JP5096806B2

JP5096806B2 - 組電池の製造方法

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Publication number: JP5096806B2
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Authority: JP
Inventors: 素宜奥村; 活徳前川
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-06-20
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Description

本発明は、組電池の製造方法に関する。

近年、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、様々な二次電池が提案されている。この二次電池を、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として用いる場合には、高出力が要求されるため、複数の二次電池を電気的に直列に接続して組電池を構成して用いている。

ところで、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として用いられる組電池は、その使用環境や、組電池を構成しているそれぞれの二次電池の特性差や、二次電池の構成部品の不具合等により、組電池を構成する二次電池の一部が、他の電池に比べて早期に寿命や故障に至ることがある。すると、組電池本来の性能を発揮することができなくなり、これにより、システム全体に異常が生じる虞もあった。このような不具合を解消すべく、他の電池に比べて早期に寿命や故障に至った二次電池を、正常な二次電池に交換することがある。この二次電池の交換方法に関しては、様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１８５９１５号

特許文献１は、複数の二次電池を電気的に直列または並列に接続した組電池について、その一部の交換対象の二次電池を、交換用の新しい二次電池と交換する場合に、交換用の新しい二次電池の充電量を、交換対象でない他の電池（組電池を構成している正常な二次電池）の充電量よりも小さくして交換する方法を開示している。具体的には、交換用の新しい二次電池の充電量が、交換対象でない他の電池の充電量よりも５〜２０％小さくなるように、交換用の新しい二次電池を充電しておく。これにより、組電池の使用により充放電が繰り返し行われると、交換した新しい二次電池と他の電池との充電量（充電されている電気量）の差が小さくなるので、組電池を構成する二次電池の充電量を同等にできると記載されている。従って、組電池の性能を最大限に発揮させることができると記載されている。

ところで、電気自動車やハイブリッド自動車などが廃車となった場合でも、これらに搭載していた組電池は、未だ使用可能な状態にあることがある。また、組電池を構成する二次電池の一部の不具合により、新しい組電池に交換した場合でも、古い組電池のうち不具合の生じた一部の二次電池を除いた他の二次電池は、未だ使用可能な状態にある。このような、市場で使用された後に回収された二次電池のうち、未だ使用可能な状態にある二次電池（以下、これらを使用済み二次電池ともいう）を、廃棄することなく、再利用する技術が求められている。例えば、自動車等の電源として使用された後、不要となった組電池を回収して、これらの組電池に含まれている未だ使用可能な二次電池（使用済み二次電池）を組み合わせて、組電池を製造する技術が求められている。

ところが、回収した使用済み二次電池の群には、様々な環境下で使用されたものが混在するため、電池特性のバラツキが大きくなりがちである。このため、使用済み二次電池を組み合わせて組電池を製造すると、電池特性の差異の影響で、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合が発生したり、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができない虞があった。特許文献１等において、組電池を構成する二次電池の一部（不具合を生じた二次電池）を、正常な新しい二次電池に交換する技術は多数開示されているが、使用済み二次電池を組み合わせて組電池を製造する技術に適用することはできなかった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができると共に、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができる組電池の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、複数の二次電池を組み合わせてなる組電池の製造方法であって、既に使用された後の使用済み二次電池について、それぞれの満充電容量を知得する知得工程と、上記満充電容量を知得した上記使用済み二次電池の群の中から、上記満充電容量が互いに近いものを、複数選択する選択工程と、上記選択された複数の上記使用済み二次電池のみを組み合わせて上記組電池を構成する組み付け工程と、を備え、上記選択工程は、選択された複数の上記使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、上記満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内となるように、上記使用済み二次電池を選択する組電池の製造方法である。

本発明の組電池の製造方法は、使用済み二次電池を組み合わせて組電池を構成する方法であり、二次電池の再利用を目的とするものである。
ここで、例えば、相対的に満充電容量の大きな使用済み二次電池と、これに比べて満充電容量の小さな使用済み二次電池とを組み合わせた組電池を考える。この場合、満充電容量の大きな使用済み二次電池を基準にして充放電を制御して使用すると、満充電容量の小さな使用済み二次電池が過充電、過放電となる虞がある。特に、ＳＯＣ０％近くまで放電させたり、ＳＯＣ１００％近くまで充電する制御を行う場合（例えば、電気自動車の電源として組電池を用いる場合）は、満充電容量の小さな使用済み二次電池が過充電、過放電になり易い。これとは反対に、満充電容量の小さな使用済み二次電池を基準として充放電を制御すると、使用できる電気量が満充電容量の小さな使用済み二次電池で制限されるので、満充電容量の大きな使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができなくなる。

これに対し、本発明の製造方法では、使用済み二次電池それぞれの満充電容量を知得した後、選択工程において、満充電容量を知得した使用済み二次電池の群の中から、満充電容量が互いに近いものを複数選択する。その後、選択された複数の使用済み二次電池を組み合わせて、組電池を構成する。このように、満充電容量が互いに近い使用済み二次電池同士を組み合わせることで、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができると共に、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができる。

なお、使用済み二次電池の満充電容量は、例えば、次のようにして測定することができる。２５℃の恒温環境下において、まず、０．３Ｃの電流値で、電池電圧が１．０Ｖになるまで使用済み二次電池を放電させる。次いで、３分間放置した後、０．３５Ｃの電流値で３．２時間、定電流充電する。次いで、３分間放置した後、０．３Ｃの電流値で電池電圧が１．０Ｖになるまで放電させ、このときの放電電気量を、満充電容量とすることができる。ここでは、使用済み二次電池の公称容量を満たす充電量（例えば、６．５Ａｈ）を、１時間で完全放電できる電流値（例えば、６．５Ａ）を、１Ｃとしている。

また、上述のような測定方法を用いる場合、劣化の大きな使用済み二次電池が、定電流充電時において過充電となる虞がある。このため、ΔＴ／Δｔ判定を利用して、過充電を防止するのが好ましい。ここで、ΔＴ／Δｔ判定とは、満充電に近づくと電池温度が大きく上昇する性質を有する二次電池（ニッケル水素電池など）について、単位時間あたりの電池温度変化率（ΔＴ／Δｔ）を監視しつつ定電流充電を行い、電池温度変化率（ΔＴ／Δｔ）が増加方向の所定の値となったときに、満充電に達したと判定する方法である。満充電に達したと判定されたときに、定電流充電を停止すれば、過充電を防止することができる。

また、満充電容量を測定する際、定電流−定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）などの手法を用いて、使用済み二次電池を充電して満充電とするようにしても良い。ＣＣ−ＣＶ充電とは、主に、リチウムイオン電池の満充電容量を測定する際に用いられる手法であり、充電前半は定電流充電を行い（例えば、０．３５Ｃの電流値で、１．６時間だけ充電する）、充電後半は定電圧充電を行うことで、過充電を防止することができる。

また、知得工程としては、使用済み二次電池の満充電容量を測定することで、ぞれぞれの使用済み二次電池の満充電容量を取得する場合や、既に満充電容量が測定されている使用済み二次電池を入手して、それらの満充電容量を知る場合などを例示できる。
さらに、上記の組電池の製造方法であって、前記組み付け工程は、前記選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、前記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置して、上記組電池を構成する組電池の製造方法とすると良い。
また、本発明の他の態様は、複数の二次電池を組み合わせてなる組電池の製造方法であって、既に使用された後の使用済み二次電池について、それぞれの満充電容量を知得する知得工程と、上記満充電容量を知得した上記使用済み二次電池の群の中から、上記満充電容量が互いに近いものを、複数選択する選択工程と、上記選択された複数の上記使用済み二次電池を組み合わせて上記組電池を構成する組み付け工程と、を備え、前記組み付け工程は、前記選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、前記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置して、上記組電池を構成する組電池の製造方法である。
複数の使用済み二次電池を組み合わせた組電池には、使用中、電池温度が相対的に高くなる位置と、電池温度が相対的に低くなる位置とが存在することがある。具体的には、例えば、複数の使用済み二次電池を一列または複数列に列置した組電池では、使用中、各列の両端に位置する使用済み二次電池が、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて冷却されやすい。このため、組電池のうち各列の両端部は、使用時に電池温度が相対的に低くなり、各列の中央部は電池温度が相対的に高くなる傾向にある。
また、使用済み二次電池が列をなすことなく構成されている組電池でも、外部への露出の程度が相対的に大きな使用済み二次電池のほうが、外部への露出の程度が相対的に小さな使用済み二次電池に比べて、冷却されやすい。このため、組電池のうち外部への露出の程度が相対的に大きくなる位置では、使用時に電池温度が相対的に低くなり、外部への露出の程度が相対的に小さくなる位置では、電池温度が相対的に高くなる。
組電池のうち使用時の電池温度が相対的に高くなる位置では、使用時の電池温度が相対的に低くなる位置に比べて、使用に伴う劣化の進行が早くなり、満充電容量の減少量が大きくなる傾向にある。
そこで、本発明の製造方法では、選択された複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置して、組電池を構成することにした。これにより、組電池を使用するにしたがって、組電池を構成する使用済み二次電池の満充電容量の差をさらに小さくすることができる。従って、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を、より一層抑制することができる。さらには、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を、最大限に発揮させることができる。

さらに、上記の組電池の製造方法であって、前記選択工程は、選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、上記満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内となるように、上記使用済み二次電池を選択する組電池の製造方法とすると良い。

本発明の製造方法のように、満充電容量の差が小さな使用済み二次電池を選択して組み合わせることで、適切に、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができると共に、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができる。

さらに、上記いずれかの組電池の製造方法であって、前記組み付け工程は、前記選択された複数の前記使用済み二次電池を、一列に列置して前記組電池を構成する工程であり、上記複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池を上記組電池の列の一方端に、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池を上記組電池の列の他方端に配置する組電池の製造方法とすると良い。

複数の使用済み二次電池が一列に列置されてなる組電池では、使用中、列の両端に位置する使用済み二次電池が、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて冷却されやすい。このため、列の両端に位置する使用済み二次電池は、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて、使用に伴う劣化の進行が遅くなり、満充電容量の減少量が小さくなる傾向にある。換言すれば、列の両端に位置する使用済み二次電池に比べて、他の使用済み二次電池が、使用に伴う満充電容量の減少量が大きくなる傾向にある。

そこで、本発明の製造方法では、選択された複数の使用済み二次電池を、一列に列置して組電池を構成するにあたり、複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池を組電池の列の一方端に、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池を組電池の列の他方端に配置することにした。これにより、使用に伴い使用済み二次電池の劣化が進行するにしたがって、組電池を構成する使用済み二次電池の満充電容量の差をさらに小さくすることができる。従って、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を、より一層抑制することができる。さらには、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を、最大限に発揮させることができる。

なお、選択された複数の使用済み二次電池の中に、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池が複数ある場合は、そのうちのいずれかを、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池として組電池の列の一方端に配置し、他のいずれかを、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池として組電池の列の他方端に配置すれば良い。

また、既に使用された後の使用済み二次電池を、複数組み合わせてなる組電池であって、上記組電池を構成する使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、上記満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内としてなる組電池が好ましい。

上述の組電池は、複数の使用済み二次電池を組み合わせてなる組電池であり、二次電池を再利用したものである。
上述の組電池は、組電池を構成する複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内とされている。このように、満充電容量の差が小さな使用済み二次電池同士を組み合わせたので、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができると共に、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を十分に発揮させることができる。

さらに、上記の組電池であって、前記組電池を構成する使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池が、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置され、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池が、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置されてなる組電池とすると良い。

前述のように、組電池のうち使用時の電池温度が相対的に高くなる位置では、使用時の電池温度が相対的に低くなる位置に比べて、使用に伴う劣化の進行が早くなり、満充電容量の減少量が大きくなる傾向にある。

これに鑑み、上述の組電池では、組電池を構成する使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置した。これにより、組電池を使用するにしたがって、組電池を構成する使用済み二次電池の満充電容量の差をさらに小さくすることができる。従って、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を、より一層抑制することができる。さらには、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を、最大限に発揮させることができる。

さらに、上記の組電池であって、前記複数の使用済み二次電池が一列に列置されて、上記組電池を構成してなり、上記複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池が上記組電池の列の一方端に、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池が上記組電池の列の他方端に配置されてなる組電池とすると良い。

前述のように、複数の使用済み二次電池が一列に列置されてなる組電池では、列の両端に位置する使用済み二次電池が、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて、使用に伴う劣化の進行が遅くなり、満充電容量の減少量が小さくなる傾向にある。

これに鑑み、上述の組電池では、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池を組電池の列の一方端に、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池を組電池の列の他方端に配置した。これにより、使用に伴い使用済み二次電池の劣化が進行するにしたがって、組電池を構成する使用済み二次電池の満充電容量の差をさらに小さくすることができる。従って、組電池を構成する使用済み二次電池の一部が過充電、過放電となる不具合を、より一層抑制することができる。さらには、組電池を構成する各使用済み二次電池の性能を、十分に発揮させることができる。

（実施例１）
次に、本発明の実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施例１にかかるコントローラ付き組電池５０について説明する。コントローラ付き組電池５０は、図１に示すように、組電池２０と、電池コントローラ３０とを有している。このうち、組電池２０は、図２に示すように、５ヶの使用済み二次電池（使用済み二次電池１〜５）が、一列に列置されて、接続部材１１を通じて電気的に直列に接続されてなる。

また、電池コントローラ３０は、公知の電池コントローラ（例えば、特開２００６−７９９６１参照）であり、ＲＯＭ３１、ＣＰＵ３２、ＲＡＭ３３等を有している。この電池コントローラ３０は、図１に示すように、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の電池電圧Ｖ１〜Ｖ５、電池温度Ｔ１〜Ｔ５、電流値Ｉ（本実施例１では、使用済み二次電池１〜５が直列接続されているため、各使用済み二次電池を流れる電流値は等しい）等を検知する。さらに、これらの値に基づいて、使用済み二次電池１〜５の充電量（充電されている電気量）を推定し、この推定された充電量（以下、推定充電量ともいう）に基づいて、使用済み二次電池１〜５のＳＯＣ（State Of Charge)を推定する。
なお、本実施例１のコントローラ付き組電池５０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、これらの電源として利用される。

次に、本実施例１の組電池２０の製造方法について説明する。図３は、本実施例１の組電池２０の製造工程の流れを示すフローチャートである。
（知得工程）
まず、図３に示すように、ステップＳ１において、市場から回収された使用済み二次電池１〜８の満充電容量を測定する。具体的には、２５℃の恒温環境下において、まず、０．３Ｃの電流値で、電池電圧が１．０Ｖになるまで、使用済み二次電池１〜８をそれぞれ放電させる。次いで、３分間放置した後、０．３５Ｃの電流値で３．２時間、使用済み二次電池１〜８をそれぞれ定電流充電する。次いで、３分間放置した後、０．３Ｃの電流値で電池電圧が１．０Ｖになるまで、使用済み二次電池１〜８をそれぞれ放電させ、このときの放電電気量を、各使用済み二次電池１〜８の満充電容量とした。なお、ここでは、使用済み二次電池の公称容量を満たす充電量（例えば、６．５Ａｈ）を、１時間で完全放電できる電流値（例えば、６．５Ａ）を、１Ｃとしている。これにより、使用済み二次電池１〜８の満充電容量を知得することができる。この結果を表１に示す。

なお、本実施例１では、このステップＳ１が知得工程に相当する。
また、上述のようにして満充電容量を測定する場合、劣化の大きな使用済み二次電池が含まれていると、定電流充電時において、その使用済み二次電池が過充電となる虞がある。このため、ΔＴ／Δｔ判定を利用して、過充電を防止するのが好ましい。ここで、ΔＴ／Δｔ判定とは、満充電に近づくと電池温度が大きく上昇する性質を有する二次電池（ニッケル水素電池など）について、単位時間あたりの電池温度変化率（ΔＴ／Δｔ）を監視しつつ定電流充電を行い、電池温度変化率（ΔＴ／Δｔ）が増加方向の所定の値となったときに、満充電に達したと判定する方法である。満充電に達したと判定されたときに、定電流充電を停止すれば、過充電を防止することができる。使用済み二次電池としてニッケル水素電池を用いる場合、満充電と判断するΔＴ／Δｔの値としては、例えば、０．５〜２℃／分に設定するのが好ましい。

（選択工程）
次に、ステップＳ２（図３参照）に進み、満充電容量を知得した使用済み二次電池１〜８の群の中から、満充電容量が互いに近いものを、組電池２０を構成するのに必要な数だけ（本実施例１では５ヶ）選択する。本実施例１では、満充電容量が４．８Ａｈである使用済み二次電池１，５と、満充電容量が５．０Ａｈである使用済み二次電池２〜４とを選択することができる。

特に、本実施例１では、組電池２０を構成するために選択した使用済み二次電池１〜５について、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２〜４と、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池１，５との満充電容量の差を、０．２Ａｈとしている。すなわち、組電池２０を構成する使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２〜４；５．０Ａｈ）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池１，５；４．８Ａｈ）との満充電容量の差が、満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内（本実施例１では、約４．２％＝（５．０−４．８）／４．８）となるように、使用済み二次電池を選択している。
なお、本実施例１では、このステップＳ２が選択工程に相当する。

（組み付け工程）
次に、ステップＳ３に進み、組電池２０を組み付けるにあたり、使用済み二次電池１〜５の配列を決定する。本実施例１の組電池２０は、図２に示すように、５ヶの使用済み二次電池が一列に列置された組電池であるので、使用中、列の両端に位置する使用済み二次電池が、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて冷却されやすい。従って、組電池２０のうち列の両端部は、使用時に電池温度が相対的に低くなり、列の中央部は電池温度が相対的に高くなる傾向にある。このため、列の両端に位置する使用済み二次電池は、これらに挟まれた他の使用済み二次電池に比べて、使用に伴う劣化の進行が遅くなり、満充電容量の減少量が小さくなる傾向にある。換言すれば、列の両端に位置する使用済み二次電池に比べて、他の使用済み二次電池が、使用に伴う満充電容量の減少量が大きくなる傾向にある。

そこで、本実施例１では、選択した使用済み二次電池１〜５のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池２〜４を、列の中央部（組電池２０のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置）に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池１，５を、列の両端（組電池２０のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置）に配置した。詳細には、選択した使用済み二次電池１〜５の中で満充電容量が最も小さな使用済み二次電池１，５のうち、使用済み二次電池１を組電池２０の列の一方端（図２において左端）に配置し、使用済み二次電池５を組電池２０の列の他方端（図２において右端）にすることにした。そして、これらより満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４を、これらの間に配置することにした。このように使用済み二次電池１〜５を配列することで、使用に伴い、使用済み二次電池１〜５の劣化が進行するにしたがって、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差をさらに小さくすることができる（図７参照）と考えられる。

次いで、ステップＳ４に進み、図２に示すように、上述のように一列に列置した使用済み二次電池１〜５を、電気伝導性を有する接続部材１１を用いて、番号の順に電気的に直列に接続した。具体的には、使用済み二次電池１の負極端子１ｃと使用済み二次電池２の正極端子２ｂ、使用済み二次電池２の負極端子２ｃと使用済み二次電池３の正極端子３ｂ、使用済み二次電池３の負極端子３ｃと使用済み二次電池４の正極端子４ｂ、使用済み二次電池４の負極端子４ｃと使用済み二次電池５の正極端子５ｂを、それぞれ、接続部材１１で連結した。このようにして、本実施例１の組電池２０を製造した。
なお、本実施例１では、ステップＳ３，Ｓ４が、組み付け工程に相当する。

次に、上述のようにして製造した組電池２０と、電池コントローラ３０とを組み合わせて、コントローラ付き組電池５０（図１参照）を製造した。なお、電池コントローラ３０のＲＯＭ３１には、使用済み二次電池１〜５のそれぞれの満充電容量の値を、予め入力しておく。これにより、電池コントローラ３０では、使用済み二次電池１〜５の電池電圧Ｖ１〜Ｖ５、電池温度Ｔ１〜Ｔ５、電流Ｉに基づいて推定した各使用済み二次電池１〜５の充電量を、各使用済み二次電池１〜５の満充電容量で除して、使用済み二次電池１〜５のそれぞれのＳＯＣを推定することができる。

ここで、本実施例１の組電池２０の充放電制御について説明する。
本実施例１では、使用済み二次電池１〜５のＳＯＣが５０％である状態を充放電制御の中心として（図４参照）、使用済み二次電池１〜５の充放電を制御する。具体的には、電気自動車等の各種制御を行うコントロールユニット７０（図１参照）から充電の指令がなされると、組電池２０の充電が開始される。本実施例１の組電池２０は、使用済み二次電池１〜５が電気的に直列に接続されているので、使用済み二次電池１〜５のそれぞれに等しい電気量だけ充電される。このとき、電池コントローラ３０では、使用済み二次電池１〜５のそれぞれのＳＯＣを推定し、使用済み二次電池１〜５のいずれかのＳＯＣが１００％に達したかどうかを検知する。

電池コントローラ３０において、使用済み二次電池１〜５のいずれかのＳＯＣが１００％に達したと判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池２０の充電を強制的に停止する。本実施例１では、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のうち、使用済み二次電池１，５の満充電容量が最も小さいので、図５に示すように、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが１００％に達すると、各使用済み二次電池１〜５の充電を強制的に停止する。これにより、使用済み二次電池１，５の過充電を防止することができる。

なお、本実施例１では、図４〜図７において、使用済み二次電池１〜５のそれぞれの満充電容量を、矩形状の帯の長さで表しており、それぞれの充電量（ＳＯＣ）を、ハッチングで表している。また、後述する実施例２、及び比較例１，２でも、図８〜図１４において同様にしている。

本実施例１では、前述したように、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のうち、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２〜４）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池１，５）との満充電容量の差を、満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内（本実施例１では、約４．２％）としている。このように、使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差を小さくしておくことで、図５に示すように、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが１００％に達するまで充電したとき、他の使用済み二次電池２〜４についても、ＳＯＣ１００％近くまで充電することができる。詳細には、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが１００％に達するまで充電すると、使用済み二次電池２〜４についてはＳＯＣが９８％程度になるまで充電することができる。

一方、コントロールユニット７０から放電の指令がなされると、組電池２０の放電が開始される。このとき、電池コントローラ３０では、使用済み二次電池１〜５のそれぞれのＳＯＣを推定し、使用済み二次電池１〜５のいずれかのＳＯＣが０％に達したかどうかを検知する。その後、電池コントローラ３０において、使用済み二次電池１〜５のいずれかのＳＯＣが０％に達したと判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池２０の放電を強制的に停止する。本実施例１では、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のうち、使用済み二次電池１，５の満充電容量が最も小さいので、図６に示すように、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが０％に達すると、各使用済み二次電池１〜５の放電を強制的に停止する。これにより、使用済み二次電池１，５の過放電を防止することができる。

本実施例１では、前述のように、使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差を小さくしているので、図６に示すように、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが０％に達するまで放電させたとき、他の使用済み二次電池２〜４についても、ＳＯＣ０％近くまで放電させることができる。詳細には、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが０％に達するまで放電させると、使用済み二次電池２〜４についてはＳＯＣが２％程度になるまで放電させることができる。

以上より、本実施例１の組電池２０では、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができるといえる。
さらに、満充電容量の小さな使用済み二次電池１，５について、ＳＯＣ０〜１００％の範囲で充放電させると、満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４について、ＳＯＣ２〜９８％の範囲で充放電させることができる。すなわち、満充電容量の小さな使用済み二次電池１，５について、これらの満充電容量の１００％の電気量を使用することができ、しかも、満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４についても、満充電容量の９６％程度の電気量を使用することができる。このことから、本実施例１の組電池２０では、組電池２０を構成する各使用済み二次電池１〜５の性能を十分に発揮させることができるといえる。

ところで、本実施例１の組電池２０は、図２に示すように、５ヶの使用済み二次電池１〜５が一列に列置された組電池であるので、使用中、列の両端に位置する使用済み二次電池１，５が、これらに挟まれた他の使用済み二次電池２〜４に比べて冷却されやすい。このため、使用済み二次電池１，５は、使用済み二次電池２〜４に比べて、使用に伴う劣化の進行が遅くなり、満充電容量の減少量が小さくなる。

これに鑑み、本実施例１では、使用済み二次電池１〜５の中で満充電容量が最も小さな使用済み二次電池１，５を、組電池２０の列の両端に配置し、これらより満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４を、これらの間に配置した。これにより、組電池２０の使用が進むにしたがって、使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差をさらに小さくすることができ、やがて、図７に示すように、使用済み二次電池１〜５の満充電容量を、等しくＱＦに揃えることができる。従って、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の一部が過充電、過放電となる不具合を、より一層抑制することができる。さらには、組電池２０を構成する各使用済み二次電池１〜５の性能を、最大限に発揮させることができる。

（実施例２）
本実施例２のコントローラ付き組電池１５０は、実施例１のコントローラ付き組電池５０と比較して、電池コントローラに内蔵された処理プログラム（図示なし）のみが異なり、その他については同様である。
具体的には、本実施例２の電池コントローラ１３０では、図１にカッコ書きで示すように、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のうち、使用済み二次電池２のみの電池電圧Ｖ２、電池温度Ｔ２、電流値Ｉ等を検知する。さらに、これらの値に基づいて、使用済み二次電池２の充電量（充電されている電気量）を推定し、この推定された充電量（以下、推定充電量ともいう）に基づいて、使用済み二次電池２のＳＯＣ（State Of Charge)を推定する。すなわち、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５から使用済み二次電池２を代表させて、使用済み二次電池２の推定ＳＯＣに基づいて、使用済み二次電池１〜５の充放電を制御する。

ここで、本実施例２の組電池２０の充放電制御について説明する。
コントロールユニット７０（図１参照）から充電の指令がなされると、組電池２０の充電が開始される。このとき、電池コントローラ１３０では、使用済み二次電池１〜５のうち、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２のＳＯＣのみを推定し、使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達したかどうかを検知する。電池コントローラ１３０において、使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達した（図８参照）と判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池２０の充電を強制的に停止する。

本実施例２でも、実施例１と同様に、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のうち、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２〜４）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池１，５）との満充電容量の差を、満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内（本実施例２では、約４．２％）としている。このように、使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差を小さくしておくことで、図８に示すように、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達するまで充電しても、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池１，５が過充電となるのを防止することができる。詳細には、使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達するまで充電しても、使用済み二次電池１，５のＳＯＣが９７％程度に達したところで充電を止めることができる。

一方、コントロールユニット７０から放電の指令がなされると、組電池２０の放電が開始される。このとき、電池コントローラ１３０では、使用済み二次電池２のＳＯＣのみを推定し、使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達したかどうかを検知する。その後、電池コントローラ１３０において、使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達した（図９参照）と判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池２０の放電を強制的に停止する。

本実施例２では、前述のように、使用済み二次電池１〜５の満充電容量の差を小さくしているので、図９に示すように、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達するまで放電させても、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池１，５が過放電となるのを防止することができる。詳細には、使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達するまで放電させても、使用済み二次電池１，５のＳＯＣを３％程度に達したところで放電を止めることができる。

以上より、本実施例２のような充放電制御を行っても、組電池２０を用いることで、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の一部が過充電、過放電となる不具合を抑制することができるといえる。
さらに、満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４について、ＳＯＣ１０〜９０％の範囲で充放電させると、満充電容量の小さな使用済み二次電池１，５について、ＳＯＣ３〜９７％の範囲で充放電させることができる。すなわち、満充電容量の大きな使用済み二次電池２〜４について、これらの満充電容量の８０％の電気量を使用することができ、さらに、満充電容量の小さな使用済み二次電池１，５については、満充電容量の９４％程度の電気量を使用することができる。このことから、本実施例２でも、組電池２０を用いることで、組電池２０を構成する各使用済み二次電池１〜５の性能を十分に発揮させることができるといえる。

（比較例１）
本比較例１のコントローラ付き組電池は、実施例１のコントローラ付き組電池５０と比較して、組電池のみが異なり、その他については同様である。
本比較例１の組電池３２０は、実施例１の組電池２０と比較して、使用済み二次電池４を使用済み二次電池６に置き換えた（図１０参照）点のみが異なり、その他については同様である。なお、使用済み二次電池６は、表１に示すように、満充電容量が３．０Ａｈであり、組電池３２０を構成する他の使用済み二次電池１〜３，５（満充電容量が４．８〜５．０Ａｈ）に比べて、相対的に満充電容量が小さい。

ここで、本比較例１の組電池３２０について、実施例１と同様にして、充放電を制御した場合を考える。
コントロールユニット７０（図１参照）から充電の指令がなされると、組電池３２０の充電が開始される。このとき、電池コントローラ３０では、使用済み二次電池１〜３，５，６のそれぞれのＳＯＣを推定し、使用済み二次電池１〜３，５，６のいずれかのＳＯＣが１００％に達したかどうかを検知する。本比較例１では、組電池３２０を構成する使用済み二次電池１〜３，５，６のうち、使用済み二次電池６の満充電容量が最も小さいので、図１１に示すように、使用済み二次電池６のＳＯＣが１００％に達すると、各使用済み二次電池１〜３，５，６の充電を強制的に停止する。これにより、使用済み二次電池６の過充電を防止することができる。

しかしながら、本比較例１では、組電池３２０を構成する使用済み二次電池１〜３，５，６のうち、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２，３）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池６）との満充電容量の差（最大差）が、２．０Ａｈとなり、実施例１の０．２Ａｈに比べて非常に大きくなっている。具体的には、満充電容量の最大差が、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池６の満充電容量（３．０Ａｈ）の、約６７％と大きくなっている。

このため、図１１に示すように、使用済み二次電池６のＳＯＣが１００％に達するまで充電しても、他の使用済み二次電池１〜３，５を十分に充電することができない。具体的には、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２，３については、ＳＯＣが８０％程度に達するまでしか充電することができない。

一方、コントロールユニット７０から放電の指令がなされると、組電池３２０の放電を開始する。電池コントローラ３０では、使用済み二次電池１〜３，５，６のそれぞれのＳＯＣを推定し、使用済み二次電池１〜３，５，６のいずれかのＳＯＣが０％に達したかどうかを検知する。本比較例１では、組電池３２０を構成する使用済み二次電池１〜３，５，６のうち、使用済み二次電池６の満充電容量が最も小さいので、図１２に示すように、使用済み二次電池６のＳＯＣが０％に達すると、各使用済み二次電池１〜３，５，６の放電を強制的に停止する。これにより、使用済み二次電池６の過放電を防止することができる。

しかしながら、本比較例１では、前述のように、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２，３）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池６）との満充電容量の差（最大差）が非常に大きくなっている。このため、図１２に示すように、使用済み二次電池６のＳＯＣが０％に達するまで放電させても、他の使用済み二次電池１〜３，５を十分に放電させることができない。具体的には、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２，３については、ＳＯＣが２０％程度に達するまでしか放電させることができない。

以上より、使用済み二次電池２，３については、ＳＯＣ２０〜８０％程度の範囲内でしか充放電することができず、使用済み二次電池２，３の満充電容量の６０％程度の電気量しか使用することができない。このように、本比較例１の組電池３２０では、満充電容量の小さな使用済み二次電池６によって、使用できる電気量が大きく制限されるので、満充電容量の大きな使用済み二次電池２，３の性能を十分に発揮させることができなくなる。

（比較例２）
本比較例２のコントローラ付き組電池は、実施例２のコントローラ付き組電池１５０と比較して、組電池２０を組電池３２０に置き換えた点のみが異なり、その他については同様である。

ここで、本比較例２の組電池３２０について、実施例２と同様にして、充放電を制御した場合を考える。
コントロールユニット７０（図１参照）から充電の指令がなされると、組電池３２０の充電が開始される。このとき、電池コントローラ１３０では、使用済み二次電池１〜３，５，６のうち、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２のＳＯＣのみを推定し、使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達したかどうかを検知する。電池コントローラ１３０において、使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％に達した（図１３参照）と判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池３２０の充電を強制的に停止する。

ところが、本比較例２でも、前述の比較例１と同様に、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２，３）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池６）との満充電容量の差（最大差）が非常に大きくなっている。このため、図１３に示すように、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２，３のＳＯＣが９０％に達するまで、組電池３２０を構成する使用済み二次電池１〜３，５，６を充電すると、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池６が過充電となってしまう。具体的には、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池６については、図１３に示すように、電気量ＱＧ（本比較例２では、０．５Ａｈ）に相当する分だけ過充電となる。これにより、使用済み二次電池６の電池内圧が大きく上昇すると共に、電池温度Ｔが大きく上昇するので、好ましくない。

一方、コントロールユニット７０から放電の指令がなされると、組電池３２０の放電が開始される。このとき、電池コントローラ１３０では、使用済み二次電池２のＳＯＣのみを推定し、使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達したかどうかを検知する。その後、電池コントローラ１３０において、使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％に達した（図１４参照）と判定されると、この情報がコントロールユニット７０に伝達される。すると、コントロールユニット７０からの指令により、組電池３２０の放電を強制的に停止する。

ところが、前述のように、本比較例２では、満充電容量が最も大きなもの（使用済み二次電池２，３）と満充電容量が最も小さなもの（使用済み二次電池６）との満充電容量の差（最大差）が非常に大きくなっている。このため、図１４に示すように、満充電容量が最も大きな使用済み二次電池２，３のＳＯＣが１０％に達するまで、組電池３２０を構成する使用済み二次電池１〜３，５，６を放電すると、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池６が過放電となってしまう。具体的には、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池６については、図１４に示すように、電気量ＱＨ（本比較例２では、０．５Ａｈ）に相当する分だけ過放電となる。これにより、使用済み二次電池６の電池内圧が大きく上昇する虞がある。

以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１，２では、５ヶの使用済み二次電池（使用済み二次電池１〜５）により組電池２０を構成したが、組電池を構成する使用済み二次電池の数は、複数であれば、いくつであっても良い。

また、実施例１，２では、使用済み二次電池１〜５を電気的に直列に接続して組電池２０を構成したが、本発明は、複数の使用済み二次電池を電気的に並列に接続した組電池にも適用することができる。
また、実施例１，２では、使用済み二次電池１〜５を一列に列置して組電池２０を構成したが、組電池を構成する使用済み二次電池の配置形態は、いずれの形態であっても良い。例えば、複数の使用済み二次電池を一列に列置した電池列を、複数列組み合わせて、組電池を構成しても良い。この場合、各電池列において、列の両端部に、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を配置し、これらの間（中央部）に、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を配置すると良い。このように配置することで、組電池を使用するにしたがって、組電池を構成する使用済み二次電池の満充電容量の差をさらに小さくすることができる。これは、各電池列の両端部に比べて、中央部のほうが、使用時に電池温度が高くなる傾向にあり、劣化が進行して満充電容量が低下しやすいからである。

実施例１，２にかかるコントローラ付き組電池５０，１５０のブロック図である。実施例１，２にかかる組電池２０の上面図である。実施例１，２にかかる組電池の製造工程の流れを示すフローチャートである。組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５のＳＯＣを５０％にしたときの充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池１，５のＳＯＣが１００％になるまで充電したときの、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池１，５のＳＯＣが０％になるまで放電させたときの、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の充電状態を示す模式図である。長期間の使用に伴い、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５が劣化した後の、使用済み二次電池１〜５の満充電容量を示す模式図である。使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％になるまで充電したときの、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％になるまで放電させたときの、組電池２０を構成する使用済み二次電池１〜５の充電状態を示す模式図である。比較例１にかかる組電池３２０を構成する使用済み二次電池のＳＯＣを５０％にしたときの充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池６のＳＯＣが１００％になるまで充電したときの、組電池３２０を構成する使用済み二次電池の充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池６のＳＯＣが０％になるまで放電させたときの、組電池３２０を構成する使用済み二次電池の充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池２のＳＯＣが９０％になるまで充電したときの、組電池３２０を構成する使用済み二次電池の充電状態を示す模式図である。使用済み二次電池２のＳＯＣが１０％になるまで放電させたときの、組電池３２０を構成する使用済み二次電池の充電状態を示す模式図である。

符号の説明

１〜８使用済み二次電池
２０組電池
３０，１３０電池コントローラ
５０，１５０コントローラ付き組電池
ＱＦ満充電容量

Claims

複数の二次電池を組み合わせてなる組電池の製造方法であって、
既に使用された後の使用済み二次電池について、それぞれの満充電容量を知得する知得工程と、
上記満充電容量を知得した上記使用済み二次電池の群の中から、上記満充電容量が互いに近いものを、複数選択する選択工程と、
上記選択された複数の上記使用済み二次電池のみを組み合わせて上記組電池を構成する組み付け工程と、を備え、
上記選択工程は、
選択された複数の上記使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、上記満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内となるように、上記使用済み二次電池を選択する
組電池の製造方法。
請求項１に記載の組電池の製造方法であって、
前記組み付け工程は、
前記選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、前記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置して、上記組電池を構成する
組電池の製造方法。
複数の二次電池を組み合わせてなる組電池の製造方法であって、
既に使用された後の使用済み二次電池について、それぞれの満充電容量を知得する知得工程と、
上記満充電容量を知得した上記使用済み二次電池の群の中から、上記満充電容量が互いに近いものを、複数選択する選択工程と、
上記選択された複数の上記使用済み二次電池を組み合わせて上記組電池を構成する組み付け工程と、を備え、
前記組み付け工程は、
前記選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が相対的に大きな使用済み二次電池を、前記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に高くなる位置に配置し、満充電容量が相対的に小さな使用済み二次電池を、上記組電池のうち使用時に電池温度が相対的に低くなる位置に配置して、上記組電池を構成する
組電池の製造方法。
請求項３に記載の組電池の製造方法であって、
前記選択工程は、
選択された複数の前記使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も大きなものと満充電容量が最も小さなものとの満充電容量の差を、上記満充電容量が最も小さなものの満充電容量の１０％以内となるように、上記使用済み二次電池を選択する
組電池の製造方法。
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の組電池の製造方法であって、
前記組み付け工程は、
前記選択された複数の前記使用済み二次電池を、一列に列置して前記組電池を構成する工程であり、
上記複数の使用済み二次電池のうち、満充電容量が最も小さな使用済み二次電池を上記組電池の列の一方端に、満充電容量が２番目に小さな使用済み二次電池を上記組電池の列の他方端に配置する
組電池の製造方法。