. Examples of thickeners include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. Examples of fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene.

負極活物質層に用いられる負極活物質としては、Li金属を含むのが好ましい。負極活物質がLi金属を含むので余剰のLiイオンを有し、負極板から正極板にLiイオンを受け渡して、所要の放電容量を発現することができる。Li金属には、Li単体の他、Li合金が含まれる。Li合金としては、例えば、LiAl合金等が挙げられる。Li金属を含む負極板は、Li金属を所定の形状に切断するか、所定の形状に成形することにより製造できる。この場合、Li金属板の端部のみにステンレス鋼製の負極基材を接続してもよい。 The negative electrode active material used in the negative electrode active material layer preferably contains Li metal. Since the negative electrode active material contains Li metal, it has excess Li ions and can transfer Li ions from the negative electrode plate to the positive electrode plate to achieve the required discharge capacity. Li metal includes Li simple substance as well as Li alloys. Examples of Li alloys include LiAl alloys. A negative electrode plate containing Li metal can be manufactured by cutting Li metal into a predetermined shape or forming it into a predetermined shape. In this case, a stainless steel negative electrode substrate may be connected only to the end of the Li metal plate.

さらに、負極活物質層は、Na、K(カリウム)、Ca(カルシウム)、Fe、Mg(マグネシウム)、Si、N(窒素)等の元素を含有してもよい。負極活物質は、Li金属とSi又はSiOとを含んでもよい。
上記負極活物質に占めるLi金属の含有量の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましい。含有量の上限は、100質量%であってよい。
Furthermore, the negative electrode active material layer may contain elements such as Na, K (potassium), Ca (calcium), Fe, Mg (magnesium), Si, and N (nitrogen). The negative electrode active material may contain Li metal and Si or SiO.
The lower limit of the Li metal content in the negative electrode active material is preferably 80 mass %, more preferably 90 mass %, and even more preferably 95 mass %, and the upper limit of the content may be 100 mass %.

外装体12fには、電解液が注入されている。電解液は、非水溶媒、並びに非水溶媒に溶解している硫黄系環状化合物、フッ素化環状カーボネート、鎖状カーボネート、及び電解質塩を含む。硫黄系環状化合物として、スルトン構造又は環状サルフェート構造を有する化合物等が挙げられる。フッ素化環状カーボネートとして、フルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状カーボネートとしては、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等が挙げられる。 An electrolyte solution is injected into the exterior body 12f. The electrolyte solution includes a non-aqueous solvent, as well as a sulfur-based cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, a chain carbonate, and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. Examples of the sulfur-based cyclic compound include compounds having a sultone structure or a cyclic sulfate structure. Examples of the fluorinated cyclic carbonate include fluoroethylene carbonate. Examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, and the like.

セル12の負極活物質がLi金属を含み、正極活物質がリチウム過剰型であってもよい。このようなセル12によれば、高い放電容量を発揮できる。 The negative electrode active material of cell 12 may contain Li metal, and the positive electrode active material may be lithium-excess type. Such a cell 12 can exhibit a high discharge capacity.

正極活物質は、Lix (Nia Cob Mnc )O2 (a+b+c=1、0<x<1.1)で表されるNCM(Ni+Co+Mn系の混合正極活物質)等の三成分系であってもよいし、Li過剰型であってもよい。 The positive electrode active material may be a three - component system such as NCM (Ni + Co+Mn-based mixed positive electrode active material) represented by Lix ( NiaCobMnc ) O2 (a+b+c=1, 0<x<1.1), or may be a Li-excess type.

電池モジュール1の隣り合うセル12の正極端子12b及び負極端子12cがバスバー(不図示)により電気的に接続されることで、複数のセル12が直列に接続されている。
電池モジュール1の両端のセル12の、正極端子12b、負極端子12cには、電力を取り出すための正極リード及び負極リード(不図示)が設けられている。
セル12の外装体12fは、金属缶からなるものであってもよい。
The positive electrode terminals 12b and negative electrode terminals 12c of adjacent cells 12 in the battery module 1 are electrically connected by a bus bar (not shown), so that the multiple cells 12 are connected in series.
The positive and negative terminals 12b, 12c of the cells 12 at both ends of the battery module 1 are provided with positive and negative leads (not shown) for extracting electric power.
The exterior body 12f of the cell 12 may be made of a metal can.

セル12の具体例について説明する。
[正極板の作製]
正極活物質として、α-NaFeO2 型結晶構造を有し、Li1+αMe1-α(Meは遷移金属)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いる。ここで、LiとMeのモル比Li/Meは1.33であり、Meは、Ni及びMnからなり、Ni:Mn=1:2のモル比で含んでいるものである。
A specific example of the cell 12 will be described.
[Preparation of positive electrode plate]
The positive electrode active material used is a lithium transition metal composite oxide having an α-NaFeO 2 type crystal structure and expressed as Li 1+α Me 1 O 2 (Me is a transition metal), where the molar ratio Li/Me of Li to Me is 1.33, and Me is composed of Ni and Mn, with the molar ratio of Ni:Mn being 1:2.

N-メチルピロリドン(NMP)を分散媒とし、前記正極活物質、導電剤としてのアセチレンブラック(AB)、及び結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を92.5:4.5:3.0の質量比率で含有する正極ペーストを作製する。正極基材としての厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に、正極ペーストを塗布し、乾燥し、プレス後、切断し、幅30mm、長さ40mmの矩形状に正極活物質層が配置された正極板を作製する。正極活物質層の厚さは片面で約110μmであり、正極合剤が単位面積あたり26mg/cm含まれる。前記正極板は、120℃で14時間以上減圧乾燥して用いる。 A positive electrode paste containing N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium, the positive electrode active material, acetylene black (AB) as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder in a mass ratio of 92.5:4.5:3.0 is prepared. The positive electrode paste is applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm as a positive electrode substrate, dried, pressed, and cut to prepare a positive electrode plate in which a positive electrode active material layer is arranged in a rectangular shape having a width of 30 mm and a length of 40 mm. The thickness of the positive electrode active material layer is about 110 μm on one side, and the positive electrode mixture is contained in an amount of 26 mg/cm 2 per unit area. The positive electrode plate is used after drying under reduced pressure at 120 ° C. for 14 hours or more.

[負極板の作製]
負極基材である8μmの銅箔の両面に、負極活物質層として金属リチウム箔(平均厚さ100μm:金属リチウム100質量%の純金属リチウム)を積層し、プレスした。これにより、負極基材の両面に負極活物質層が積層された負極板を得る。上記負極板は、幅30mm、長さ42mmの矩形状である。
[Preparation of negative electrode plate]
Metallic lithium foil (average thickness 100 μm: pure metallic lithium containing 100 mass% metallic lithium) was laminated as a negative electrode active material layer on both sides of a copper foil having a thickness of 8 μm, which was a negative electrode substrate, and pressed. This resulted in a negative electrode plate having a negative electrode active material layer laminated on both sides of the negative electrode substrate. The negative electrode plate was rectangular with a width of 30 mm and a length of 42 mm.

[電解液の調製]
フルオロエチレンカーボネート(FEC)及びジメチルカーボネート(DMC)をFEC:DMC=30:70の体積比で混合した混合溶媒にLiPF6 を1mol dm-3の濃度で溶解させた溶液を作製する。さらに1,3-プロペンスルトンを前記溶液に対して2質量%添加し、電解液を得る。
[Preparation of electrolyte solution]
A solution is prepared by dissolving LiPF6 at a concentration of 1 mol dm -3 in a mixed solvent in which fluoroethylene carbonate (FEC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed in a volume ratio of FEC:DMC = 30:70. Furthermore, 2 mass% of 1,3-propene sultone is added to the solution to obtain an electrolyte solution.

[セル12の作製]
複数の上記正極板と複数の上記負極板とを一枚ずつ交互に且つセパレータであるポリオレフィン製微多孔膜を介して積層することにより、積層型の発電要素12aを作製する。
[Preparation of cell 12]
A plurality of the positive electrode plates and a plurality of the negative electrode plates are alternately stacked one by one with a polyolefin microporous film as a separator interposed therebetween to prepare a stacked power generating element 12a.

2枚のラミネートフィルム12d及び12eにより、予め前記正極板及び負極板に夫々接続した正極端子12b、負極端子12cの開放端部が外部に露出するように、発電要素12aを覆い、注液孔となる部分を除いて封止し、電解液を注液した後、注液孔を気密封止する。以上のようにして、セル12を作製する。 The power generating element 12a is covered with two laminate films 12d and 12e so that the open ends of the positive electrode terminal 12b and the negative electrode terminal 12c, which have been previously connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively, are exposed to the outside, and the film is sealed except for the part that will become the liquid injection hole. After the electrolyte is injected, the liquid injection hole is hermetically sealed. In this manner, the cell 12 is produced.

セル12の構成は上述の場合に限定されない。負極板にリチウムを貼付してもよい。 The configuration of the cell 12 is not limited to the above. Lithium may be attached to the negative electrode plate.

以下、具体的に、セル12の異常度合の推定方法について説明する。
図9は、制御部21によるセル12の異常度合の推定処理の手順を示すフローチャートである。
制御部21は履歴情報を導出する(S1)。制御部21は、推定時点で電流センサ7から取得した電流を履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点で電圧センサ6から取得した電圧を履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点で温度センサ8から取得した温度を履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点で導出したSOCを履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点で圧力センサ10から取得した圧力を履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点で厚みセンサ9から取得した厚みを履歴DB224に記憶する。制御部21は、推定時点でカメラ20により取得した画像データを履歴DB224に記憶する。制御部21は、記憶部22に記憶してある画像処理プログラムにより画像データを処理して得られた、初期状態からの変位量を履歴DB224に記憶する。
A method for estimating the degree of abnormality of the cell 12 will be specifically described below.
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the process of estimating the degree of abnormality of the cell 12 by the control unit 21.
The control unit 21 derives history information (S1). The control unit 21 stores in the history DB 224 the current acquired from the current sensor 7 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the voltage acquired from the voltage sensor 6 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the temperature acquired from the temperature sensor 8 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the SOC derived at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the pressure acquired from the pressure sensor 10 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the thickness acquired from the thickness sensor 9 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the image data acquired by the camera 20 at the time of estimation. The control unit 21 stores in the history DB 224 the amount of displacement from the initial state obtained by processing the image data using an image processing program stored in the storage unit 22.

制御部21は、履歴DB224から、異常度合の推定に必要とする推定情報を読み出す(S2)。
制御部21は、関係DB225を読み出す(S3)。
The control unit 21 reads out estimation information required for estimating the degree of abnormality from the history DB 224 (S2).
The control unit 21 reads the relationship DB 225 (S3).

制御部21は、異常度合を推定し(S4)、予兆があるか否かを判定する(S5)。関係DB225に図6のルールベースが記憶してある場合、制御部21は、履歴DB224から読み出した圧力、厚み、変位量夫々が閾値未満であるか否かに基づいて、異常度合を推定する。制御部21は、異常度合が「3」である場合、予兆があると判定する。関係DB225に、正常な状態の時間とセルの厚みとの第1関係を記憶してある場合、時間と厚みの変化との第2関係が第1関係から逸脱しているか否かに基づいてセル12の状態を推定し(S4)、厚みが予兆の閾値を超えたか否か等に基づき、予兆の有無を判定する(S5)。制御部21は、異常度合、又は予兆の有無を履歴DB224に記憶する。
制御部21は、予兆があると判定した場合(S5:YES)、予兆がある旨を報知する(S6)。制御部21は、通信部24を通じて、異常の予兆がある旨の情報をサーバ40へ送信する、又はユーザの端末装置へ送信する。制御部21は、予兆が無い場合(S5:NO)、処理を終了する。
制御部21は、電池モジュール1全体として異常の予兆の有無を推定した後、予兆があるセル12を特定してもよい。
The control unit 21 estimates the degree of abnormality (S4) and judges whether there is a sign (S5). When the rule base of FIG. 6 is stored in the relationship DB 225, the control unit 21 estimates the degree of abnormality based on whether the pressure, thickness, and displacement amount read from the history DB 224 are each less than a threshold value. When the degree of abnormality is "3", the control unit 21 judges that there is a sign. When the relationship DB 225 stores a first relationship between the time of a normal state and the thickness of the cell, the control unit 21 estimates the state of the cell 12 based on whether the second relationship between the time and the change in thickness deviates from the first relationship (S4), and judges whether there is a sign based on whether the thickness exceeds the threshold value of the sign, etc. (S5). The control unit 21 stores the degree of abnormality or the presence or absence of a sign in the history DB 224.
When the control unit 21 determines that there is a sign (S5: YES), it notifies the user that there is a sign (S6). The control unit 21 transmits information indicating that there is a sign of an abnormality to the server 40 or to the user's terminal device via the communication unit 24. When there is no sign (S5: NO), the control unit 21 ends the process.
The control unit 21 may estimate the presence or absence of a sign of an abnormality in the battery module 1 as a whole, and then identify the cell 12 that has the sign.

本実施形態によれば、セル12の形状及び/又は圧力の変化を含む推定情報を導出することにより、負極の形状及び/又は圧力の変化を取得したことになり、推定情報に基づいて精度良くセル12の状態を推定し、短絡等の異常の予兆を精度良く検出できる。 According to this embodiment, by deriving estimated information including changes in the shape and/or pressure of the cell 12, changes in the shape and/or pressure of the negative electrode are obtained, and the state of the cell 12 can be accurately estimated based on the estimated information, making it possible to accurately detect signs of abnormalities such as short circuits.

図10は、制御部21によるセル12の通電制御の処理の手順を示すフローチャートである。
制御部21は、対象のセル12に異常の予兆があるか否かを判定する(S11)。制御部21は、異常度合が「3」であるか否かを判定する。制御部21は、予兆がない場合(S11:NO)、処理を終了する。
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the process of controlling the energization of the cells 12 by the control unit 21.
The control unit 21 determines whether or not there is a sign of an abnormality in the target cell 12 (S11). The control unit 21 determines whether or not the abnormality degree is "3." If there is no sign (S11: NO), the control unit 21 ends the process.

制御部21は、予兆がある場合(S11:YES)、予兆があるセル12の推定時のSOCが閾値a以上であるか否かを判定する(S12)。制御部21は、SOCが閾値a以上でない場合(S12:NO)、処理を終了する。後述するように、充電時の通電を停止したセル12を復帰させて放電する場合があり、停止時にSOCが閾値a以上である必要がある。 If there is a warning sign (S11: YES), the control unit 21 determines whether the SOC of the cell 12 with the warning sign at the time of estimation is equal to or greater than the threshold value a (S12). If the SOC is not equal to or greater than the threshold value a (S12: NO), the control unit 21 ends the process. As described below, there are cases where a cell 12 that has been stopped from supplying current during charging is restored and discharged, and the SOC needs to be equal to or greater than the threshold value a when stopped.

制御部21は、SOCが閾値a以上である場合(S12:YES)、通電を停止するセル12として特定され、このセル12の対応する第1スイッチ14をオフする(S13)。
制御部21は第2スイッチ16をオンし(S14)、処理を終了する。第2電路15は導通状態となり、予兆があるセル12は他の電池回路11とは非接続の状態となり、充電できなくなる。
When the SOC is equal to or greater than the threshold value a (S12: YES), the control unit 21 identifies the cell 12 as a cell to which power supply is to be stopped, and turns off the first switch 14 corresponding to the cell 12 (S13).
The control unit 21 turns on the second switch 16 (S14) and ends the process. The second electric circuit 15 becomes conductive, and the cell 12 with the warning sign becomes disconnected from the other battery circuits 11 and cannot be charged.

図11は、2番目のセル12の通電を停止して、充電を行う場合の電池モジュール1を示す模式的回路図である。図11において、充電時に流れる電流を実線矢印で示している。図11中で上から二番目にあるセル12に異常の予兆があるとする。このセル12を含む電池回路11では、第1スイッチ14がオフとなり、セル12は他の電池回路11とは非接続の状態となっている。第2スイッチ16がオンとなり、第2電路15は導通状態となっている。正常なセル12を含む電池回路11では、第1スイッチ14はオンであり、セル12は第1電路13を介して他の電池回路11と接続されている。第2スイッチ16はオフであり、第2電路15は非導通状態となっている。 Figure 11 is a schematic circuit diagram showing the battery module 1 when the power supply to the second cell 12 is stopped and charging is performed. In Figure 11, the current flowing during charging is indicated by solid arrows. Assume that the second cell 12 from the top in Figure 11 shows signs of an abnormality. In the battery circuit 11 including this cell 12, the first switch 14 is off, and the cell 12 is not connected to the other battery circuits 11. The second switch 16 is on, and the second electrical circuit 15 is in a conductive state. In the battery circuit 11 including a normal cell 12, the first switch 14 is on, and the cell 12 is connected to the other battery circuits 11 via the first electrical circuit 13. The second switch 16 is off, and the second electrical circuit 15 is in a non-conductive state.

正常なセル12を含む電池回路11では、セル12及び第1電路13を電流が流れ、セル12が充電を行う。予兆があるセル12を含む電池回路11では、セル12及び第1電路13を電流が流れず、第2電路15を電流が流れる。即ち予兆があるセル12を電流が流れず、第2電路15がバイパスとなって第2電路15を電流が流れる。電池モジュール1の全体として、電流が流れ、正常なセル12は充電を行う。
予兆があるセル12は充電できないので、デンドライトがさらに成長して短絡が生じることが防止される。
In a battery circuit 11 including a normal cell 12, current flows through the cell 12 and the first electric circuit 13, and the cell 12 charges. In a battery circuit 11 including a cell 12 with a warning sign, current does not flow through the cell 12 and the first electric circuit 13, but flows through the second electric circuit 15. In other words, no current flows through the cell 12 with a warning sign, and the second electric circuit 15 becomes a bypass and current flows through the second electric circuit 15. Current flows throughout the battery module 1, and normal cells 12 charge.
The affected cell 12 is not allowed to charge, thereby preventing further dendrite growth and creating a short circuit.

予兆があるセル12の放電を行う場合は、第2スイッチ16をオフし、第1スイッチ14をオンする。以下、通電を停止したセル12を復帰させて放電する場合を説明する。
図12は、制御部21によるセル12の放電制御の処理の手順を示すフローチャートである。
制御部21は、復帰するか否かを判定する(S21)。制御部21は、使用中のセル12のみによるオペレーションが困難であるか否等を判定する。制御部21は、復帰しない場合(S21:NO)、処理を終了する。
When discharging the cell 12 that has a warning sign, the second switch 16 is turned off and the first switch 14 is turned on. Hereinafter, a case where the cell 12 that has stopped being energized is restored and discharged will be described.
FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the process of controlling the discharge of the cells 12 by the control unit 21.
The control unit 21 determines whether or not to restore (S21). The control unit 21 determines whether or not it is difficult to operate using only the cells 12 in use. If the control unit 21 does not want to restore (S21: NO), the process ends.

制御部21は、復帰する場合(S21:YES)、履歴DB224を読み出し、通電を停止しているセル12の抵抗を導出する(S22)。制御部21は、履歴DB224に記憶されている、対象のセル12の充電回数の初期の電流及び電圧を読み出し、抵抗を導出する。 When the control unit 21 is to be restored (S21: YES), it reads the history DB 224 and derives the resistance of the cell 12 to which current has been stopped (S22). The control unit 21 reads the initial current and voltage of the number of times the target cell 12 has been charged, which are stored in the history DB 224, and derives the resistance.

制御部21は、放電を行うセル12を選択する(S23)。制御部21は、抵抗を導出したセル12の中で抵抗が大きいセル12を選択する。上述したように、セル12の抵抗が大きい場合、発熱量が大きく、短絡を生じ難い。制御部21は、通電停止時にSOCが高いセル12を選択してもよい。SOCが高い場合、十分に放電することができる。 The control unit 21 selects the cell 12 to be discharged (S23). The control unit 21 selects the cell 12 with the highest resistance from among the cells 12 whose resistances have been derived. As described above, when the resistance of a cell 12 is high, the amount of heat generated is large and a short circuit is unlikely to occur. The control unit 21 may select the cell 12 with a high SOC when the power supply is stopped. When the SOC is high, sufficient discharge can be achieved.

制御部21は、負荷を切断可能か否かを判定する(S24)。制御部21は、切断可能でない場合(S24:NO)、処理を終了する。
制御部21は、切断可能である場合(S24:YES)、負荷を切断する(S25)。 制御部21は、セル12の対応する第2スイッチ16をオフする(S26)。
制御部21は第1スイッチ14をオンする(S27)。第2電路15は非導通状態、第1電路13は導通状態となり、セル12は他の電池回路11に接続された状態となり、放電が可能になる。
The control unit 21 judges whether or not the load can be disconnected (S24). If the load cannot be disconnected (S24: NO), the control unit 21 ends the process.
If disconnection is possible (S24: YES), the control unit 21 disconnects the load (S25).The control unit 21 turns off the second switch 16 corresponding to the cell 12 (S26).
The control unit 21 turns on the first switch 14 (S27). The second electric circuit 15 is in a non-conductive state, the first electric circuit 13 is in a conductive state, the cell 12 is connected to the other battery circuit 11, and discharging is possible.

制御部21は、負荷を電池モジュール1に接続する(S28)。
制御部21は、放電を開始し(S29)、処理を終了する。
The control unit 21 connects the load to the battery module 1 (S28).
The control unit 21 starts discharging (S29) and ends the process.

本実施形態によれば、使用中のセル12のみでのオペレーションが困難となった場合に、通電停止中のセル12を復帰させて放電することで、オペレーションを実行できる。 According to this embodiment, when it becomes difficult to operate using only the cells 12 in use, the operation can be performed by restoring the cells 12 that are not energized and discharging them.

(実施形態2)
飛行体としてHAPS機体50を例に実施形態2を説明する。飛行体はeVTOL(electric vertical takeoff and landing aircraft)であってもよいが、これらに限定はされない。飛行体は、発電装置と蓄電素子とを備え、好ましくは内燃機関を有しない。
図13はHAPS機体50の外観の斜視図、図14はHAPS機体50の構成を示すブロック図である。図13中、図4と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。図14において、ソーラーパネル54は省略している。
HAPS機体50は、翼部51と、複数のプロペラ52と、複数の脚部53と、複数のソーラーパネル54と、電池モジュール1と、制御装置2と、モータ4と、無線中継局5と、車輪55とを備える。プロペラ52はモータ4に接続されている。HAPS機体50の構成は、この例に限定はされない。電池モジュール1、制御装置2、無線中継局5は脚部53内に収容されている。代替的に、これらは翼部51に設けられてもよい。
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described using a HAPS aircraft 50 as an example of an aircraft. The aircraft may be, but is not limited to, an eVTOL (electric vertical takeoff and landing aircraft). The aircraft includes a power generation device and a storage element, and preferably does not include an internal combustion engine.
Fig. 13 is a perspective view of the exterior of the HAPS airframe 50, and Fig. 14 is a block diagram showing the configuration of the HAPS airframe 50. In Fig. 13, the same parts as in Fig. 4 are given the same reference numerals and detailed explanations will be omitted. In Fig. 14, the solar panel 54 is omitted.
The HAPS airframe 50 includes a wing section 51, a plurality of propellers 52, a plurality of legs 53, a plurality of solar panels 54, a battery module 1, a control device 2, a motor 4, a radio relay station 5, and wheels 55. The propeller 52 is connected to the motor 4. The configuration of the HAPS airframe 50 is not limited to this example. The battery module 1, the control device 2, and the radio relay station 5 are housed in the legs 53. Alternatively, they may be provided on the wing section 51.

無線中継局5を搭載するHAPS機体50により広範囲の多数の端末装置と同時接続を行うことができ、HAPS機体50と人工衛星、地上局との間で連携を取ることで、高速の通信インフラを構築することができる。災害時においても、安定した通信環境を維持できる。 The HAPS aircraft 50 equipped with the wireless relay station 5 can simultaneously connect to a large number of terminal devices over a wide area, and by linking the HAPS aircraft 50 with artificial satellites and ground stations, a high-speed communications infrastructure can be constructed. A stable communications environment can be maintained even during disasters.

ソーラーパネル54は、例えばシリコン系の太陽電池を複数配列したモジュールを複数並べ、接続してなる。
電池モジュール1は、例えばセル12を複数直列及び/又は並列に接続してなる。電池モジュール1を複数直列に接続してバンクを構成してもよく、バンクを並列に接続してもよい。セル12及び電池モジュール1は、実施形態1に係るセル12及び電池モジュール1と同様の構成を有する。
The solar panel 54 is formed by arranging and connecting a plurality of modules, each module having a plurality of silicon-based solar cells arranged therein.
The battery module 1 is formed by connecting, for example, a plurality of cells 12 in series and/or in parallel. A plurality of battery modules 1 may be connected in series to form a bank, or the bank may be connected in parallel. The cells 12 and the battery module 1 have the same configuration as the cells 12 and the battery module 1 according to the first embodiment.

制御装置2は、実施形態1の制御装置2と同様の構成を有し、さらにモータ駆動部28を有する。記憶部22には、異常度合推定プログラム221、通電制御プログラム222、放電制御プログラム223、履歴DB224、及び関係DB225が記憶されている。 The control device 2 has a configuration similar to that of the control device 2 of the first embodiment, and further includes a motor drive unit 28. The memory unit 22 stores an abnormality degree estimation program 221, a current control program 222, a discharge control program 223, a history DB 224, and a relationship DB 225.

図15は、履歴DB224のレコードレイアウトの一例を示す説明図である。実施形態2の履歴DB224は、実施形態1の履歴DB224の列に加えて、ソーラーパネル発電量列及び消費エネルギー列を記憶している。ソーラーパネル発電量列は、ソーラーパネル54の発電量を記憶している。消費エネルギー列はHAPS機体50全体の消費エネルギー量を記憶している。 Figure 15 is an explanatory diagram showing an example of the record layout of the history DB 224. The history DB 224 of embodiment 2 stores a solar panel power generation amount column and a consumed energy column in addition to the columns of the history DB 224 of embodiment 1. The solar panel power generation amount column stores the amount of power generated by the solar panel 54. The consumed energy column stores the amount of energy consumed by the entire HAPS aircraft 50.

入力部23は、ソーラーパネル54、電池モジュール1の電流及び電圧の検出結果を受け付ける。
通信部24は、無線中継局5等の他の装置との間で通信を行う機能を有し、所要の情報の送受信を行う。
モータ駆動部28は、各プロペラ52の各モータ4の回転駆動を制御する。
The input unit 23 receives the detection results of the current and voltage of the solar panel 54 and the battery module 1 .
The communication unit 24 has a function of communicating with other devices such as the wireless relay station 5, and transmits and receives required information.
The motor drive unit 28 controls the rotational drive of each motor 4 for each propeller 52 .

負荷3にはインバータ回路及び切替部(不図示)が接続されている。切替部に電池モジュール1及びソーラーパネル54が接続されている。インバータ回路は、切替部により電池モジュール1とソーラーパネル54とを切り替えて入力される直流電流を交流電流に変換して、負荷3へ出力する。
図14においては、負荷3に電池モジュール1が接続された状態を示している。
An inverter circuit and a switching unit (not shown) are connected to the load 3. The battery module 1 and the solar panel 54 are connected to the switching unit. The inverter circuit converts the input direct current into alternating current by switching between the battery module 1 and the solar panel 54 using the switching unit, and outputs the converted alternating current to the load 3.
FIG. 14 shows a state in which the battery module 1 is connected to a load 3 .

無線中継局5は、通信部56を備える。通信部56は、アンテナ、送受共用器、及び増幅器等を有し、地上又は海上の中継局との間で、無線信号の送受信を行う。該中継局を介し無線中継局5は、移動通信網のネットワークNWに接続される。ネットワークNWにはサーバ40及び端末装置60が接続されている。
モータ4はプロペラ52を回転駆動する。代替的に、モータ4は、図13に示した形態以外の飛行体推進装置や飛行体上昇装置を駆動してもよい。
The wireless relay station 5 includes a communication unit 56. The communication unit 56 has an antenna, a duplexer, an amplifier, etc., and transmits and receives wireless signals to and from a relay station on land or sea. The wireless relay station 5 is connected to a network NW of a mobile communication network via the relay station. A server 40 and a terminal device 60 are connected to the network NW.
The motor 4 rotates and drives the propeller 52. Alternatively, the motor 4 may drive an air vehicle propulsion device or an air vehicle ascent device of a configuration other than that shown in FIG.

以上のように構成されたHAPS機体50は、斜め上方に向かって地面から離れた後、所定の水平方向の領域内を旋回しながら揚力で浮揚し、空域Aまで上昇する。空域Aとして、例えば高度11km~50kmの成層圏内の空域が挙げられる。中でも高度20kmの空域が好ましい。空域Aまで上昇した後、HAPS機体50は水平方向の位置Bまで水平移動し、位置Bに滞在する。 The HAPS aircraft 50 configured as described above leaves the ground diagonally upward, then rotates within a specified horizontal area, using lift to rise to airspace A. Airspace A may be, for example, an airspace in the stratosphere at an altitude of 11 km to 50 km. Of these, an airspace at an altitude of 20 km is preferable. After rising to airspace A, the HAPS aircraft 50 moves horizontally to position B and remains at position B.

夜間は、ソーラーパネル54により発電することができないので、電池モジュール1が電力を供給する。電池モジュール1は、モータ4を駆動して飛行する場合の電力を供給し、HAPS機体50が空域A内を滑空する場合においても必要とされる、制御部21、入力部23、通信部24、無線中継局5等への電力の供給を行う。
ソーラーパネル54により発電されるまで、電池モジュール1により電力を供給するので、夜間の放電の深度は大きくなる。例えばSOC10%~100%の範囲で、電池モジュール1は充放電を行う。
At night, power cannot be generated by the solar panel 54, so power is supplied by the battery module 1. The battery module 1 supplies power when flying by driving the motor 4, and also supplies power to the control unit 21, input unit 23, communication unit 24, wireless relay station 5, etc., which are required when the HAPS airframe 50 glides within airspace A.
The depth of discharge increases at night because the battery module 1 supplies power until electricity is generated by the solar panel 54. For example, the battery module 1 performs charging and discharging in the range of SOC 10% to 100%.

本実施形態においては、実施形態1と同様に、セル12の圧力、厚み、変位量に基づいて、関係DB225に記憶されたルールベースを用いて、セル12の異常度合を推定する。圧力、厚み、及び変位量のいずれかに基づいて異常度合を推定してもよいし、圧力、厚み、変位量に加え、電流、電圧、温度、ソーラーパネル発電量、及び消費エネルギーの少なくとも一つに基づいて、異常度合を推定してもよい。 In this embodiment, similar to the first embodiment, the degree of abnormality of the cell 12 is estimated using a rule base stored in the relationship DB 225 based on the pressure, thickness, and displacement of the cell 12. The degree of abnormality may be estimated based on any one of the pressure, thickness, and displacement, or the degree of abnormality may be estimated based on at least one of the current, voltage, temperature, solar panel power generation, and energy consumption in addition to the pressure, thickness, and displacement.

セル12の異常度合に基づいて異常の予兆があると判定した場合、そのセル12の第1スイッチ14をオフし、第2スイッチ16をオンして充電時の通電を停止する。これにより該セル12における短絡が防止される。HAPS機体50は、例えば半年間等の所定の期間に亘って、広範囲の多数の端末装置と同時接続を行い、高速の通信インフラを構築することが求められている。本実施形態によれば、延命が図られ、より長期間に亘って、夜間に安定的に放電を行うことができ、安定的に飛行オペレーションを行い、安定した通信環境を維持することが可能になる。 If it is determined that there is a sign of an abnormality based on the degree of abnormality in the cell 12, the first switch 14 of that cell 12 is turned off and the second switch 16 is turned on to stop the flow of electricity during charging. This prevents a short circuit in that cell 12. The HAPS aircraft 50 is required to simultaneously connect to a large number of terminal devices over a wide area for a specified period of time, such as six months, to build a high-speed communications infrastructure. According to this embodiment, the life is extended and stable discharge can be performed at night for a longer period of time, making it possible to perform stable flight operations and maintain a stable communications environment.

制御部21は、使用中のセル12のみでは飛行の続行が困難であると判定した場合、充電時の通電を停止していたセル12のうち、抵抗が高く、SOCが高いセル12を選択し、該セル12の第2スイッチ16をオフし、第1スイッチ14をオンして、放電時の通電を復帰させる。これにより、墜落を回避して、HAPS機体50を着陸させることができる。 When the control unit 21 determines that it is difficult to continue flying using only the cells 12 in use, it selects the cell 12 with high resistance and high SOC from among the cells 12 for which current flow during charging has been stopped, turns off the second switch 16 of that cell 12, turns on the first switch 14, and restores current flow during discharging. This allows the HAPS aircraft 50 to land, avoiding a crash.

(実施形態3)
図16は、実施形態3に係る充放電システム30及びサーバ40の構成を示すブロック図である。
実施形態3のサーバ40は、記憶部43を備える。
記憶部43は、ハードディスクドライブなどの記憶装置を備える。記憶部43には、制御部41によって実行される各種コンピュータプログラム、コンピュータプログラムによって利用される各種データ、外部から取得したデータ等が記憶される。記憶部43に記憶されるコンピュータプログラムの一例は、学習モデル430を生成するためのモデル生成プログラムである。また、記憶部43には、セル12の画像データと、異常度合を示すラベルデータとを含む訓練データが記憶されてもよい。これらのデータは通信部42を介して、制御装置2から取得してもよい。
実施形態3の制御装置2の履歴DB224は、画像データに基づく変位量は記憶していない。学習モデル430に画像データを入力して異常度合を推定するので、画像処理して変位量を導出する必要はない。
(Embodiment 3)
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a charge/discharge system 30 and a server 40 according to the third embodiment.
The server 40 of the third embodiment includes a storage unit 43 .
The storage unit 43 includes a storage device such as a hard disk drive. The storage unit 43 stores various computer programs executed by the control unit 41, various data used by the computer programs, data acquired from the outside, and the like. An example of a computer program stored in the storage unit 43 is a model generation program for generating a learning model 430. The storage unit 43 may also store training data including image data of the cells 12 and label data indicating the degree of abnormality. These data may be acquired from the control device 2 via the communication unit 42.
The history DB 224 of the control device 2 in the third embodiment does not store the amount of displacement based on image data. Since the image data is input to the learning model 430 to estimate the degree of abnormality, it is not necessary to derive the amount of displacement by performing image processing.

図17は実施形態3における学習モデル430の構成を示す模式図である。実施形態3における学習モデル430は、CNN(Convolutional Neural Networks)、R-CNN(Region-based CNN)等による学習モデルであり、入力層431、中間層432、及び出力層433を備える。学習モデル430は、セル12の画像データの入力に対して、異常度合を出力するように学習されている。学習モデル430は、例えばサーバ40によって生成され、制御装置2の記憶部22に記憶される。 Figure 17 is a schematic diagram showing the configuration of the learning model 430 in embodiment 3. The learning model 430 in embodiment 3 is a learning model using CNN (Convolutional Neural Networks), R-CNN (Region-based CNN), etc., and includes an input layer 431, an intermediate layer 432, and an output layer 433. The learning model 430 is trained to output the degree of anomaly in response to input of image data of cell 12. The learning model 430 is generated by, for example, the server 40, and stored in the memory unit 22 of the control device 2.

学習モデル430の入力層431には、画像データが入力される。
中間層432は、例えば、畳み込み層432a、プーリング層432b、及び全結合層432cにより構成される。畳み込み層432a及びプーリング層432bは交互に複数設けられてもよい。畳み込み層432a及びプーリング層432bは、各層のノードを用いた演算によって、入力層431を通じて入力される画像データの特徴を抽出する。全結合層432cは、畳み込み層432a及びプーリング層432bによって特徴部分が抽出されたデータを1つのノードに結合し、活性化関数によって変換された特徴変数を出力する。特徴変数は、全結合層432cを通じて出力層433へ出力される。
Image data is input to the input layer 431 of the learning model 430.
The intermediate layer 432 is composed of, for example, a convolution layer 432a, a pooling layer 432b, and a fully connected layer 432c. The convolution layer 432a and the pooling layer 432b may be provided alternately in a plurality of layers. The convolution layer 432a and the pooling layer 432b extract features of the image data input through the input layer 431 by calculation using the nodes of each layer. The fully connected layer 432c combines the data from which the feature parts are extracted by the convolution layer 432a and the pooling layer 432b into one node, and outputs feature variables transformed by the activation function. The feature variables are output to the output layer 433 through the fully connected layer 432c.

出力層433は、1つ又は複数のノードを備える。出力層433は、中間層432の全結合層432cから入力される特徴変数を基に、ソフトマックス関数を用いて確率に変換し、例えば0から3の各異常度合を示す確率を各ノードから出力する。 The output layer 433 has one or more nodes. Based on the feature variables input from the fully connected layer 432c of the intermediate layer 432, the output layer 433 converts them into probabilities using a softmax function, and outputs probabilities indicating each degree of abnormality, for example, from 0 to 3, from each node.

例えば、出力層433を第1ノードから第4ノードの4個のノードにより構成し、第1ノードから異常度合が0である確率、第2ノードから異常度合が1である確率、第3ノードから異常度合が2である確率、第4ノードから異常度合が3である確率を出力すればよい。
出力層433は、
例えば、異常度合0…0.04
異常度合1…0.90
異常度合2…0.05
異常度合3…0.01
のように出力する。
出力層433を構成するノードの数や各ノードに割り当てる演算結果は、上述の例に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。
出力層433は、1つのノードを備え、予兆がある確率を出力してもよい。この場合、訓練データは、セル12の画像データと、予兆の有無を示すラベルデータとを含む。
For example, the output layer 433 may be composed of four nodes, from the first node to the fourth node, and the probability that the degree of abnormality is 0 may be output from the first node, the probability that the degree of abnormality is 1 from the second node, the probability that the degree of abnormality is 2 from the third node, and the probability that the degree of abnormality is 3 from the fourth node.
The output layer 433 is
For example, abnormality level 0...0.04
Abnormality level 1...0.90
Abnormality level 2...0.05
Abnormality level 3...0.01
The output will be as follows.
The number of nodes constituting the output layer 433 and the calculation results assigned to each node are not limited to the above example, and can be designed as appropriate.
The output layer 433 may include one node and output the probability that there is a sign. In this case, the training data includes image data of the cells 12 and label data indicating the presence or absence of a sign.

制御装置2の制御部21は、学習モデル430から得られる演算結果を参照し、例えば確率が最も高いノードを選択することにより、異常度合を推定できる。 The control unit 21 of the control device 2 can estimate the degree of abnormality by referring to the calculation results obtained from the learning model 430 and selecting, for example, the node with the highest probability.

学習モデル430の構成を定める内部パラメータ(ノード間の重み及びバイアス)は、例えば、サーバ40において、適宜の学習アルゴリズムを用いることによって学習される。 The internal parameters (weights and biases between nodes) that determine the configuration of the learning model 430 are learned, for example, in the server 40 by using an appropriate learning algorithm.

図18は、制御部41による学習モデル430の生成処理の手順を示すフローチャートである。
制御部41は、学習モデル430を生成する準備段階として、セル12のテーパ部分の画像データと、セル12の異常度合を示すラベルデータとを収集し、収集したデータを訓練データとして記憶部43に記憶する(S31)。この準備段階で、十分な数の画像データと、ラベルデータとを収集しておくことで、異常度合の推定精度を高めることができる。学習が進めば、学習モデル430による推定結果と、推定処理に用いた画像データとを取得し、取得したデータを訓練データとして用いてもよい。
FIG. 18 is a flowchart showing the procedure of the process of generating the learning model 430 by the control unit 41.
As a preparatory step for generating the learning model 430, the control unit 41 collects image data of the tapered portion of the cell 12 and label data indicating the degree of abnormality of the cell 12, and stores the collected data as training data in the storage unit 43 (S31). By collecting a sufficient number of image data and label data in this preparatory step, the accuracy of estimating the degree of abnormality can be improved. As the learning progresses, the estimation result by the learning model 430 and the image data used in the estimation process may be obtained, and the obtained data may be used as training data.

制御部41は訓練データを用いて、画像データを入力した場合に異常度合の確率を出力する学習モデル430を生成する(S32)。具体的には、制御部41は、訓練データを入力層431に入力し、中間層432での演算処理を経て、出力層433から異常度合の確率を取得する。
制御部41は、出力層433から出力された各異常度合の推定結果を、訓練データにおいて画像データに対しラベル付けされた異常度合の情報、即ち正解値と比較し、出力層433からの出力値が正解値に近づくように、中間層432での演算処理に用いるパラメータを最適化する。該パラメータは、例えば重み(結合係数)、活性化関数の係数等である。パラメータの最適化の方法は特に限定されないが、例えば制御部41は誤差逆伝播法を用いて各種パラメータの最適化を行う。
制御部41は、各訓練データの画像データについて上記の処理を行い、学習モデル430を生成する。制御部41は、生成した学習モデル430を記憶部43に格納し、一連の処理を終了する。
入力層431には、画像データのみではなく、圧力、厚みを入力して学習してもよい。さらに、電流、電圧、温度、SOC等を入力してもよい。充放電システムがHAPS機体50に備えられる場合、ソーラーパネル発電量、消費エネルギーを入力してもよい。
The control unit 41 uses the training data to generate a learning model 430 that outputs the probability of the degree of abnormality when image data is input (S32). Specifically, the control unit 41 inputs the training data to the input layer 431, and acquires the probability of the degree of abnormality from the output layer 433 after arithmetic processing in the intermediate layer 432.
The control unit 41 compares the estimation results of the degree of abnormality output from the output layer 433 with the information of the degree of abnormality labeled with the image data in the training data, i.e., the correct answer value, and optimizes the parameters used in the calculation process in the intermediate layer 432 so that the output value from the output layer 433 approaches the correct answer value. The parameters are, for example, weights (coupling coefficients), activation function coefficients, etc. The method of optimizing the parameters is not particularly limited, but for example, the control unit 41 optimizes various parameters using an error backpropagation method.
The control unit 41 performs the above-mentioned processing on the image data of each training data, and generates a learning model 430. The control unit 41 stores the generated learning model 430 in the storage unit 43, and ends the series of processing.
In addition to image data, pressure and thickness may be input for learning to the input layer 431. Furthermore, current, voltage, temperature, SOC, etc. may be input. If a charge/discharge system is provided in the HAPS aircraft 50, the amount of power generated by the solar panel and energy consumption may be input.

制御装置2は、サーバ40において生成された学習モデル430をダウンロードする。制御装置2は、推定時に取得された画像データを学習モデル430へ入力することによって、セル12における異常度合を推定できる。 The control device 2 downloads the learning model 430 generated in the server 40. The control device 2 can estimate the degree of abnormality in the cell 12 by inputting the image data acquired during estimation into the learning model 430.

図19は、制御部21によるセル12の異常度合の推定処理の手順を示すフローチャートである。
制御部21は履歴情報を導出する(S41)。
制御部21は、履歴DB224から推定情報を読み出す(S42)。ここでは、推定情報として画像データを読み出す。
FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the process of estimating the degree of abnormality of the cell 12 by the control unit 21.
The control unit 21 derives history information (S41).
The control unit 21 reads out the estimated information from the history DB 224 (S42). Here, image data is read out as the estimated information.

制御部21は、推定情報としての画像データを学習モデル430に入力する(S43)。
制御部21は、学習モデル430が出力した異常度合の確率に基づき、異常度合を推定する(S44)。制御部21は、確率が最も高い異常度合を取得して、予兆を推定する。
制御部21は、予兆があるか否かを判定する(S45)。制御部21は、異常度合が「3」である場合、予兆があると判定する。
制御部21は、予兆があると判定した場合(S45:YES)、予兆がある旨を報知する(S46)。制御部21は、通信部24を通じて、異常の予兆がある旨の情報をサーバ40に送信する、又はユーザの端末装置へ送信する。
学習モデル430が、予兆がある確率を出力する場合、制御部21は、学習モデル430が出力した、予兆がある確率が例えば50%以上である場合、予兆があると判定する。制御部21は、予兆が無い場合(S45:NO)、処理を終了する。
The control unit 21 inputs the image data as the estimated information to the learning model 430 (S43).
The control unit 21 estimates the degree of abnormality based on the probability of the degree of abnormality output by the learning model 430 (S44). The control unit 21 obtains the degree of abnormality with the highest probability and estimates a sign.
The control unit 21 determines whether or not there is a sign (S45). If the abnormality degree is "3", the control unit 21 determines that there is a sign.
When the control unit 21 determines that there is a sign of an abnormality (S45: YES), the control unit 21 notifies the user of the presence of the sign of an abnormality (S46). The control unit 21 transmits information indicating that there is a sign of an abnormality to the server 40 or to the user's terminal device via the communication unit 24.
When the learning model 430 outputs the probability that there is a precursor, the control unit 21 determines that there is a precursor when the probability that there is a precursor output by the learning model 430 is, for example, 50% or more. When there is no precursor (S45: NO), the control unit 21 ends the process.

本実施形態によれば、容易に、精度良く、セル12の状態を推定でき、セル12の異常の予兆を判定できる。実施形態3では、CNNを用いた教師あり学習の例を示したが、教師なし学習又は回帰等を用いてセル12の状態を推定することも可能である。 According to this embodiment, the state of the cell 12 can be easily and accurately estimated, and signs of abnormality in the cell 12 can be determined. In the third embodiment, an example of supervised learning using CNN is shown, but it is also possible to estimate the state of the cell 12 using unsupervised learning or regression, etc.

以上の実施の形態は、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
蓄電素子はリチウム二次電池には限定されない。蓄電素子は、他の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
The above embodiments are not intended to be limiting, and the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
The power storage element is not limited to a lithium secondary battery, and may be another type of secondary battery or a capacitor.

1 電池モジュール(蓄電素子)
12 セル(蓄電素子)
12a 発電要素
12b 正極端子
12c 負極端子
12f 外装体
14 第1スイッチ
16 第2スイッチ
2 制御装置
25、26、27 記録媒体
21、41 制御部
22、43 記憶部
221 異常度合推定プログラム
222 通電制御プログラム
223 放電制御プログラム
224 履歴DB
23 入力部
24、42 通信部
28 モータ駆動部
3 負荷
4 モータ
5 無線中継局
30 充放電システム
40 サーバ
50 HAPS機体
51 翼部
52 プロペラ
53 脚部
54 ソーラーパネル
55 車輪
1 Battery module (energy storage element)
12 Cell (energy storage element)
REFERENCE SIGNS LIST 12a Power generating element 12b Positive electrode terminal 12c Negative electrode terminal 12f Exterior body 14 First switch 16 Second switch 2 Control device 25, 26, 27 Recording medium 21, 41 Control unit 22, 43 Storage unit 221 Abnormality degree estimation program 222 Current flow control program 223 Discharge control program 224 History DB
23 Input section 24, 42 Communication section 28 Motor drive section 3 Load 4 Motor 5 Wireless relay station 30 Charging/discharging system 40 Server 50 HAPS airframe 51 Wing section 52 Propeller 53 Leg section 54 Solar panel 55 Wheel

Claims (11)

充電時にLi(リチウム)が析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率を含む推定情報を導出する第1導出部と、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定する判定部と
前記推定部により推定した前記状態に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止する通電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した蓄電素子を放電する放電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出する第2導出部とを備え、
前記放電制御部は、前記第2導出部が導出した抵抗に基づいて選択した蓄電素子を放電する、推定装置。
A first derivation unit that derives estimated information including a thickness or a time rate of change in thickness of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode in which Li (lithium) is deposited during charging and which releases the Li into an electrolyte during discharging;
an estimation unit that estimates a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
a determination unit that determines whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the state of the storage element estimated by the estimation unit ;
a current supply control unit that stops current supply at least during charging to a storage element identified based on the state estimated by the estimation unit;
a discharge control unit that discharges the storage element to which the current supply control unit has stopped supplying current;
a second derivation unit that derives resistances of the plurality of storage elements to which the current supply control unit has stopped supplying current,
The discharge control unit discharges a storage element selected based on the resistance derived by the second derivation unit .
充電時にLi(リチウム)が析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率を含む推定情報を導出する第1導出部と、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定する判定部と
前記判定部により判定した前記異常の予兆に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止する通電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した蓄電素子を放電する放電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出する第2導出部とを備え、
前記放電制御部は、前記第2導出部が導出した抵抗に基づいて選択した蓄電素子を放電する、推定装置。
A first derivation unit that derives estimated information including a thickness or a time rate of change in thickness of an energy storage element having an exterior body and a negative electrode in which Li (lithium) is deposited during charging and which releases the Li into an electrolyte during discharging;
an estimation unit that estimates a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
a determination unit that determines whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the state of the storage element estimated by the estimation unit ;
a current supply control unit that stops current supply at least during charging to a storage element identified based on the abnormality sign determined by the determination unit;
a discharge control unit that discharges the storage element to which the current supply control unit has stopped supplying current;
a second derivation unit that derives resistances of the plurality of storage elements to which the current supply control unit has stopped supplying current,
The discharge control unit discharges a storage element selected based on the resistance derived by the second derivation unit .
前記推定情報は、反応に関与しないデッドLiを包含するSEI( Solid Electrolyte Interphase)被膜及び/又はLiのデンドライトを含む前記負極上の堆積物に起因する、前記蓄電素子の厚みの変化の情報である、請求項1又は2に記載の推定装置。 The estimation device according to claim 1 or 2, wherein the estimated information is information on a change in thickness of the energy storage element caused by a SEI (Solid Electrolyte Interphase) coating containing dead Li not involved in the reaction and/ or deposits on the negative electrode including Li dendrites. 前記負極はLi金属を含む活物質を有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の推定装置。 The estimation device according to claim 1 , wherein the negative electrode has an active material containing Li metal. 前記推定部は、
前記推定情報を入力した場合に、蓄電素子の状態に係る情報を出力する学習モデルに、前記第1導出部により導出した前記推定情報を入力して、前記蓄電素子の状態を推定する、請求項1からまでのいずれか1項に記載の推定装置。
The estimation unit is
An estimation device as described in any one of claims 1 to 4, wherein the estimation information derived by the first derivation unit is input into a learning model that outputs information related to the state of a storage element when the estimation information is input, thereby estimating the state of the storage element.
前記推定部は、正常な前記蓄電素子の厚みと時間との第1関係から、前記推定情報に応じた前記蓄電素子の厚みの変化と時間との第2関係が逸脱しているか否かに基づいて、前記蓄電素子の状態を推定する、請求項1からまでのいずれか1項に記載の推定装置。 The estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the estimation unit estimates the state of the storage element based on whether a second relationship between the change in thickness of the storage element in accordance with the estimation information and time deviates from a first relationship between a normal thickness of the storage element and time . 充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚みを含む推定情報を導出する第1導出部と、
前記推定情報を入力した場合に、蓄電素子の異常の予兆に係る情報を出力する学習モデルに、前記第1導出部により導出した前記推定情報を入力して、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定する判定部と
前記判定部により判定した前記異常の予兆に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止する通電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した蓄電素子を放電する放電制御部と、
前記通電制御部が通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出する第2導出部とを備え、
前記放電制御部は、前記第2導出部が導出した抵抗に基づいて選択した蓄電素子を放電する、推定装置。
a first derivation unit that derives estimated information including a thickness of an energy storage element having a negative electrode in which Li is deposited during charging and which releases the Li into an electrolyte during discharging and an exterior body;
a determination unit that inputs the estimation information derived by the first derivation unit into a learning model that outputs information related to a sign of abnormality in an energy storage element when the estimation information is input, and determines whether or not there is a sign of abnormality in the energy storage element ;
a current supply control unit that stops current supply at least during charging to a storage element identified based on the abnormality sign determined by the determination unit;
a discharge control unit that discharges the storage element to which the current supply control unit has stopped supplying current;
a second derivation unit that derives resistances of the plurality of storage elements to which the current supply control unit has stopped supplying current,
The discharge control unit discharges a storage element selected based on the resistance derived by the second derivation unit .
充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率の変化を含む推定情報を導出し、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定し、
推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定し、
推定した前記状態に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止し、
通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出し、
導出した抵抗に基づいて選択した、通電を停止した蓄電素子を放電する、推定方法。
Deriving estimated information including a change in thickness or a time rate of change in thickness of an electricity storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging;
Estimating a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
determining whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the estimated state of the storage element ;
Stopping at least the supply of current during charging to the storage element identified based on the estimated state;
deriving resistance of the plurality of storage elements to which current has been stopped;
The estimation method includes discharging a de-energized storage element selected based on the derived resistance .
充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率の変化を含む推定情報を導出し、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定し、
推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定し、
判定した前記異常の予兆に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止し、
通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出し、
導出した抵抗に基づいて選択した、通電を停止した蓄電素子を放電する、推定方法。
Deriving estimated information including a change in thickness or a time rate of change in thickness of an electricity storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging;
Estimating a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
determining whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the estimated state of the storage element ;
Stopping at least the supply of current during charging to the storage element identified based on the determined sign of abnormality;
deriving resistance of the plurality of storage elements to which current has been stopped;
The estimation method includes discharging a de-energized storage element selected based on the derived resistance .
充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率の変化を含む推定情報を導出し、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定し、
推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定し、
推定した前記状態に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止し、
通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出し、
導出した抵抗に基づいて選択した、通電を停止した蓄電素子を放電する
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
Deriving estimated information including a change in thickness or a time rate of change in thickness of an electricity storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging;
Estimating a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
determining whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the estimated state of the storage element ;
Stopping at least the supply of current during charging to the storage element identified based on the estimated state;
deriving resistance of the plurality of storage elements to which current has been stopped;
Discharge the storage element that has been de-energized and selected based on the derived resistance.
A computer program that causes a computer to carry out processing.
充電時にLiが析出し、放電時に前記Liを電解液中に放出する負極と、外装体とを有する蓄電素子の厚み又は厚みの時間変化率の変化を含む推定情報を導出し、
導出した前記推定情報に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を含む前記蓄電素子の状態を推定し、
推定した前記蓄電素子の状態に基づいて、前記蓄電素子の異常の予兆の有無を判定し、
判定した前記異常の予兆に基づいて特定した蓄電素子に対し、少なくとも充電時の通電を停止し、
通電を停止した複数の蓄電素子の抵抗を導出し、
導出した抵抗に基づいて選択した、通電を停止した蓄電素子を放電する
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
Deriving estimated information including a change in thickness or a time rate of change in thickness of an electricity storage element having an exterior body and a negative electrode that deposits Li during charging and releases the Li into an electrolyte during discharging;
Estimating a state of the energy storage element, including the presence or absence of a sign of an abnormality in the energy storage element, based on the derived estimation information;
determining whether or not there is a sign of an abnormality in the storage element based on the estimated state of the storage element ;
Stopping at least the supply of current during charging to the storage element identified based on the determined sign of abnormality;
deriving resistance of the plurality of storage elements to which current has been stopped;
Discharge the storage element that has been de-energized and selected based on the derived resistance.
A computer program that causes a computer to carry out processing.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102877100B1 (en) * 2022-05-30 2025-10-24 주식회사 엘지에너지솔루션 Apparatus and method for diagnosing battery
JP2024030602A (en) * 2022-08-24 2024-03-07 株式会社デンソー Abnormality predictive diagnosis device, traffic management system, and program

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503185A (en) 2006-09-11 2010-01-28 エルジー・ケム・リミテッド Battery device control method for improving safety
WO2010064392A1 (en) 2008-12-05 2010-06-10 パナソニック株式会社 Battery pack
JP2020024935A (en) 2019-10-24 2020-02-13 株式会社Gsユアサ Power storage system and computer program
US20200280108A1 (en) 2019-02-28 2020-09-03 Purdue Research Foundation Smart battery management systems
JP2020148592A (en) 2019-03-13 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 Method of estimating the deterioration state of all-solid-state metallic lithium secondary battery
JP2021048034A (en) 2019-09-18 2021-03-25 日産自動車株式会社 All-solid lithium ion secondary battery system, and soc estimation device for all-solid lithium ion secondary battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010503185A (en) 2006-09-11 2010-01-28 エルジー・ケム・リミテッド Battery device control method for improving safety
WO2010064392A1 (en) 2008-12-05 2010-06-10 パナソニック株式会社 Battery pack
US20200280108A1 (en) 2019-02-28 2020-09-03 Purdue Research Foundation Smart battery management systems
JP2020148592A (en) 2019-03-13 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 Method of estimating the deterioration state of all-solid-state metallic lithium secondary battery
JP2021048034A (en) 2019-09-18 2021-03-25 日産自動車株式会社 All-solid lithium ion secondary battery system, and soc estimation device for all-solid lithium ion secondary battery
JP2020024935A (en) 2019-10-24 2020-02-13 株式会社Gsユアサ Power storage system and computer program

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