CN101675555B - 组电池及电池系统 - Google Patents

组电池及电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101675555B
CN101675555B CN2007800529899A CN200780052989A CN101675555B CN 101675555 B CN101675555 B CN 101675555B CN 2007800529899 A CN2007800529899 A CN 2007800529899A CN 200780052989 A CN200780052989 A CN 200780052989A CN 101675555 B CN101675555 B CN 101675555B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
secondary cell
charging
aqueous solution
aqueous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800529899A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101675555A (zh
Inventor
中岛琢也
青木护
杉山茂行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN101675555A publication Critical patent/CN101675555A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101675555B publication Critical patent/CN101675555B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34—Gastight accumulators
    • H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364—Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明提供一种组电池以及电池系统，包括水溶液二次电池以及每个电池的电池容量小于上述水溶液二次电池的非水二次电池。其中，将上述水溶液二次电池和上述非水二次电池串联连接构成了组电池。

Description

组电池及电池系统
技术领域
本发明涉及一种具备多个二次电池的组电池，及具备该组电池的电池系统。
背景技术
以往，在二轮车、三轮车及四轮以上的车辆中，搭载有动力系统启动用、以及电路、电器驱动用的铅蓄电池。铅蓄电池虽然价格低，但由于蓄电能量密度小，因此，搭载重量、体积大。从车辆的耗油量、动力性能等角度出发，要求其重量、体积的轻量、小型化。作为改善方案，提出有采用蓄电能量密度较大的镍-镉二次电池(nickel-cadmium secondarybattery)、镍氢二次电池(nickel-hydrogen secondary battery)、锂离子二次电池(lithiumion secondary battery)、锂聚合物二次电池(lithium-polymer secondary battery)的方案。此外，为解决用一种电池构成组电池时的各种问题，还提出有组合不同种类电池的组电池(例如，参照日本专利公开公报特开平9-180768号(专利文献1))。
铅蓄电池的充电，采用恒流充电后进行恒压充电的恒流恒压(CCCV)充电方式。在进行恒压充电的情况下，向二次电池施加一定的电压并检测流经二次电池的充电电流，当充电电流达到预先设定的充电终止电流值以下时，结束充电。然而，镍-镉二次电池、镍氢二次电池等水溶液二次电池(aqueous secondary battery)，当以恒压充电时，由于伴随接近满充电时的副反应、即因氧气的产生导致温度上升，单位电池(cell)的开路电压(opencircuit voltage)下降，充电电流转为增大，充电电流无法降至充电终止电流值以下，因此，无法结束恒压充电，充电持续，从而处于过充电状态。其结果，因过充电而发生漏液，电池功能劣化。因此，在具备铅蓄电池用的充电电路的车辆中，无法用水溶液二次电池取代铅蓄电池。
此外，锂离子二次电池、锂聚合物二次电池等非水二次电池(non-aqueous secondarybattery)，可按与铅蓄电池同样的恒流恒压(CCCV)充电方式进行充电。然而，若在具备铅蓄电池用的充电电路的车辆中搭载此类非水二次电池来代替铅蓄电池，则由于铅蓄电池和非水二次电池的充电电压不同，无法充分充电。
例如，输出DC12V的铅蓄电池，一般以14.0V至14.5V进行恒压充电。特别是在赛车中，用14.5V作为铅蓄电池的充电电压的情况较多。
这样，采用此类铅蓄电池充电用的充电电路对由多个锂离子二次电池串联连接而构成的组电池进行充电时，每个锂离子二次电池的充电电压，例如为14.5V除以锂离子二次电池的个数所得的电压。例如，在由三个锂离子二次电池串联连接而构成的组电池中，每个锂离子二次电池的充电电压，为14.5V/3＝4.83V。
另一方面，作为对锂离子二次电池进行恒压充电时的充电电压，采用锂离子二次电池的满充电状态的开放电压(open voltage)4.2V。这样，用铅蓄电池用的充电电路对由三个锂离子二次电池串联连接而构成的组电池进行充电时，充电电压过高，有可能因过充电导致特性劣化或故障，或带来安全上的问题。
此外，在串联连接四个锂离子二次电池而构成的组电池中，每个锂离子二次电池的充电电压为14.5V/4＝3.63V，相对于4.2V充电电压过低，充电深度(SOC)仅达50％左右，难以有效利用二次电池的电池容量。
此外，在专利文献1记载的技术中，利用水溶液二次电池的在满充电附近发热增大的性质，对将水溶液二次电池和非水二次电池混合在一起的组电池，可通过温度来判定是否达到了满充电。然而，在如铅蓄电池用的充电电路那样的恒压充电用的充电电路中，由于基于充电电流判定满充电，并结束充电，因此，若用此类恒压充电用的充电电路对专利文献1所述的组电池进行充电，则可能无法结束充电，会导致因过充电的特性劣化或故障，或带来安全上的问题。此外，由于水溶液二次电池在满充电附近发热，存在与水溶液二次电池组合在一起的非水二次电池会因被加热而劣化的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种即使在用恒压充电用的充电电路进行充电的情况下，也能够容易地降低过充电的可能性，并且增大充电结束时的充电深度的组电池，以及使用此类组电池的电池系统。
本发明提供的组电池，包括水溶液二次电池、和每个电池的电池容量小于上述水溶液二次电池的非水二次电池，其中，上述水溶液二次电池和上述非水二次电池串联连接。
此外，本发明提供的电池系统，包括上述组电池和上述充电电路。
在上述结构的组电池和电池系统中，若以恒压充电的方式对该组电池进行充电，则由于流经水溶液二次电池的充电电流和流经非水二次电池的充电电流相等，电池容量较小的非水二次电池先接近满充电，充电电流减小，恒压充电结束。这样，由于充电结束时，电池容量大于非水二次电池的水溶液二次电池尚未达到满充电，因此，降低过充电的可能性。另外，由于与串联连接多个同一种类的二次电池的情况相比，组合特性不同的水溶液二次电池和非水二次电池，经组合所得到的充电特性的选择幅度扩大，故可容易地使组电池整体的充电特性适合于规定的充电电压，增大充电结束时的充电深度。
此外，本发明提供的一种电池系统，包括上述组电池，开关元件，开闭所述组电池向所述负载装置的放电通路；电压检测部，检测所述组电池的两端电压；以及控制部，当所述电压检测部测出的电压低于放电终止检测电压时，断开所述开关元件，其中，放电终止检测电压被预先设定为：低于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，且高于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的所述放电终止电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。
采用该结构，当由电压检测部检测出的组电池的两端电压低于放电终止检测电压时，则通过控制部断开开关元件，切断组电池的放电电流。
而且，放电终止检测电压被设定为低于水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的平均放电电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。因此，水溶液二次电池和非水二次电池分别输出平均放电电压，当未达到放电末期时，组电池的两端电压不会低于放电终止检测电压，因此，在控制部的作用下开关元件不断开，继续放电。
另外，放电终止检测电压被设定为高于水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的放电终止电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。因此，电池容量小于水溶液二次电池的非水二次电池先达到放电末期，非水二次电池的端子电压下降，则在非水二次电池的端子电压低于放电终止电压之前，组电池的两端电压低于放电终止检测电压。这样，通过控制部，开关元件被断开，组电池的放电电流被切断，故可抑制非水二次电池和水溶液二次电池处于过放电状态。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的组电池的外观的一个例子的立体图。
图2是表示本发明的一实施方式所涉及的电池系统的电结构的一个例子的模式图。
图3是表示用图2所示的充电电路，对组电池进行恒流恒压充电时，充电时间和各锂离子二次电池及各镍氢二次电池的端子电压和合计电压的一个例子的坐标图。
图4是表示在45℃的温度环境下，以恒流充电时的充电电流为2.5A，恒压充电时的充电电压为14.5V，对图2所示的组电池进行恒流恒压(CCCV)充电时，充电电流Ib、充电电压Vb、锂离子二次电池的各端子电压V1及镍氢二次电池的各端子电压V2的测定结果的坐标图。
图5是表示在45℃的温度环境下，对图2所示的组电池以10A进行放电时，组电池的端子电压Vb、锂离子二次电池的各端子电压V1及镍氢二次电池3的各端子电压V2的测定结果的坐标图。
图6是表示图2所示的电池系统的变形例的模式图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，各图中标注相同符号的结构表示具有相同的结构，并省略其说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的组电池的外观的一个例子的立体图。图1所示的组电池1，例如用作二轮车、四轮车及其他施工车辆等的车载用电池。图1所示的组电池1，例如，在大致呈箱状的筐体6中串联连接地收容有三个锂离子二次电池2和两个镍氢二次电池3。
此外，在筐体6的上表面，向上突出地设有连接端子4、5。在图1的例子中，连接端子4、5呈螺钉状，螺母41、51可与之螺合。另一方面，在应与连接端子4连接的电线42的末端，通过铆接等方式固定有可外嵌于连接端子4的环状的配线侧端子43，同样，在应与连接端子5连接的电线52的末端，通过铆接等方式固定有可外嵌于连接端子5的环状的配线侧端子53。配线侧端子43、53分别外嵌于组电池1的连接端子4和连接端子5，通过在连接端子4、5上安装并紧固螺母41、51，使电线42、52的末端与连接端子4、5电连接。
电线42、52，与车辆内的电路及对组电池1进行充电的充电电路等连接，用于组电池1的充放电。
另外，连接端子4、5，并不局限于螺钉状物，也可例如为圆柱状。配线侧端子43、53，也可采用例如具有导电性的金属板，在其中间部分进行弯曲加工，形成为大致C字状，通过将该中间部分分别游嵌于(freely fit)连接端子4、5的外侧后，用螺钉等紧固配线侧端子43、53的两端，从而接合连接端子4、5和配线侧端子43、53。具有上述筐体结构和端子结构，可用组电池1取代车载用的铅蓄电池，容易地与用于连接铅蓄电池用的充电电路等的配线侧端子43、53连接。
此外，组电池1，未必一定要收容于筐体6中，不限于具备与铅蓄电池用的配线侧端子43、53可直接连接的连接端子。连接端子4、5，例如，除端子座(terminal block)、接插件(connector)外，还可为单位电池的电极端子本身。
图2是表示具备图1所示的组电池1和对组电池1进行充电的充电电路11的电池系统10的电结构的一个例子的模式图。图2所示的组电池1，由三个锂离子二次电池2和两个镍氢二次电池3通过连接板7串联连接而构成。三个锂离子二次电池2和两个镍氢二次电池3的串联电路的两端，通过连接板7与连接端子4、5连接。虽然在图1中将同一种电池相邻设置，但也可以将不同种类的电池交替设置。
此外，锂离子二次电池2的每个电池的电池容量小于镍氢二次电池3的每个电池的电池容量。锂离子二次电池2相当于非水二次电池的一个例子，也可用锂聚合物二次电池等其他非水二次电池来替代锂离子二次电池2。
此外，镍氢二次电池3相当于水溶液二次电池的一个例子，也可用镍-镉二次电池等其他水溶液二次电池来替代镍氢二次电池3。然而，由于作为水溶液二次电池，镍氢二次电池具有高能量密度，以及作为非水二次电池，锂离子二次电池具有高能量密度，且更能轻量小型化，故较为理想。
此外，作为锂离子二次电池2的标准输出电压的平均放电电压(Mid-point dischargevoltage)为3.6V左右，镍氢二次电池3的平均放电电压为1.1V至1.2V左右。即，图2所示的组电池1，由水溶液二次电池和平均放电电压高于该水溶液二次电池的非水二次电池串联连接而构成。
以下为电池(cell)的平均放电电压的求法的一个例子。当作为电池使用镍氢二次电池等水溶液二次电池时，以1ItA(在此，1ItA为电池的理论容量除以一小时所得的电流值)的电流值对该电池进行1.2小时的恒流充电，然后以1ItA进行恒流放电直至达到1V，求出放电容量，将该放电容量在50％时的放电电压规定为平均放电电压。
此外，当作为电池使用锂离子二次电池时，对该电池以0.7ItA的电流值进行恒流充电直至达到4.2V，在达到4.2V之后进行恒压充电直至电流值衰减至0.05ItA，然后以1ItA进行恒流放电直至达到2.5V，求出放电容量，将该放电容量在50％时的放电电压规定为平均放电电压。
另外，由于电池制造商所公布的各电池的标称电压，大致等于平均放电电压，故也可将标称电压用作平均放电电压。
充电电路11是通过恒流恒压(CCCV)的方式，对例如车载用的铅蓄电池进行充电的充电电路，例如由车载用的ECU(Electric Control Unit)等构成。充电电路11，例如具备电压传感器12(电压检测部)、电流传感器13、充电电流供给电路14和控制部15。
充电电流供给电路14具备例如由车辆发出的电力生成用于对铅蓄电池进行充电的充电电流、充电电压的整流电路和开关电源电路等。而且，充电电流供给电路14，经由电流传感器13和电线42连接于连接端子4，且经由电线52连接于连接端子5。
电压传感器12，例如采用分压阻抗(dividing resistor)、A/D转换器等构成。而且，电压传感器12，经由电线42、52检测出连接端子4、5间的电压，即组电池1的充电电压Vb，并向控制部15输出该电压值。电流传感器13，例如采用分流阻抗(shunt resistor)、霍尔元件(Hall element)、A/D转换器等构成。而且，电流传感器13检测出由充电电流供给电路14向组电池1供给的充电电流Ib，并向控制部15输出该电流值。
控制部15，例如具备执行规定的运算处理的CPU(Central Processing Unit)、存储规定的控制程序的ROM(Read Only Memory)、临时存储数据的RAM(RandomAccess Memory)及上述部分的周边电路等。而且，控制部15是通过执行存储于ROM中的控制程序，基于从电压传感器12获得的充电电压Vb和从电流传感器13获得的充电电流Ib，控制充电电流供给电路14的输出电流和输出电压，从而执行恒流恒压(CCCV)充电的控制电路。
以恒压充电的方式对铅蓄电池充电时的充电电压，一般为14.5V至15.5V。因此，控制部15在进行恒压充电时，控制充电电流供给电路14的输出电流、电压，使电压传感器12的检测电压为14.5V至15.5V。
锂离子二次电池的满充电状态的开放电压(open voltage)为约4.2V。锂离子二次电池，伴随充电的充电深度的增大，其正极电位增大，负极电位减少。锂离子二次电池的端子电压表现为正极电位和负极电位之差。
已知随着充电深度的增大，负极电位下降，负极电位达到0V时的正极电位和负极电位之差、即正极电位，虽然受到充电电流值、温度、正极和负极的活性物质组成的不均(variance)的影响，但正极活性物质采用钴酸锂(lithium cobalt oxide)时为约4.2V，正极活性物质采用锰酸锂(lithium manganese oxide)时为约4.3V。这样，负极电位为0V时满充电，将此时的端子电压，例如4.2V用作恒压充电的充电电压，从而可使锂离子二次电池满充电(充电深度100％)。
另一方面，水溶液二次电池，具有相对于充电深度的变化表现出大致一定的端子电压的特性，例如在镍氢二次电池中，满充电状态的开放电压为约1.4V。
这样，在电池系统10中，例如对组电池1进行充电电压Vb为14.5V的恒压充电时，每个锂离子二次电池2的充电电压为(14.5V-(1.4V×2))/3＝3.9V，与如上所述的串联连接四个锂离子二次电池时的每个锂离子二次电池的充电电压3.63V相比，可使锂离子二次电池2的充电电压上升。
即，锂离子二次电池的满充电状态的开放电压4.2V乘以3所得的电压和镍氢二次电池的满充电状态的开放电压1.4乘以2所得电压的合计电压15.4V与铅蓄电池用的充电电压14.5V之差，小于锂离子二次电池的满充电状态的开放电压4.2V乘以4所得的电压16.8V与铅蓄电池用的充电电压14.5V之差。此时，充电结束时的锂离子二次电池2的充电深度为约73％，可增大充电结束时的锂离子二次电池2的充电深度。
此外，由于上述合计电压在铅蓄电池用的充电电压14.5V以上，因此，当铅蓄电池用的充电电压施加于连接端子4、5之间时，施加于每个锂离子二次电池2上的充电电压在4.2V以下，其结果，可以降低锂离子二次电池2的劣化，并且降低安全性受损的可能性。
另外，铅蓄电池的输出电压例如有如12V、24V、42V那样的为12V的倍数的输出电压，对这些铅蓄电池充电的充电电路的充电电压也会成为14.5V至15.5V的倍数。因此，若以两个镍氢二次电池和三个电池容量小于镍氢二次电池的锂离子二次电池串联连接而构成的组电池为一个单元(一个单位)，通过根据充电电路的充电电压相应增减该单元数，使镍氢二次电池的个数和锂离子二次电池的个数保持2∶3的比率，即可与铅蓄电池的输出电压为12V时同样，使组电池的充电电压适宜于充电电路的输出电压，用这样的充电电路对组电池1充电时可以增大充电结束时的充电深度。
可将上述结构的单元作为基本单位，根据电动势(electromotive force)或电池容量等的要求，将多个单元串联、并联或者串并联地连接，以此构成组电池。
此外，充电装置的充电电压并不限于14.5V。而且，水溶液二次电池的个数和非水二次电池的个数比，也不限于2∶3。只要将充电电压、水溶液二次电池的串联个数、非水二次电池的串联个数选择为，使水溶液二次电池的满充电状态的端子电压(例如约1.4V)乘以该水溶液二次电池的串联个数所得的电压和非水二次电池的满充电状态的端子电压(例如约4.2V)乘以该水溶液二次电池(应为非水二次电池)的串联个数所得的电压的合计电压与充电装置的充电电压之差，小于该非水二次电池的满充电状态的端子电压(例如约4.2V)整数倍的电压中最接近充电装置的充电电压的电压与充电装置的充电电压之差即可。
然而，就用作铅蓄电池的充电电压的14.5V的充电电压而言，串联连接两个镍氢二次电池和三个锂离子二次电池来构成组电池较为合适。另外，所谓“实质上14.5V”，意味着允许对于14.5V，存在因充电装置的输出精度误差、特性不均等引起的变动幅度，例如14.5V±0.1V。
下面，对上述结构的电池系统10的动作进行说明。图3是用图2所示的充电电路11，对组电池1进行恒流恒压(CCCV)充电时，充电时间、各锂离子二次电池2、各镍氢二次电池3的端子电压及连接端子4、5间的电压即合计电压Vb的一个例子的坐标图。横轴表示充电时间，右侧纵轴表示锂离子二次电池2和镍氢二次电池3的单个电池的端子电压，左侧纵轴表示合计电压Vb。
首先，根据来自控制部15的控制信号，从充电电路供给电路14经由电线42向组电池1输出2A的充电电流Ib，对组电池1进行2A的恒流充电。这样，各锂离子二次电池2和各镍氢二次电池3的端子电压随充电上升，合计电压Vb也上升。
此时，镍氢二次电池3的端子电压只上升一点儿，几乎保持一定地被进行充电。另一方面，锂离子二次电池的端子电压，随充电而增大，呈上升曲线(curve)。于是，合计电压Vb随着锂离子二次电池的端子电压的增大而增大。
并且，当电压传感器12检测出的合计电压Vb达到14.5V(时刻T1)时，由控制部15，从恒流充电切换到恒压充电。而且，根据来自控制部15的控制信号，由充电电流供给电路14在连接端子4、5之间施加14.5V的一定电压，执行恒压充电。
这样，通过恒压充电，随着锂离子二次电池2的充电深度增大，充电电流Ib减少。
在此，镍氢二次电池、镍镉二次电池等水溶液二次电池，具有即使充电电流Ib减少，端子电压也维持约1.4V大致一定的电压值的性质。因此，两个镍氢二次电池3的端子电压的合计为1.4V×2＝2.8V。这样，在连接端子4、5之间施加14.5V的电压时，施加在三个锂离子二次电池2上的电压的合计为14.5V-2.8V＝11.7V。
因此，在14.5V的恒压充电的情况下，锂离子二次电池2的每个电池上施加的充电电压为11.7V/3＝3.9V，其结果，可以降低锂离子二次电池2的劣化，并且降低安全性受损的可能性。
而且，当电流传感器13检测出的充电电流Ib达到预先设定为恒压充电的终止条件的充电终止电流以下时，控制部15判断为锂离子二次电池2已被充电至接近在14.5V的恒压充电的情况下可充电的最大充电深度的充电深度。并且，根据来自控制部15的控制信号，充电电流供给电路14的输出电流处于零，结束充电(时刻T2)。
另外，由于三个锂离子二次电池2和两个镍氢二次电池3串联连接，故向各电池供给的充电电流相等。这样，电池容量较小的锂离子二次电池2，由于较之电池容量较大的镍氢二次电池3先接近满充电，故在时刻T2，镍氢二次电池3的充电深度低于锂离子二次电池2的充电深度。
例如，锂离子二次电池2的电池容量，为镍氢二次电池3的80％的情况下，例如锂离子二次电池2的充电深度为100％时，镍氢二次电池3的充电深度为80％。这样，由于通过使锂离子二次电池2的电池容量，小于镍氢二次电池的电池容量，在锂离子二次电池2被充电至接近满充电(充电深度100％)而恒压充电结束的时刻T2，镍氢二次电池3不会超过满充电(充电深度100％)，故可降低镍氢二次电池3过充电的可能性，并且增大充电结束时锂离子二次电池2的充电深度。
此外，由于在镍氢二次电池3在满充电附近发热前充电结束，故可降低因镍氢二次电池3的满充电附近的发热而导致锂离子二次电池2劣化的可能性。
此外，镍氢二次电池具有当恒压充电时在满充电附近充电电流增大的特性。因此，假设镍氢二次电池的电池容量小于锂离子二次电池2的电池容量，则由于锂离子二次电池2达到满充电附近而充电电流减小，电流传感器13检测出的充电电流Ib为充电终止电流以下之前，镍氢二次电池接近满充电，充电电流增大，充电电流Ib无法降至充电终止电流以下，其结果恒压充电无法结束，充电继续，锂离子二次电池2和镍氢二次电池3被过充电，可能会导致电池特性恶化，有损安全性。
然而，组电池1，由于锂离子二次电池2的电池容量小于镍氢二次电池3，因此，可在镍氢二次电池3接近满充电，充电电流增大之前，结束恒压充电，其结果，可以降低电池的劣化、安全性受损的可能性。
另外，已知镍氢二次电池的自放电(self discharge)电流大于锂离子二次电池。因此，若组电池1充电后被放置，则镍氢二次电池3的残存容量小于锂离子二次电池2的残存容量。若从镍氢二次电池3的残存容量小于锂离子二次电池2的残存容量的状态开始对组电池1进行充电，则由于充电结束时镍氢二次电池3的充电容量减少了充电前因自放电而减少的容量，故组电池1整体的充电容量减少。
在此，本发明的发明者们通过实验发现，在镍氢二次电池的充电深度较低的状态下结束充电，镍氢二次电池的自放电减少。于是，对组电池1进行恒压充电时，由于在镍氢二次电池3的充电深度的低位状态下，在充电电流增大之前锂离子二次电池2接近满充电，从而充电电流Ib减少，降低至充电终止电流以下并充电结束，故自动地在镍氢二次电池3的充电深度较低的状态下结束充电，其结果，可以减少镍氢二次电池的自放电。而且，镍氢二次电池的自放电减少，则可降低因镍氢二次电池的自放电而导致的组电池1整体的充电容量的减少。
另外，充电电路11并不局限于铅蓄电池用的充电电路。组电池1，可通过适当地设定锂离子二次电池2和镍氢二次电池3的个数，适用于用以任意充电电压进行恒压充电的充电电路进行充电的组电池。
实施例
作为非水二次电池使用松下电池工业株式会社制造的CGR18650DA(电池容量2.45Ah)，作为水溶液二次电池使用松下电池工业株式会社制造的HHR260SCP(电池容量2.6Ah)，或松下电池工业株式会社制造的HHR200SCP(电池容量2.1Ah)，制作了下述实施例1至3和比较例2的组电池。此外，在比较例1中，作为铅蓄电池使用松下电池工业株式会社制造的LC-P122R2J(电池容量2.2Ah)。
(实施例1)
串联连接三个CGR18650DA(电池容量2.45Ah)和两个HHR260SCP(电池容量2.6Ah)共五个电池，构成了实施例1的组电池。
(实施例2)
串联连接三个CGR18650DA(电池容量2.45Ah)和三个HHR260SCP(电池容量2.6Ah)共六个电池，构成了实施例2的组电池。
(实施例3)
串联连接两个CGR18650DA(电池容量2.45Ah)和五个HHR260SCP(电池容量2.6Ah)共七个电池，构成了实施例3的组电池。
(比较例1)
用一个LC-P122R2J(电池容量2.2Ah)作成了比较例1的组电池。
(比较例2)
串联连接三个CGR18650DA(电池容量2.45Ah)和两个HHR200SCP(电池容量2.1Ah)共五个电池，构成了比较例2的组电池。
对上述实施例1至3和比较例1、2的组电池，测定了以恒流充电的充电电流1A，恒压充电的充电电压14.5V，充电终止电流0.1A为条件，进行恒流恒压充电后，再以恒流1A放电至10V为止时的单位体积的电池能量密度、单位重量的电池能量密度。此外，测定了重复300次上述充放电后的单位体积的电池能量密度、单位重量的电池能量密度。测定结果如下述表1所示。
表1
Figure G2007800529899D00111
如表1所示，组合水溶液二次电池和容量小于水溶液二次电池的电池容量的非水二次电池的本发明实施例1至3的组电池，较之比较例1的铅蓄电池，单位体积的电池能量密度、单位重量的电池能量密度充分大，可实现轻量、小型化。此外可知，本发明实施例1至3的组电池，进行300次循环后的单位体积的电池能量密度、单位重量的电池能量密度，也充分大于比较例1、2，可以降低因重复使用而导致的劣化。
此外，实施例1至3中，可知串联连接三个非水二次电池和两个水溶液二次电池的实施例1的组电池能量密度最大，非水二次电池的个数和水溶液二次电池的个数采用3∶2的比例最佳。可知组合水溶液二次电池和容量大于水溶液二次电池的电池容量的非水二次电池的比较例2，较之本发明的实施例1至3，虽然初期能量密度较大，但是300次循环后的能量密度大大降低，不合适重复使用。
如上所述，采用本发明所涉及的组电池，可以提供一种能替代铅蓄电池，无须变更充电电路即可容易地搭载在车辆上，且轻量、小型，重复使用时的劣化程度轻的组电池。
(实施例4)
作为锂离子二次电池2采用三个松下电池工业株式会社制造的CGR26650(电池容量2.65Ah)，作为镍氢二次电池3采用两个松下电池工业株式会社制造的HHR300SCP(电池容量3.0Ah)，将其串联连接构成了图2所示的组电池1。
图4是表示在45℃的温度环境下，以恒流充电时的充电电流2.5A，恒压充电时的充电电压14.5V，对上述结构的组电池1进行恒流恒压(CCCV)充电时，充电电流Ib、充电电压Vb(组电池1的端子电压Vb)、锂离子二次电池2的各端子电压V1及镍氢二次电池3的各端子电压V2的测定结果的坐标图。
在图4中，横轴表示经过时间，左侧纵轴表示端子电压V1、V2的电压轴，右侧纵轴表示充电电压Vb的电压轴。在图4中，各端子电压V1和各端子电压V2，分别几乎重叠地表示。
如图4所示，上述结构的组电池1，当以恒压充电时的充电电压14.5V进行恒流恒压(CCCV)充电时，从恒流充电切换到充电电压Vb为14.5V的恒压充电的时刻(时刻T4(应为T3))以后，即使随着锂离子二次电池2的充电，充电电流Ib减少，镍氢二次电池3的端子电压V2也维持约1.4V几乎不变化。因此，施加于锂离子二次电池2的端子电压V1也基本为3.9V，保持一定。
而且，即使在充电电流Ib降低至充电终止电流值以下，恒流恒压(CCCV)充电结束的时刻T4，锂离子二次电池2的端子电压V1也维持3.9V。由此，确认到了即使在以恒压充电时的充电电压14.5V对组电池1进行恒流恒压(CCCV)充电时，锂离子二次电池2不会被过充电而充电结束。
(实施例5)
下面，让实施例4所示的组电池1进行放电的情形进行说明。图5是表示在45℃的温度环境下，让图4所示的组电池1进行10A的放电时，组电池1的端子电压Vb、锂离子二次电池2的各端子电压V1和镍氢二次电池3的各端子电压V2的测定结果的坐标图。
在图5中，横轴表示放电容量，左侧纵轴表示端子电压V1、V2的电压轴，右侧纵轴表示组电池1的端子电压Vb的电压轴。在图4(应为图5)中，各端子电压V1和各端子电压V2，分别几乎重叠地表示。
如图5所示，在让实施例4所示的组电池1放电时，放电容量达到2Ah附近时，各端子电压V1急剧下降。此时，组电池1的端子电压Vb也急剧下降。
二次电池一旦过放电其特性就劣化。因此，较为理想的是，在放电时，也对放电进行控制，使二次电池的端子电压不低于预先设定的放电终止电压，从而避免二次电池因过放电而劣化。锂离子二次电池的放电终止电压，一般在2.5V左右。此外，镍氢二次电池的放电终止电压，一般在1.0V左右。
图1所示的组电池1，由于锂离子二次电池2的电池容量小于镍氢二次电池3的电池容量，因此，让组电池1进行放电时，锂离子二次电池2先达到放电末期，其结果，如图5所示，锂离子二次电池2的端子电压V1较之镍氢二次电池3的各端子电压V2先急剧下降。此时，由于电池容量较大的镍氢二次电池3还未达到放电末期，端子电压V2的下降较为和缓。
而且，由于锂离子二次电池2的平均放电电压高于镍氢二次电池3的平均放电电压，因此，在组电池1的端子电压Vb中的锂离子二次电池2的端子电压V1的比率，大于在组电池1的端子电压Vb中的镍氢二次电池3的端子电压V2的比率。因此，由图5所示的测定结果可知，若端子电压V1急剧下降，则组电池1的端子电压Vb也急剧下降。
另外，当接收组电池1的电力供给而工作的负载不是单纯的阻抗负载，而是不供给设备要求的一定的工作电源电压Vop以上的电压就不工作的负载装置，例如个人电脑、通信装置、电动机、泵、放电灯(荧光灯)等装置时，若组电池1的端子电压Vb低于工作电源电压Vop，装置就停止工作，其结果组电池1的放电电流减少，或为零。
例如，当将组电池1用作车用电池时，接收组电池1的电力供给的负载有从燃料箱向发动机供给燃料的燃料泵、采用微电脑等构成的控制电路、各种传感器、无线装置等负载装置。上述负载装置的工作电源电压Vop为10.0V至10.5V左右。
这样，当将组电池1用作上述车用电池时，若锂离子二次电池2接近放电末期，则如图5所示，端子电压Vb与端子电压V1一起急剧下降。并且，若端子电压Vb低于例如10.5V，则低于搭载于该汽车的负载装置的工作电源电压Vop，其结果负载装置停止，组电池1的放电电流减少，或为零。
此时，由于镍氢二次电池3未达到放电末期，故可降低镍氢二次电池3过放电的可能性。此外，此时的端子电压V2为约1.1V。于是，此时，锂离子二次电池2的单个电池的端子电压V1为{10.5V-(1.1V×2)}/3＝2.77V。即使在工作电源电压Vop为10.0V的情况下，端子电压Vb低于10.0V时的端子电压V1为{10.0V-(1.1V×2)}/3＝2.6V。
即，当将组电池1用于向工作电源电压Vop为10.0V至10.5V的负载供给电力时，无需另外设置防止过放电的电路，也可自动地以高于锂离子二次电池的放电终止电压2.5V的电压限制组电池1的放电。
另外，工作电源电压Vop不限于10.0V至10.5V。此外，镍氢二次电池3的个数也不限于两个，锂离子二次电池2的个数不限于三个。只要水溶液二次电池的个数和非水二次电池的个数被设定为：水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的放电终止电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，低于工作电源电压Vop，即可获得同样的效果。
然而，当工作电源电压Vop为10.0V至10.5V的负载装置作为组电池1的负载而被连接时，以串联连接两个镍氢二次电池和三个锂离子二次电池的组电池较为合适。另外，所谓“实质上10.0V以上，且10.5V以下范围的电压”，意味着允许对于10.0V至10.5V，存在因充电装置的输出精度误差、特性不均等引起的变动幅度，例如10.0-0.1V至14.5+0.1V。
此外，也可如图6所示的电池系统10a那样，包括开闭从组电池1向负载装置的放电路径的开关元件16，并由控制部15a控制开关元件16的开闭。作为开关元件16，例如使用FET(Field Effect Transistor)。
控制部15a，在电压传感器12检测出的端子电压Vb低于放电终止检测电压时，断开开关元件16，禁止组电池1的放电，其中放电终止检测电压被预先设定为：低于镍氢二次电池3的平均放电电压(例如1.1V)乘以该镍氢二次电池3的个数(例如2个)所得的电压和锂离子二次电池2的平均放电电压(例如3.6V)乘以该锂离子二次电池2的个数(例如3个)所得的电压的合计电压(例如13V)，且高于镍氢二次电池3的平均放电电压(例如1.1V)乘以该镍氢二次电池3的个数(例如2个)所得的电压和该锂离子二次电池2的放电终止电压(例如2.5V)乘以该锂离子二次电池2的个数(例如3个)所得的电压的合计电压(例如9.7V)的电压(例如10.5V)。
在该情况下，图1所示的组电池1，由于锂离子二次电池2接近放电末期，端子电压Vb急剧下降，故也可通过电压传感器12和控制部15a，检测出端子电压Vb低于放电终止电压，容易切断组电池1的放电。
本发明提供的一种组电池，包括水溶液二次电池；以及非水二次电池，每个电池的电池容量小于上述水溶液型二次电池，其中，上述水溶液二次电池和上述非水二次电池串联连接。
采用该结构，当以恒压充电的方式对该组电池进行充电时，由于流经水溶液二次电池的充电电流和流经非水二次电池的充电电流相等，电池容量较小的非水二次电池，先接近满充电，充电电流减小，恒压充电结束。这样，由于充电结束时，电池容量大于非水二次电池的水溶液二次电池尚未达到满充电，过充电的可能性降低。另外，由于与串联连接多个同一种类的二次电池的情况相比，将电池特性不同的水溶液二次电池和非水二次电池组合在一起，经组合所得到的充电特性的选择幅度扩大，故可容易地使组电池整体的充电特性适合于规定的充电电压，增大充电结束时的充电深度。
此外，较为理想的是，上述水溶液二次电池和上述非水二次电池的满充电状态的端子电压互不相同。
采用该结构，组合满充电状态时的端子电压互不相同的两种电池来构成组电池。在恒压充电中，由于将满充电状态的端子电压用作每个电池的充电电压，故由满充电状态时的端子电压互不相同的两种电池组合而成的组电池，可以容易地使组电池整体的充电电压适合于规定的充电电压，增大充电结束时的充电深度。
此外，较为理想的是，在串联连接上述水溶液二次电池和上述非水二次电池的串联电路的两端，设有用于从输出预先设定的一定的充电电压并进行恒压充电的充电电路接收上述充电电压的连接端子；上述水溶液二次电池的个数和上述非水二次电池的个数被设定为：上述水溶液二次电池的满充电状态的端子电压乘以上述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和上述非水二次电池的满充电状态的端子电压乘以上述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压与上述充电电压之差，小于上述非水二次电池的满充电状态的端子电压的整数倍的电压中最接近上述充电电压的电压与上述充电电压之差。
采用该结构，水溶液二次电池的满充电状态的端子电压乘以串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的满充电状态的端子电压乘以串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，即本来使该组电池满充电所需的充电电压和充电电路供给的充电电压之差，小于非水二次电池的满充电状态的端子电压整数倍所得的电压中最接近充电电路供给的充电电压的电压与充电电路供给的充电电压之差。从而，用上述充电电路对该组电池进行恒压充电时，较之用上述充电电路对仅用非水二次电池构成的组电池进行恒压充电时，可使组电池充电至更接近满充电的电压，即可增大充电结束时的充电深度。
此外，较为理想的是，上述合计电压在上述充电电压以上；上述合计电压与上述充电电压之差，小于上述非水二次电池的满充电状态的端子电压的整数倍的电压中，在上述充电电压以上且最接近上述充电电压的电压与上述充电电压之差。
采用该结构，由于上述合计电压，即本来用于使该组电池满充电所需的充电电压在充电电路供给的充电电压以上，故用该充电电路对该组电池进行恒压充电时，可以降低组电池施加过电压的可能性。
此外，较为理想的是，上述充电电路是铅蓄电池用的充电电路，上述串联电路所含的上述水溶液二次电池的个数和上述非水二次电池的个数的比率为2∶3。
采用该结构，可减小铅蓄电池用的充电电路供给的充电电压与使该组电池满充电所需的充电电压之差，增大充电结束时的充电深度。
此外，较为理想的是，上述充电电压实质上为14.5V，上述串联电路将两个水溶液二次电池和三个非水二次电池串联连接而构成。
采用该结构，向组电池施加14.5V进行恒压充电时，可以容易地使每个非水二次电池的充电电压低于非水二次电池的满充电状态的端子电压，降低过充电的可能性，并且使每个该非水二次电池的充电电压高于仅用非水二次电池串联连接而构成组电池的情况，从而增大充电深度。
此外，较为理想的是，上述非水二次电池的平均放电电压高于上述水溶液型二次电池的平均放电电压。
采用该结构，由于非水二次电池的平均放电电压高于水溶液二次电池的平均放电电压，故非水二次电池的端子电压占组电池整体的端子电压的比率增大。这样，电池容量小于水溶液二次电池的非水二次电池，较之水溶液二次电池先达到放电末期，非水二次电池的端子电压一旦急剧下降，组电池的端子电压也急剧下降。因此，上述结构的组电池，根据端子电压的变化，可以容易地从外部检测非水二次电池已达到放电末期。从而，检测非水二次电池已达到放电末期，禁止组电池的放电，还可以容易地抑制过放电。此外，上述结构的组电池，由于非水二次电池达到放电末期时，水溶液二次电池尚未达到放电末期，若基于组电池的端子电压禁止组电池的放电，则可容易地抑制非水二次电池和水溶液二次电池任一者的过放电。
此外，较为理想的是，在串联连接上述水溶液二次电池和上述非水二次电池的串联电路的两端，设有将该串联电路的两端电压作为上述电源电压向当供给预先设定的工作电源电压以上的电源电压时工作的负载装置供给的连接端子；上述水溶液二次电池的个数和上述非水二次电池的个数被设定为：上述水溶液二次电池的平均放电电压乘以上述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和为防止上述非水二次电池的过放电预先作为应停止放电的电压而设定的放电终止电压乘以上述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，低于所述工作电源电压。
采用该结构，水溶液二次电池和非水二次电池的串联电路的两端电压，即组电池的端子电压作为负载装置的电源电压而被供给。水溶液二次电池的个数和非水二次电池的个数被设定为，水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的放电终止电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，低于工作电源电压。结果，当组电池放电，非水二次电池的端子电压下降时，在非水二次电池的端子电压达到放电终止电压以下之前，上述合计电压即组电池的端子电压降至工作电源电压以下。这样，将组电池连接到供给工作电源电压以上的电源电压时才工作的负载装置的情况下，由于在非水二次电池的端子电压达到放电终止电压以下前，负载装置停止工作，消耗电流减小，其结果组电池的放电电流减小，故降低了组电池呈过放电状态的可能性。
此外，较为理想的是，所述工作电源电压实质上为在10.0V以上且10.5V以下范围的电压；所述串联电路串联连接有两个水溶液二次电池和三个非水二次电池。
采用该结构，可以容易地使水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶型二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的放电终止电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，低于工作电源电压。
此外，较为理想的是，上述水溶液二次电池为镍氢二次电池。镍氢二次电池，由于在水溶液二次电池中能量密度也较高，故可使组电池进一步轻量小型化。
此外，较为理想的是，上述非水二次电池为锂离子二次电池。锂离子二次电池，由于在非水二次电池中能量密度也较高，故可使组电池进一步轻量小型化。
此外，本发明提供的一种电池系统，包括上述组电池和上述充电电路。采用该结构，通过充电电路对上述组电池进行恒压充电，可以容易地降低过充电的可能性，并且增大充电结束时的充电深度。
此外，本发明提供的一种电池系统，包括上述组电池；开关元件，开闭所述组电池向所述负载装置的放电通路；电压检测部，检测所述组电池的两端电压；以及控制部，当所述电压检测部测出的电压低于放电终止检测电压时，断开所述开关元件，其中，放电终止检测电压被预先设定为：低于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，且高于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的所述放电终止电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。
采用该结构，当电压检测部检测出的组电池的两端电压低于放电终止检测电压时，通过控制部断开开关元件，切断组电池的放电电流。
而且，放电终止检测电压被设定为低于水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的平均放电电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。因此，水溶液二次电池和非水二次电池分别输出平均放电电压，在未达到放电末期时，组电池的两端电压不会低于放电终止检测电压，从而通过控制部开关元件不被断开，继续放电。
另外，放电终止检测电压被设定为高于水溶液二次电池的平均放电电压乘以该水溶液二次电池的个数所得的电压和非水二次电池的放电终止电压乘以该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。因此，电池容量小于水溶液二次电池的非水二次电池先达到放电末期，非水二次电池的端子电压下降，则在非水二次电池的端子电压低于放电终止电压之前，组电池的两端电压低于放电终止检测电压。这样，由于在控制部的作用下，开关元件被断开，组电池的放电电流被切断，故可抑制非水二次电池和水溶液二次电池处于过放电状态。
产业上的可利用性
本发明所涉及的组电池，适用于用作二轮车、四轮车及其他施工车辆等的车载用电池的组电池，或用作便携式电脑、数码相机、手机等电子设备、电动汽车、混合动力汽车等车辆等的电源的组电池。此外，适合作为使用上述组电池的电池系统。

Claims (12)

1.一种组电池，其特征在于包括：
水溶液二次电池；和
每个电池的电池容量小于所述水溶液二次电池的非水二次电池，其中，
所述水溶液二次电池和所述非水二次电池串联连接，
在串联连接所述水溶液二次电池和所述非水二次电池的串联电路的两端，设有用于从输出预先设定的一定的充电电压并进行恒压充电的充电电路接收所述充电电压的连接端子，
所述水溶液二次电池的个数和所述非水二次电池的个数被设定为：
所述水溶液二次电池的满充电状态的端子电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的满充电状态的端子电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压与所述充电电压之差，小于所述非水二次电池的满充电状态的端子电压的整数倍的电压中最接近所述充电电压的电压与所述充电电压之差。
2.根据权利要求1所述的组电池，其特征在于，
所述水溶液二次电池的满充电状态的端子电压和所述非水二次电池的满充电状态的端子电压互不相同。
3.根据权利要求1所述的组电池，其特征在于，
所述合计电压在所述充电电压以上，
所述合计电压与所述充电电压之差，小于所述非水二次电池的满充电状态的端子电压的整数倍的电压中的、在所述充电电压以上且最接近所述充电电压的电压与所述充电电压之差。
4.根据权利要求1所述的组电池，其特征在于，
所述充电电路是铅蓄电池用的充电电路；
所述串联电路所含的所述水溶液二次电池的个数和所述非水二次电池的个数的比率为2比3。
5.根据权利要求4所述的组电池，其特征在于，
所述充电电压实质上为14.5V，
所述串联电路串联连接有两个水溶液二次电池和三个非水二次电池。
6.根据权利要求1所述的组电池，其特征在于，所述非水二次电池的平均放电电压高于所述水溶液二次电池的平均放电电压。
7.一种组电池，其特征在于包括，
水溶液二次电池；和
每个电池的电池容量小于所述水溶液二次电池的非水二次电池，其中，
所述水溶液二次电池和所述非水二次电池串联连接，
在串联连接所述水溶液二次电池和所述非水二次电池的串联电路的两端，设有将该串联电路的两端电压作为电源电压向当供给预先设定的工作电源电压以上的电源电压时工作的负载装置供给的连接端子，
所述水溶液二次电池的个数和所述非水二次电池的个数被设定为：
所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和为防止所述非水二次电池的过放电而预先作为应停止放电的电压设定的放电终止电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，低于所述工作电源电压。
8.根据权利要求7所述的组电池，其特征在于，
所述工作电源电压实质上为在10.0V以上且10.5V以下范围的电压，
所述串联电路串联连接有两个水溶液二次电池和三个非水二次电池。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组电池，其特征在于，所述水溶液二次电池为镍氢二次电池。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组电池，其特征在于，所述非水二次电池为锂离子二次电池。
11.一种电池系统，其特征在于包括：
如权利要求1至6中任一项所述的组电池；以及
所述充电电路。
12.一种电池系统，其特征在于包括：
如权利要求7或8所述的组电池；
开关元件，开闭所述组电池向所述负载装置的放电路径；
电压检测部，检测所述组电池的两端电压；以及
控制部，当所述电压检测部测出的电压低于放电终止检测电压时，断开所述开关元件，其中，所述放电终止检测电压被预先设定为：低于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压，且高于所述水溶液二次电池的平均放电电压乘以所述串联电路所含的该水溶液二次电池的个数所得的电压和所述非水二次电池的所述放电终止电压乘以所述串联电路所含的该非水二次电池的个数所得的电压的合计电压。
CN2007800529899A 2007-05-18 2007-10-01 组电池及电池系统 Expired - Fee Related CN101675555B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP132732/2007 2007-05-18
JP2007132732 2007-05-18
PCT/JP2007/069164 WO2008142811A1 (ja) 2007-05-18 2007-10-01 組電池、及び電池システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101675555A CN101675555A (zh) 2010-03-17
CN101675555B true CN101675555B (zh) 2012-09-12

Family

ID=40031533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800529899A Expired - Fee Related CN101675555B (zh) 2007-05-18 2007-10-01 组电池及电池系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100304206A1 (zh)
EP (1) EP2169760A4 (zh)
JP (1) JP5312768B2 (zh)
KR (1) KR20100020477A (zh)
CN (1) CN101675555B (zh)
WO (1) WO2008142811A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2704285B1 (en) 2011-04-25 2020-10-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack
DE102012204962A1 (de) 2012-03-28 2013-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit Lithium-Ionen-Batterie
WO2014136265A1 (ja) * 2013-03-08 2014-09-12 株式会社 東芝 電子機器およびシステム
EP2811548B1 (en) * 2013-06-07 2017-08-09 Autoliv Development AB Battery module disconnect arrangement
JP2015092444A (ja) * 2013-10-04 2015-05-14 Ｃｏｎｎｅｘｘ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社 ハイブリッド蓄電池、ならびにそれを利用するハイブリッド蓄電装置、発蓄電ユニット、電力網システムおよび走行体
US9559464B2 (en) * 2013-10-16 2017-01-31 Aleees Eco Ark (Cayman) Co. Ltd. Positive locking confirmation mechanism for battery contact of electric vehicle
WO2016006152A1 (ja) 2014-07-11 2016-01-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電池パック、及び、蓄電池パックの動作方法
JP6399095B2 (ja) * 2014-08-29 2018-10-03 株式会社村田製作所 非水電解質二次電池の制御方法
WO2017042931A1 (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社東芝 組電池及びそれを用いた電池パック
JP6606996B2 (ja) 2015-11-24 2019-11-20 株式会社Ｇｓユアサ 電池システム、二次電池の電池監視装置および二次電池の監視方法
JP6668944B2 (ja) * 2016-05-25 2020-03-18 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP6828296B2 (ja) * 2016-08-09 2021-02-10 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置および蓄電装置の充電制御方法
JP2019193324A (ja) * 2018-04-18 2019-10-31 オンキヨー株式会社 スイッチング電源
WO2020025024A1 (zh) * 2018-08-01 2020-02-06 南京德朔实业有限公司 骑乘式割草机及其限流保护方法
CN113594637A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组、装置、电池包以及电池模组的制造方法和设备
WO2022104547A1 (zh) 2020-11-17 2022-05-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、使用电池的装置、电池的制备方法和制备设备
CN113224815A (zh) * 2021-05-14 2021-08-06 湖北三宁化工股份有限公司 一种直流屏蓄电池放电装置及方法
CN116438697A (zh) 2021-07-30 2023-07-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池组、电池包和用电装置
KR20230078129A (ko) 2021-11-26 2023-06-02 (주)노고단 개인이동수단용 배터리팩

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004342580A (ja) * 2003-04-21 2004-12-02 Makita Corp 組電池及び電池パック

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3349321B2 (ja) 1995-12-27 2002-11-25 三洋電機株式会社 組電池
US6150795A (en) * 1999-11-05 2000-11-21 Power Designers, Llc Modular battery charge equalizers and method of control
JP3546856B2 (ja) * 2001-04-25 2004-07-28 松下電器産業株式会社 電池パック及び電池パックの故障診断方法
JP2003102132A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Nisshinbo Ind Inc 蓄電電源装置及びその充電制御方法
KR20040047856A (ko) * 2001-09-26 2004-06-05 에비오닉스, 인크. 재충전 및 재보급 가능한 금속 에어 전기화학 전지
JP3809549B2 (ja) * 2001-11-22 2006-08-16 株式会社日立製作所 電源装置と分散型電源システムおよびこれを搭載した電気自動車
JP2005160233A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Makita Corp 組電池及び電池パック
US7382110B2 (en) * 2004-04-23 2008-06-03 Sony Corporation Method of charging secondary battery, method of calculating remaining capacity rate of secondary battery, and battery pack
US20070029124A1 (en) * 2005-06-02 2007-02-08 Sankar Dasgupta Battery powered vehicle overvoltage protection circuitry
JP2007028746A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
TW200810186A (en) * 2006-08-01 2008-02-16 Aeneas Energy Technology Co Ltd Method for charging batteries

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004342580A (ja) * 2003-04-21 2004-12-02 Makita Corp 組電池及び電池パック

Also Published As

Publication number Publication date
US20100304206A1 (en) 2010-12-02
JP2009004349A (ja) 2009-01-08
WO2008142811A1 (ja) 2008-11-27
KR20100020477A (ko) 2010-02-22
JP5312768B2 (ja) 2013-10-09
EP2169760A1 (en) 2010-03-31
EP2169760A4 (en) 2011-04-27
CN101675555A (zh) 2010-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101675555B (zh) 组电池及电池系统
CN101803144B (zh) 电源系统
EP2195902B1 (en) Circuit arrangement with multiple batteries
CN101611525B (zh) 充电系统、充电装置以及电池组件
CN101796704A (zh) 组电池以及电池系统
EP2645527A1 (en) Battery pack
WO2009128079A1 (en) Method and apparatus of performance balancing of battery cells
US20110227536A1 (en) Battery with universal charging input
WO2011034201A1 (en) Battery pack and power tool using the same
US20110101919A1 (en) Lithium ion battery pack
CN101809804A (zh) 电源系统以及电池集合体的控制方法
US20120256583A1 (en) Low Cost Fast Charger with Internal Accumulator and Method
JP5508771B2 (ja) 組電池、及び電池システム
EP0466496A2 (en) Battery chargers for secondary cells or batteries, which control the thermo response of the charge acceptor
CN104272497B (zh) 具有锂离子电池组的车辆
TWI801484B (zh) 鋰離子電池系統與功率控制系統
CN116826209A (zh) 获取电池包内电池连接的方法、系统、存储介质及设备
CN116981592A (zh) 电池平衡锂离子电池的电气串联串的方法及其系统
Župa et al. Charging module for newest types of rechargeable batteries LiFePO 4
CN212969123U (zh) 充电系统
CN107978810A (zh) 一种牵引蓄电池包
Hnatova et al. Вattery management system
van Schalkwijk et al. Integration of battery packs and charging options
KR19980020152A (ko) 충전전류의 경로제어를 통한 전지 과충전 방지 충전방법
JPH06233469A (ja) 電池パックの充電装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120912

Termination date: 20131001