CN102823054A - 中古二次电池的挑选方法、重建电池组、使用了该重建电池组的车辆及电池使用设备、以及重建电池组的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种恰当的中古二次电池的挑选方法、使用了以该挑选方法挑选出的特性一致的中古二次电池的重建电池组、使用了该重建电池组的车辆和电池使用设备、以及使用中古二次电池制造各电池的特性一致的重建电池组的制造方法。本发明的中古二次电池的挑选方法包括电阻测定步骤(S2),针对使用期间的电池电阻(BRD)的特性呈现浴盆状的电池(1)测定其电池电阻(BRD);和电阻判别步骤(S4),判别电池(1)的电池电阻(BRD)是大于期间阈值(Rp)还是小于期间阈值(Rp),所述期间阈值(Rp)是用于识别电池(1)是处于初期高电阻期间(A)或者终期高电阻期间(C)、还是处于中期低电阻期间(B)的阈值。

Description

中古二次电池的挑选方法、重建电池组、使用了该重建电池组的车辆及电池使用设备、以及重建电池组的制造方法
技术领域
本发明涉及已被使用过的中古二次电池的挑选方法、使用了由该挑选方法挑选出的中古二次电池的重建电池组、使用了该重建电池组的车辆及电池使用设备。另外,涉及使用了中古二次电池的重建电池组的制造方法。
背景技术
通过最近的研究开发,混合动力汽车、电动汽车得到了实用化。在这样的汽车用的二次电池,使用了镍氢二次电池、锂离子二次电池等高容量高输出的二次电池(以下,也简称为电池)。
可是,当正视使用这样的二次电池时,由于车的废弃、电池(组合电池)的更换等,会产生大量的中古二次电池。然而,尽管在该中古二次电池中包括发生故障、特性不良或已到使用寿命的电池,但是估计也包括很多还能够使用的电池。因此,从环境上的要求和伴随电池制造的资源、能量的有效利用的观点等出发,也要求恰当地再使用中古二次电池。另外,也考虑如下情况:当在组合电池中除去有故障或已大幅劣化的特定的电池而代替它们来补充其他的电池时,不使用新电池而使用中古二次电池。
发明内容
发明要解决的问题
然而,能预料到:即使是还能够使用的电池,各种中古二次电池从被制造出来到作为中古品被收集为止的期间内,也会经由各种各样的履历。虽然电池的特性在制造时也存在不匀(离差),但因之后的使用经历(例如,使用年数和/或使用方式(是否多使其流动大电流来进行充电、放电,是否为寒冷地和/或酷暑地等热的环境))不同,特性及劣化程度大不相同。
另一方面,在用于汽车等时,很少单独使用电池,针对中古二次电池,多数情况下也是集合多个(例如12个)来重构(重建)电池组(小的电池组),进而,使用多个该电池组来重构(重建)组合电池(大的电池组),将该组合电池搭载于汽车来使用。
然而,在集合相同型号的中古二次电池作为电池组的情况下,当使用过的中古二次电池彼此的特性和/或劣化程度不同时,充电和/或放电时,电池彼此或电池组彼此之间的性能不同,会无法进行恰当的充放电,或根据情况的不同,有可能导致被诊断为电池故障。或者,尽管形成(重建)了电池组,但一部分电池也有可能很快到了使用寿命,重建的电池组自身也有可能很快变为不能使用。
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供一种恰当的中古二次电池的挑选方法。另外,提供一种使用了由该挑选方法挑选出的特性一致的中古二次电池的重建电池组。进而,提供了一种使用了该重建电池组的车辆及电池使用设备。另外,提供一种制造重建电池组的制造方法,该重建电池组使用中古二次电池并且各电池的特性一致。
用于解决问题的手段
(1)用于解决上述问题的本发明的一种方式是中古二次电池的挑选方法,所述挑选方法是关于已被使用过并具有如下特性的二次电池的挑选方法,所述二次电池具有的特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池的挑选方法包括:电阻测定步骤,测定所述中古二次电池的电池电阻;和电阻判别步骤,判别所述中古二次电池的电池电阻是大于期间阈值、还是小于期间阈值,所述期间阈值是用于识别所述中古二次电池是处于所述初期高电阻期间或者所述终期高电阻期间、还是处于所述中期低电阻期间的阈值。
对于用于汽车等的高容量高输出的Ni-MH二次电池、锂离子二次电池等电池,已知:当观察使用了该电池的情况下的电池电阻(通过DC-IR法或AC-IR法得到的电池电阻)的历时变化时,则呈现浴盆曲线。
即,在初期阶段,电池电阻较高,随着使用时间的经过,电池电阻减少。例如对于用于汽车的二次电池,该期间由使用(运行)状况决定,会持续数月~2年左右。
在之后的中期阶段,电池电阻相对较低,即使经过使用时间也不发生变化而大致恒定。例如对于用于汽车的二次电池,该期间会持续5~10年左右。
进而,在之后的终期阶段,电池电阻随使用时间而增加,电池电阻变得较高。例如对于用于汽车的二次电池,该期间会持续1、2年左右。之后,当电池电阻超过容许最大电阻值时,则电池到达使用寿命。
对此,在上述的挑选方法中,针对具有上述特性的中古二次电池,在电阻判别步骤中,使用中古二次电池的电池电阻,挑选该判断对象的中古二次电池是处于电池电阻高的初期高电阻期间(以下,也称为A期间)或者终期高电阻期间(以下,也称为C期间)的电池、还是处于电池电阻低的中期低电阻期间(以下,也称为B期间)的电池。由此,能够容易且恰当地将中古二次电池挑选为是处于初期高电阻期间或者终期高电阻期间的电池、还是处于中期低电阻期间的电池。
此外,作为挑选中使用的二次电池的电池电阻,列举出通过DC-IR法测得的电池的直流电阻和通过AC-IR法测得的电池的交流电阻。
另外,作为设定的期间阈值,例如列举出比使用最初的电池能够取得的电池电阻的最小值低、且中期低电阻值期间的电池能够取得的电池电阻的最大值以上的值。
(2)进一步,作为上述的中古二次电池的挑选方法,可以包括期间判别步骤,在所述期间判别步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值大的中古二次电池,基于该中古二次电池的使用履历信息,判别该中古二次电池是属于所述初期高电阻期间、还是属于所述终期高电阻期间。
在该中古二次电池的挑选方法中,针对电池电阻比期间阈值大的电池、也即是处于初期高电阻期间(A期间)或终期高电阻期间(C期间)的中古二次电池,在期间判别步骤中,基于该中古二次电池的使用履历信息,判别该中古二次电池是属于初期高电阻期间(A期间)、还是属于终期高电阻期间(C期间)。
由此,针对具有上述特性的中古二次电池,能够恰当地识别该中古二次电池处于3个期间中的哪一个期间(阶段),能够恰当地进行再使用或废弃等处理。
另外,在集合多个中古二次电池来重构电池组的情况下,也能够集合阶段(期间)相同的中古二次电池来构成电池组,防止因电池之间的特性离差而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良,能够构成特性稳定的电池组。
此外,作为使用履历信息,可列举出电池的制造年月日、电池的使用开始年月日、电池的使用期间、电池的工作时间(实际使用时间)等。
进而,作为中古二次电池的使用履历信息,在该中古二次电池为汽车用电池的情况下,也可以使用电池被使用的期间中的汽车的行驶距离。
(3)进一步,作为上述的中古二次电池的挑选方法,可以包括电阻分级步骤,在所述电阻分级步骤中,根据电池电阻的大小,将所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池进一步分为多个等级。
即使是属于相同的中期低电阻期间(B期间)的中古二次电池,电池电阻的值也存在离差(不匀)。
对此,在该电池的挑选方法中,在为电池电阻比期间阈值小的中古二次电池的情况下,也即是在该中古二次电池属于中期低电阻期间(B期间)的情况下,在电阻分级步骤中,进一步根据电池电阻的大小进行分级。由此,针对属于中期低电阻期间的中古二次电池,能够进行更加精细的分级,能够分别集合更具相似的特性的中古二次电池。
(4)进一步,作为上述的中古二次电池的挑选方法可以为,所述中古二次电池在其能够使用的温度范围内具有以下特性:电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻的变化小;在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,所述中古二次电池的挑选方法还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值小、或者通过所述电阻分级步骤进行了分级的中古二次电池,基于放电时间的长度来将该中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压开始使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围。
在该电池的挑选方法中,针对B期间、或者通过电阻分级步骤进行了分级的中古二次电池,基于放电时间的长度来将该中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在电池的直流电阻比高温区域高些的中间温度区域的环境下使该中古二次电池以恒定电力放电或以恒定电流放电时的、直到达到放电结束电压为止的时间的长度。
因此,能够恰当地检测在电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)的测定中不可知的、温度较低的中间温度区域的环境下的电池特性的差异,能够将各电池分级。因此,针对中古二次电池,能够进行更加精细的分级,能够分别集合彼此更具相似特性的中古二次电池。
特别是,能够通过分级来分别集合温度较低、电池的直流电阻稍高的中间温度区域的环境下的特性相似的电池。这样,能够在温度较低的中间温度区域的环境下的电池的实际使用中,不容易出现电池彼此的特性的差异,能够容易构成特性稳定的电池组和将其组合而成的组合电池(大的电池组)。
此外,在将-30℃~60℃左右的温度范围作为使用温度区域的镍氢二次电池或锂(Li)离子二次电池中,作为中间温度区域,大致相当于-20℃~10℃的范围。另外,在该情况下,低温区域相当于-30℃~-20℃的范围,高温区域相当于10℃~60℃的范围。另外,与高温区域相比,在低温区域中,直流电阻为3倍以上的值。
另外,作为放电开始电压,在将从容许最小电压到容许最大电压为止的容许电压范围5等分后的5个范围中,选择最高的范围即上侧1/5的高电压范围内的适当的电压值即可。因为通过从接近于容许最大电压(满充电(SOC:100%)的电压)的值开始放电,能够在放电时间反映充电量较多的状态的电池的特性。因此,作为放电开始电压,尤其优选为容许最大电压(满充电(SOC:100%))的电压值。
另外,作为放电结束电压,在将从容许最小电压到容许最大电压为止的容许电压范围5等分后的5个范围中,选择最低的范围即下侧1/5的低电压范围内的适当的电压值即可。因为通过使电池放电至接近于容许最小电压(全放电(SOC:0%)的电压)的值,能够在放电时间反映充电量较低的状态的电池的特性。因此,作为放电结束电压,尤其优选为容许最大电压(全放电(SOC:0%))的电压值。
进一步,作为恒定电力放电或者恒定电流放电时流动的电流的大小,在实际使用电池时流动的电流的范围内、例如车载电池的情况下,可以为在车载情况下能够流动的最大的电流以下。进一步,优选为10C以下。当流动大电流时,则由于放电在短时间内结束,所以放电时间的测量精度会降低,难以进行恰当的比较。另外是因为:为了以大电流放电而产生的由电解液电阻导致的电压下降的影响较大,难以把握因电池电极的特性的劣化引起的放电时间的变化。
因此,作为上述的任一中古二次电池的挑选方法,优选包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,基于放电时间的长度,进一步将所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池分为多个等级,所述放电时间的长度是在10℃~-20℃的环境下从满充电的状态开始以10C以下的电流使所述中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电时直到达到容许最小电压为止的时间的长度。
而且,在该挑选方法中,放电中变化的电压的范围大。因此,能够显著地呈现由电池特性的差异而导致的放电时间的差异,能够更加恰当地将各电池分级。
(5)进一步,本发明为一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池都是通过上述构成(1)所述的中古二次电池的挑选方法挑选出的处于所述中期低电阻期间的中古二次电池。
在该重建电池组中,使用通过挑选而处于中期低电阻期间(B期间)的电池。因此,电池组所使用的电池之间的特性的不匀少,能够防止因电池之间的特性不匀导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池,所以也能够做成即使使用、各电池的特性变化也少的具有稳定特性的重建电池组。
另外,由于C期间的电池没有混入,所以能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到使用寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
此外,对于重建电池组,除了集合多个电池做成电池组之外,还包括组合多个这样的电池组而形成的组合电池(大的组电池)。
(6)进一步,本发明可以为一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池都是通过上述构成(2)所述的中古二次电池的挑选方法挑选出的处于所述初期高电阻期间的中古二次电池。
在该重建电池组中,使用通过挑选而处于初期高电阻期间(A期间)的电池。因此,电池组所使用的电池之间的特性的不匀少,能够做成防止了因电池之间的特性不匀导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良的重建电池组。
另外,由于C期间的电池没有混入,所以也能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
进而,由于集合剩余寿命长的A期间的电池,所以能够长期使用该重建电池组。
(7)而且,本发明可以为一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池都是属于通过权利要求3所述的中古二次电池的挑选方法的所述电阻分级步骤分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池。
在该重建电池组中,针对通过挑选而处于中期低电阻期间(B期间)的电池,进一步根据电池电阻分为多个等级,使用属于其中一个等级或相邻的一部分等级的电池。因此,电池组所使用的电池之间的特性不匀进一步变小,能够防止因电池之间的特性偏差而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用B期间的电池,所以能够做即使使用、各电池的特性变化也较少的具有稳定特性的重建电池组。
另外,由于C期间的电池没有混入,所以也能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到使用寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
(8)或者,本发明可以为一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池都是属于通过权利要求4所述的中古二次电池的挑选方法的所述放电时间分级步骤分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池。
在该重建电池组中,对通过挑选而处于中期低电阻期间(B期间)的电池、或以根据电池电阻进一步进行了分级的电池,进一步根据放电时间分为多个等级,使用属于其中一个等级或相邻的一部分等级的电池。因此,能够使电池组所使用的电池之间的、通过电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)无法检测的电池的特性一致,能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。特别是在温度较低的中间温度区域,不容易出现特性的差异,能够做成特性一致的重建电池组。而且,由于使用了B期间的电池,所以能够做成即使使用、各电池的特性变化也较少的具有稳定特性的重建电池组。
另外,由于C期间的电池没有混入,所以也能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到使用寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
(9)或者,本发明用于解决上述问题的其他方式是一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述中古二次电池都属于所述中期低电阻期间。
该重建电池组是集合属于中期低电阻期间(B期间)的中古二次电池而成的。因此,电池组所使用的电池之间的特性不匀少,能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池,所以能够做成所以即使使用、各电池的特性变化也较少的具有稳定特性的重建电池组。
相反,由于C期间的电池没有混入,所以也能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到使用寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
(10)进一步,本发明用于解决上述问题的其他方式是一种车辆,该车辆搭载有上述的任一重建电池组,将该重建电池组的电能用于动力源的全部或一部分。
由于该车辆搭载有上述的重建电池组,所以与使用新电池的情况相比,能够使价格便宜,并能够有效利用中古的电池。
此外,作为车辆,列举有例如电动汽车、插电式混合动力车、混合动力车、混合动力铁路车辆、电动叉车、电动轮椅、电动辅助自行车、电动小型摩托车等。
(11)进一步,用于解决上述问题的其他方式是一种电池使用设备,搭载有上述的任一重建电池组,将该重建电池组用作能量源的至少1个。
由于该电池使用设备搭载上述的重建电池组,所以与使用了新电池的情况相比,能够使价格便宜,并能够有效利用中古的电池。
此外,作为电池使用设备,列举有例如个人计算机、手机、电池驱动的电动工具和无停电电源装置等、以电池来驱动的各种家电产品、办公设备、产业设备等。
(12)进一步,本发明用于解决上述问题的其他方式是重建电池组的制造方法,所述重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,所述重建电池组的制造方法包括:电阻判别步骤,判别所述中古二次电池的电池电阻是大于期间阈值、还是小于期间阈值,所述期间阈值是用于识别所述中古二次电池是处于所述初期高电阻期间或者所述终期高电阻期间、还是处于所述中期低电阻期间的阈值;和第1类型重构步骤,集合所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池来重构电池组。
在该重建电池组的制造方法中,在第1类型重构步骤中,集合属于中期低电阻期间(B期间)的中古二次电池来重构重建电池组。
因此,在重建电池组所使用的电池之间的特性不匀少,能够制造防止了在电池组中因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良的重建电池组。
而且,由于使用了B期间的电池,所以能够制造即使使用、各电池的特性变化也较少的具有稳定特性的重建电池组。因此,彼此具有相似的特性,也难以产生电池电阻的变化,能够制造特性稳定的重建电池组。
另外,由于C期间的电池没有混入,所以也能够防止重建电池组内的电池的一部分快速达到使用寿命而使重建电池组快速不能使用的不良。
(13)进一步,作为上述的重建电池组的制造方法可以为,还包括电阻分级步骤,在所述电阻分级步骤中,对于所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池,根据电池电阻的大小,将该中古二次电池分为多个等级,并且,代替所述第1类型重构步骤而包括第2类型重构步骤,在所述第2类型重构步骤中,集合属于根据所述电池电阻分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
在该重建电池组的制造方法中,针对电池电阻比期间阈值小的中古二次电池、也即是属于中期低电阻期间(B期间)的中古二次电池,在电阻分级步骤中进一步根据电池电阻的大小分为多个等级。然后,集合属于进一步分级后的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的电池来制造重建电池组。因此,电池组所使用的电池之间的特性不匀进一步减少,尤其能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池,所以能够制造即使使用、各电池的特性变化也较少的具有稳定的特性的重建电池组。
(14)进一步,作为上述的任一项所记载的重建电池组的制造方法可以为,所述中古二次电池在其能够使用的温度范围内具有以下特性:电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻的变化小;在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,所述重建电池组的制造方法还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值小、或者通过所述电阻分级步骤进行了分级的所述中古二次电池,基于放电时间的长度来将该中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压开始使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围,并且,代替所述第1类型重构步骤或者所述第2类型重构步骤而包括第3类型重构步骤,在所述第3类型重构步骤中,集合属于根据所述放电时间的长度分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
在该重建电池组的制造方法中,通过放电时间分级步骤,针对B期间的中古二次电池或者进一步根据电池电阻进行了分级的中古二次电池,基于放电时间的长度来进一步分为多个等级,集合属于其中的一个等级或者相邻的一部分等级的电池来制造重建电池组。因此,能够将根据电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)不可知的、中间温度区域的环境下的电池特性的差异进行恰当地分级,能够集合更具相似特性的中古二次电池来制造重建电池组。特别是,由于能够使用温度较低的中间温度区域的环境下的特性相似的电池,所以能够制造在中间温度区域的环境下的重建电池组的实际使用中不容易出现各电池的特性差异的可稳定使用的电池组。
此外,作为上述的重建电池组的制造方法,尤其优选还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值小或者通过所述电阻分级步骤进行了分级的所述中古二次电池,基于放电时间的长度将该中古二次电池分为多个等级,所述放电时间的长度是在10℃~-20℃的环境下从满充电的状态开始以10C以下的电流使所述中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到容许最小电压为止的时间的长度;并且,代替所述第1类型重构步骤或所述第2类型重构步骤所述而包括第3类型重构步骤,在所述第3类型重构步骤中,集合属于根据所述放电时间的长度分出的多个等级中的一个等级或相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
在该制造方法中,在放电时间分级步骤中,放电中变化的电压的范围大。因此,能够显著地呈现由电池特性的差异引起的放电时间的差异,能够更恰当地将各电池分级。
此外,也能够不进行将中古二次电池的电池电阻与期间阈值比较来挑选电池而采用以下的挑选方法。即,作为已被使用过的中古二次电池的挑选方法,也优选:所述中古二次电池在其能够使用温度范围内具有如下特性:电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻变化小;在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,所述中古二次电池的挑选方法还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述中古二次电池,基于放电时间的长度进一步将该中古二次电池分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围容许是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围。
在该中古二次电池的挑选方法中,基于放电时间的长度将中古二次电池分为多个等级,所述放电时间的长度是在中间温度区域的环境下使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电时的时间的长度。因此,能够恰当地检测通过常温下的电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)不可知的、温度较低的中间温度区域的环境下的电池特性的差异,能够将各电池分为多个等级。这样,能够准确地集合具有相似特性的中古二次电池。特别是,在较低的温度下电池的直流电阻稍高的中间温度区域的环境下使用电池时,由于能够挑选特性相似的电池,所以在该中间温度区域的环境下实际使用电池时,不容易出现电池特性的差异,能够容易构成特性稳定的电池集合体(小的电池组)和组合该电池集合体而成的组合电池(大的电池组)等电池组。
特别是,作为已被使用的中古二次电池的挑选方法,优选包括基于放电时间的长度将所述中古二手电池分为多个等级的放电时间分级步骤,所述放电时间的长度是在10℃~-20℃的环境下从满充电的状态开始以10C以下的电流使所述二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电时直到达到容许最小电压为止的时间的长度。
在该中古二次电池的挑选方法中,基于在温度较低的环境下以恒定电力放电或者以恒定电流放电时的、从满充电状态直到达到容许最小电压为止的放电时间的长度,将中古二次电池分为多个等级。因此,能够恰当地检测通过常温下的电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)不可知的、温度较低的环境下的电池特性的差异来将各电池分级。这样,能够准确地集合相似特性的中古二次电池。特别是在温度较低的环境下使用电池时,由于能够挑选特性相似的电池,所以在这样的环境下实际使用电池时,能够容易构成不容易出现特性的差异的特性稳定的电池组和组合该电池组而成的组合电池(大的电池组)。
而且,在该挑选方法中,放电中变化的电压的范围大。因此,能够显著地呈现由电池特性的差异引起的放电时间的差异,能够更恰当地将各电池分级。
进一步,作为集合多个已被使用过的中古二次电池重构而成的重建电池组,也优选所述中古二次电池都是属于通过以上2项所记载的中古二次电池的挑选方法中的所述放电时间分级步骤所分出的多个等级中的一个等级或相邻的一部分等级的电池。
通过挑选,该重建电池组使用了在温度较低的中间温度区域的环境下的特性一致的中古二次电池。因此,电池组所使用的电池之间的、通过电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)无法检测的电池的特性也变得一致,能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。特别是能够成为在温度较低的中间温度区域中不容易出现特性的差异的能够稳定使用的电池组。
进一步,作为集合多个已被使用过的中古二次电池重构而成的重建电池组的制造方法也优选,所述中古二次电池在其能够使用的温度范围内具有以下特性:电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻的变化小;在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,所述制造方法还包括:放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,基于放电时间的长度将所述中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压开始使所述中古二次电池以恒定电力放电或以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围;和第4类型重构步骤,集合属于根据所述放电时间分出的多个等级中的一个等级或相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
在该重建电池组的制造方法中,通过放电时间分级步骤,基于放电时间的长度将中古二次电池分为多个等级,集合属于其中的一个等级或相邻的一部分等级的电池来制造重建电池组。因此,能够恰当地对根据电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)不可知的、中间温度区域的环境下的电池特性的差异进行分级,能够制造集合了相似特性的中古二次电池的重建电池组。特别是,由于能够使用温度较低的中间温度区域的环境下的特性相似的电池,所以能够制造在中间温度区域的环境下的重建电池组的实际使用中不容易出现各电池的特性差异的能够稳定使用的电池组。
特别是,作为集合多个已被使用过的中古二次电池重构而成的重建电池组的制造方法,优选包括:低温放电时间分级步骤,基于放电时间的长度将所述中古二次电池分为多个等级,所述放电时间的长度是在10℃~-20℃的环境下从满充电的状态以10C以下的电流使该中古二次电池以恒定电力放电或以恒定电流放电时的、直到达到容许最小电压为止的时间的长度;和第4类型重构步骤,在所述第4类型重构步骤中,集合属于根据所述放电时间分出的一个等级的中古二次电池来重构电池组。
在该中古二次电池的挑选方法中,基于在温度较低的环境下使中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电时的、从满充电状态到达到容许最小电压为止的放电时间的长度,将中古二次电池分为多个等级。因此,能够恰当地检测根据常温下的电池电阻(DC-IR法、AC-IR法)不可知的、温度较低的环境下的电池特性的差异来将各电池分级。这样,能够准确地集合相似特性的中古二次电池。特别是,在温度较低的环境下使用电池时,由于能够挑选特性相似的电池,所以能够容易构成在这样的环境下的电池的实际使用中不容易出现特性差异的特性稳定的电池组和组合该电池组而成的组合电池(大的电池组)。
而且,在该挑选方法中,放电中变化的电压的范围大。因此,能够显著地呈现由电池特性的差异引起的放电时间的差异,能够更恰当地将各电池分级。
附图说明
图1是表示从中古电池集合体到得到中古二次电池、将重建的组合电池搭载于车辆为止的流程的说明图。
图2是表示电池电阻(DC-IR法)相对于使用时间的经过的变化的图。
图3是表示实施方式1的电池的挑选以及电池集合体和组合电池的制造的流程的流程图。
图4是表示搭载有重建组合电池的车辆的说明图。
图5是表示实施方式2的电池的挑选以及电池集合体和组合电池的制造的流程的流程图。
图6是表示实施方式3的电池的挑选以及电池集合体和组合电池的制造的流程的流程图。
图7是表示电池温度与电池的直流电阻的关系的图。
图8是改变电池温度而测定使电池以恒定电力从满充电的状态放电到容许最小电压时的电池电压的变化的情况下的图。
图9是表示实施方式4的电池的挑选以及电池集合体和组合电池的制造的流程的流程图。
图10是表示搭载有重建电池集合体的冲击设备(impact driver)的说明图。
标号说明
1电池(中古二次电池);11、12、13、14、15挑选(分级)后的电池;21、121、221、221A、221B、221C、321、321P、321Q、321R重建电池集合体(重建电池组);31、131、231、331重建组合电池(重建电池组);41、141、241、341车辆;42发动机;43前马达;44后马达;45车体;46电缆;47变换器;60冲击钻(电池使用设备);61电池组;62(冲击钻的)主体;63(主体的)底部;UBP中古电池集合体;UAB中古组合电池;UP能够使用期间;A A期间(初期高电阻期间:初期阶段);B B期间(中期低电阻期间:中期阶段);CC期间(终期高电阻期间:终期阶段);UT(电池的)使用时间;BRD电池电阻;Rmin(电池电阻的)容许最小电阻值;Rmax(电池电阻的)容许最大电阻值;Rp(电池电阻的)期间阈值;Ri初期电阻值;DR电阻不匀;BT电池温度;UT(电池的)能够使用的温度范围;H高温区域;M中间温度区域;L低温区域;Vst放电开始电压;Ved放电结束电压;Vmax容许最大电压;Vmin容许最小电压;BV电池电压;DT放电时间;△放电时间差;S、T B期间的电池;S2电阻测定步骤;S4电阻判别步骤;S12期间判别步骤;S31电阻分级步骤;S41放电时间分级步骤;S6、S7第1类型重构步骤;S32、S7第2类型重构步骤;S42、S7第3类型重构步骤、第4类型重构步骤。
具体实施方式
(实施方式1)
参照图1~图4说明本发明的第1实施方式。如图1的(f)栏所示,车载用的二次电池作为组合电池(中古组合电池)UAB而被搭载于车辆41加以使用。在这样的车辆41成为废车的情况下、将中古组合电池UAB更换为新的组合电池的情况下、对构成中古组合电池UAB的中古电池集合体UBP的一部进行了更换的情况下,会产生中古组合电池UAB或中古电池集合体UBP。
该中古组合电池UAB包括多个中古电池集合体UBP。另外,如图1的(a)栏所示,中古电池集合体UBP包括多个中古二次电池1(在图1中为6个)。有时该中古组合电池UAB或中古电池集合体UBP也还是(仍然)能够再循环,但有时构成中古电池集合体UBP的电池1的一部分会劣化等而导致不适于就那样地再利用。因此,如(b)栏所示,将中古电池集合体UBP拆开,分为一个个的电池1,挑选为能够再使用的电池11、由于劣化和/或缺不良等而无法再使用的电池10。进而,在本实施方式中,如后所述,在能够再使用的电池11中,还挑选出(分级出)使用程度为寿命中期程度的电池(后述的期间B的电池)12和除此之外的电池(后述的期间A和期间C的电池)13(参照(c)栏)。
进而,如(d)栏所示,在分级为电池12和电池13这两个等级的电池11中,集合作为一个等级的属于期间B的电池12,重构重建电池集合体21。进而,如(e)栏所示,集合重建电池集合体21,重构重建组合电池31,并将其搭载在车辆41上。
首先,说明本实施方式1的电池1。电池1是在金属电槽内1B中容纳有层叠形的发电元件1A的公知的Ni-氢二次电池(Ni-MH二次电池)。发电元件1A包含有未图示的正电极板、负电极板和介于它们之间的隔离物,并含浸有以氢氧化钾为主体的电解液1C。
该车载用的电池1具有其特性随着使用而变化的性质,概略示出如图2那样的所谓浴盆形的特性变化(电阻变化)。即,在观察通过DC-IR法测定出的成为电池的特性指标的电池的直流电阻(电池电阻)BRD相对电池1的使用时间的变化时,具有如图2那样变化的性质。具体地说,在使用开始时(使用时间0)附近,虽然电池电阻(初期电阻值Ri)比后述的容许最大电阻值Rmax低,但也为比较高的值。然而,在开始使用电池1后,电池电阻BRD逐渐减小。该期间根据电池1的使用条件等而不同,但大致为半年到2年左右。然后,为如下期间:以某种程度使用电池时,即使经过使用时间,电池电阻BRD也大致一定而不发生变化。该期间大致持续续5~10年左右。再然后,当过了该时期而使用电池1时,则电池电阻BRD随着使用时间而缓慢上升,终于,超过容许最大电阻值Rmax而到达使用极限(不能使用)。该期间概略持续1~2年左右。
此外,各电池1的特性存在不匀。因此,在图2中,例如使用时间X的时刻的电池电阻BRD的电阻不匀DR被表示为两个箭头的范围。
另外,电池电阻(DC-IR法)BRD的测定如下那样进行。
即,使电流值I以I=2C、4C、10C、20C的顺序变化来进行如下的充放电:期间T秒、电流值I的充电、停止;期间T秒、电流值I的放电、停止。作为期间T秒是从2至10秒中选择出的值,例如T=2秒。预先测定这样的充电或放电时的各电流值I的大小与此时的电池电压BV的关系,使横轴为电流值、纵轴作为电压,针对各电流值绘制与电压的关系。进而通过最小二乘法画出回归直线,得到该图形(直线)的斜率。根据欧姆定律,该斜率相当于电池的直流电阻(电池电阻)BRD。
然后,利用前述的特性来挑选电池1。参照图3和图2来说明本实施方式的挑选及重建电池集合体、重建组合电池的制造步骤。
首先,在图3的步骤S1中检查电池1的外观,除去存在不良(容器鼓起、凹下等变形和/或损伤、腐蚀等)的电池10。进而,针对剩余的各个电池1,通过上述的方法来测定电池电阻BRD(步骤S2)。接着,在步骤S3中,除去检测到短路、开路及其他异常值的电池10,具体地说,也除去电池电阻BRD小于容许最小电阻值Rmin、或超过容许最大电阻值Rmax的电池10。
进而,在步骤S4中,比较测得的电池电阻BRD与期间阈值Rp的大小。作为该期间阈值Rp,在考虑到各电池1的特性不匀之后,如图2所示,将其设为比使用最初的电池1能够取得的初期电阻值Ri的最小值低、且经过了使用时间UT的电池电阻BRD大致一定的时期的电池能够取得的电池电阻BRD的最大值(考虑了使用时间X的电阻不匀DR的电池电阻BRD的最大值)以上的值。
另外,如图2所示,通过与该期间阈值Rp的比较,在到达到电池的寿命为止的能够使用期间UP的中期,将电池电阻BRD比该期间阈值Rp低的期间设为中期低电阻值期间B(B期间)。另外,在使用时间UT短的能够使用期间UP的初期,将电池电阻BRD比该期间阈值Rp高的期间设为初期高电阻值期间A(A期间)。另外,在使用时间长的能够使用期间UP的终期,将电池电阻BRD比该期间阈值Rp高的期间设为终期高电阻值期间C(C期间)。
在之前所述的步骤S4中,通过电池电阻BRD与期间阈值Rp的比较,对电池1是B期间的电池12、还是除此之外的期间(A、C期间)的电池13进行挑选(分级)。即,在电池电阻BRD比期间阈值Rp大的情况下(“是”),前进至步骤S11,判断为该电池11是A期间或C期间的电池13。
另一方面,在电池电阻BRD比期间阈值Rp小的情况下(“否”),前进至步骤S5,判断为该电池11是B期间的电池12。这样,通过使用期间阈值Rp,能够针对中古二次电池1(11)容易且恰当地挑选处于初期高电阻期间(A期间)或终期高电阻期间(C期间)的电池13和处于中期低电阻期间(B期间)的电池12。
进而,在步骤S6中,集合被分类为B期间的电池12形成(重构)重建电池集合体21(参照图1(c)、(d))。这样,能够制造重建电池集合体21。
这样,该重建电池集合体21集合相同的B期间的电池12来重构。因此,各电池12的电池电阻BRD低,作为的重建电池集合体21的整体,也能够做成电池电阻低的电池集合体。
进而,所使用的电池12之间的特性不匀少,能够防止因所使用的电池12之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池12,所以能够做成即使使用、各电池12的特性变化也少的具有稳定的特性的重建电池集合体21。
相反,由于C期间的电池13没有混入,所以也能够防止重建电池集合体21内的电池的一部分快速到达使用寿命而使重建电池集合体21整体快速不能使用的不良。
该重建电池集合体21是重建电池组的1种(小的重建电池组)。
进而,前进至步骤S7,集合使用了电池12的重建电池集合体21,形成(重构)重建组合电池31(参照图1(e))。这样,能够制造重建组合电池31。该重建组合电池31是重建电池组的1种(大的重建电池组)。
在该情况下,在组合电池31中使用的电池12之间的特性不匀也少,能够防止因电池之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池(或重建电池集合体21)的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池12,所以能够做成即使使用、各电池12的特性变化也少的具有稳定的特性的重建组合电池31。
进而,前进至步骤S8,将重建组合电池31装入车辆41(参照图1(f))。这样,能够制造搭载有重建组合电池31(重建电池集合体21)的车辆41。如图4所示,该车辆41是并用发动机42、前马达43及后马达44来驱动的混合动力汽车。该车辆41具有车体45、发动机42、安装于该发动机42的前马达43、后马达44、电缆46和变换器。该车辆41还具有重建组合电池31,将该重建组合电池31产生的电能利用于前马达43及后马达44的驱动中。
由于该车辆41搭载有重建组合电池31(重建电池组),所以与使用了新电池(组合电池)的情况相比,在能够使价格便宜方面,能够有效利用中古二次电池1。
在本实施方式1中,步骤S2相当于电阻测定步骤,步骤S4相当于电阻判别步骤,步骤S6和S7相当于第1类型重构步骤。
(实施方式2)
接着,参照图1、图2、图5来说明第2实施方式。在之前所述的实施方式1中,针对B期间的电池12,按照步骤S5~S8,进行重建电池集合体21和重建组合电池31的制造,进而,进行向车辆41的搭载。另一方面,针对在步骤S4中为“是”、也即是电池电阻BRD比期间阈值Rp大的电池,前进至步骤S11,挑选为期间A或期间C的电池13,但在此之后什么都不做。
与此相对,在本实施方式2中,与实施方式1不同,也针对A、C期间的电池13,按照步骤S11~S18制造重建电池集合体121、重建组合电池131,进而进行向车辆141的搭载。
因此,以下,以与实施方式1不同的部分为中心进行说明,另一方面,对于与实施方式1同样的部分,省略或简略化说明。
在本实施方式2中,也针对与实施方式1同样的电池1进行重建。即,与实施方式1同样,在步骤S1中检查电池1的外观,除去存在不良的电池10。进而,测定电池电阻BRD(步骤S2),在步骤S3中,除去检测到异常值的电池10。
接着,在步骤S4中,比较测得的电池电阻BRD与期间阈值Rp的大小。在电池电阻BRD比期间阈值Rp小的情况下(“否”),前进至步骤S5,判断为该电池11是B期间的电池12。在此之后,与实施方式1的步骤S6~8同样,进行重建电池集合体21和重建组合电池31的制造,进而,进行向车辆41的搭载。
另一方面,在步骤S4中,在电池电阻BRD比期间阈值Rp大的情况下(“是”),前进至步骤S11,判断为该电池11是A期间或C期间的电池13。
然后,与实施方式1不同,前进至步骤S12,根据电池13的使用履历信息,判断其是否是A期间的电池。组合电池UAB所使用的电池1的制造和使用履历都受到管理。因此,针对各电池1(13),存在有从使用开始起的电池的工作时间(实际使用时间)等的使用履历信息。因此,使用电池13的使用履历信息中的使用时间UT来进行判断。具体地说,在电池13的使用时间UT在2年以下的情况下(“是”),前进至步骤S13,作为A期间的电池14。另一方面,在使用时间UT超过2年的情况下(“否”),前进至步骤S17,作为C期间的电池15。这样一来,将电池13分级为两个等级(电池14、15)。
对于在步骤S17被作为C期间的电池15,前进至步骤S18而作为电池被废弃,分解后作为原材料而被再利用。这是因为:由于临近使用寿命,估计电池电阻BRD会随着使用而增加,所以即使重建为电池集合体或组合电池,各电池快速到达使用寿命的可能性也较高,难以再利用。
另一方面,在步骤S14中,集合被分类为A期间的电池14来形成(重构)重建电池集合体121(参照图1(d))。这样,在该实施方式2中,也能够由A期间的电池14来制造重建电池集合体121。
在该重建电池集合体121中,通过挑选来使用被判断为处于A期间的电池14。因此,电池集合体121所使用的电池14之间的特性不匀少,能够做成防止了因电池之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良的重建电池集合体121。
另外,由于没有混入C期间的电池15,所以也能够防止重建电池集合体121内的电池的一部分快速到达使用寿命而使重建电池集合体快速成为不能使用的不良。
进而,由于集合剩余寿命长的A期间的电池14,所以能够长时间地使用该重建电池集合体。
进而,前进至步骤S15,集合使用了电池14的重建电池集合体121来形成(重构)重建组合电池131(参照图1(e))。这样,能够制造重建组合电池131。该重建组合电池131也是重建电池组的1种。
在该情况下,在组合电池131中使用的电池14之间的特性不匀也较少,能够防止因电池之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池(或重建电池集合体121)的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了A期间的电池14,所以能够做成即使使用、各电池14的特性变化也较少的具有稳定的特性的重建组合电池131。
进而,前进至步骤S16,将重建组合电池131装入车辆141(参照图1(f))。这样,能够制造搭载有重建组合电池131(重建电池集合体121)的车辆141。由于该车辆141除了组合电池131之外与车辆41是同样的,所以省略说明。
由于该车辆141搭载有重建组合电池131(重建电池组),所以与使用了新电池(组合电池)的情况相比,能够使价格便宜,还能够有效利用中古二次电池1。
在本实施方式2中,步骤S2相当于电阻测定步骤,步骤S4相当于电阻判别步骤,步骤S6、S7相当于第1类型重构步骤,除此之外,步骤S12相当于期间判别步骤。
(实施方式3)
接着,参照图1、图2、图6说明第3实施方式。在之前所述的实施方式1(参照图3)中,针对B期间的电池12,按照步骤S5~S8,进行重建电池集合体21和重建组合电池31的制造,进而,进行向车辆41的搭载。
与此相对,在本实施方式3中,通过步骤S4、S5挑选出B期间的电池12后,进而,对该电池12利用电池电阻BRD进一步进行分级。然后,进行重建电池集合体221和重建组合电池231的制造,进而,进行向车辆241的搭载。
因此,以下,以与实施方式1不同的部分为中心来进行说明,另一方面,针对与实施方式1同样的部分,省略或简略化说明。
在本实施方式3中,针对与实施方式1同样的电池1进行重建。即,与实施方式1同样,在步骤S1中检查电池1的外观,除去存在不良的电池10。进而,测定电池电阻BRD(步骤S2),在步骤S3中,除去检测到异常值的电池10。
接着,在步骤S4中,比较测得的电池电阻BRD与期间阈值Rp的大小。在电池电阻BRD比期间阈值Rp小的情况下(“否”),前进至步骤S5,判断为该电池11是B期间的电池12。
然后,与实施方式1不同,前进至步骤S31,将B期间的电池12以电池电阻BRD的大小来进行分级(例如,以电池电阻BRD从小到大的顺序分级为电池12A、12B、12C这三个等级)。就B期间的电池12而言,在图2中以两个箭头示出了使用时间X的电池12的电阻不匀DR的范围。这样关于电池电阻BRD,B期间的电池12具有不匀DR,所以通过根据电池电阻BRD的大小将各电池12分级为多个等级(在本例中为三个等级),能够进一步分类为电池电阻BRD相互相似的电池12A等。
接着,在步骤S32中,集合分级为三个等级的电池中的属于一个等级的电池(例如电池12A),形成重建电池集合体221(221A、221B、221C)(参照图1(d))。因此,电池集合体所使用的电池之间的特性不匀进一步减少,能够防止因电池之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用了B期间的电池,所以能够做成即使使用、各电池的特性变化也少的特性稳定的重建电池集合体221。
在一个等级的能够组合的电池的数量不足的情况下,也可以组合相邻等级的电池、例如组合电池12A和电池12B、或电池12B和电池12C来构成重建电池集合体。
然后,前进至步骤S7,与实施方式1同样,使用该重建电池集合体221来形成重建组合电池231(参照图1(e))。
对于该组合电池231,其所使用的电池之间的特性不匀少,能够防止因电池之间的电阻不匀DR而导致的对一部分电池(或重建电池集合体221)的过电压和/或过充电等的不良。
进而,与实施方式1同样,在步骤S8中,将重建组合电池231装入车辆241(参照图1(f))。这样,能够制造搭载有重建组合电池231(重建电池集合体221)的车辆241。该车辆241除了组合电池231以外与车辆41是同样的,因此省略说明。
由于该车辆241搭载有重建组合电池231(重建电池组),所以与使用了新电池(组合电池)的情况相比,能够使价格便宜,还能够有效利用中古二次电池1。
在本实施方式3中,步骤S2相当于电阻测定步骤,步骤S4相当于电阻判别步骤,步骤S31相当于电阻分级步骤,步骤S32、S7相当于第2类型重构步骤。
(实施方式4)
接着,参照图1、图2、图7~图9说明第4实施方式。在之前所述的实施方式1(参照图3)中,针对B期间的电池12,按照步骤S5~S8,进行重建电池集合体21和重建组合电池31的制造,进而,进行向车辆41的搭载。
另外,在实施方式3中,在步骤S4、S5挑选出B期间的电池12之后,进而,针对该电池12,利用电池电阻BRD进行进一步分级。然后,进行重建电池集合体221和重建组合电池231的制造,进而,进行向车辆241的搭载。
与此相对,在本实施方式4中,与实施方式3同样,在步骤S4、S5挑选出B期间的电池12之后,进而,对该电池12进行进一步分级。但是,在实施方式3中,利用电池电阻BRD的大小来分级,而本实施方式4取而代之利用电池的放电时间DT来分级。
因此,以下,以与实施方式1、3不同的部分为中心来进行说明,另一方面,针对与实施方式1、3同样的部分,省略或简略化说明。
首先,参照图7来说明电池1(12)的电池温度BT与电池电阻BRD的关系(电池电阻BRD的温度特性)。根据该图7的坐标图可知,作为车载用的镍氢电池的电池1能够在可温度范围UT(电池1为-30~60℃)内使用。
在该范围中,在从稍微低于常温(20℃)的程度(10℃)到60℃左右为止的温度区域(后述的高温区域H)中,与比该温度区域低的低温区域相比,电池1的电池电阻BRD(电池的内部电阻)变低。这是因为在电池1中发生了充分的电池反应。另外,在该温度域中,即使电池温度BT发生变化,电池电阻BRD的变动也小,但随着电池温度BT增高,呈现电池电阻BTD直线下降的趋势。
另一方面,当电池温度BT为-20℃以下的温度范围(后述的低温区域L)例如-30℃时,由于电解液电阻的上升,电池电阻BRD成为高温区域H的电池电阻BRD的3倍以上(在本例中为5倍以上)的大小。进而,随着电池温度BT的下降,电池电阻BRD具有急剧增大的特性。
另外,在它们之间的10℃~-20℃的温度范围(后述的中间温度区域M)中,电池温度BT越低,电池电阻BRD就越加速变大。
因此,如图7所示,将该电池1中的电池电阻BRD随着温度升高而直线下降的10~60℃的温度区域设为高温区域H。另外,将-20℃以下(-30~-20℃)的温度区域设为低温区域L。进而,将它们之间的-20~+10℃的温度区域设为中间温度区域M。
在-30℃以下,电池1的电解液的电阻变高而难以使用。另外,当超过60℃时,则充电变得困难而同样难以使用。
进而,在该电池1(12)为满充电状态(SOC100%:电池电压BV=容许最大电压Vmax)之后,通过充放电装置,以最大10C的恒定电力使之放电,观察到电池的端子间电压(电池电压BV)成为容许最小电压Vmin(SOC0%)为止的电池电压BV的时间变化,则如图8所示。如能够根据该图8容易理解的那样,可知:放电时间DT与电池电压BV的关系很大程度地依赖于电池温度BT,该电池温度BT越低,电池电压BV的下降越显著,也即是电池电压BV在短时间内下降。
进而,如该图8的虚线和实线所示,即使在使用了处于相同的B期间的电池12(用记号S和T表示)的情况下,也因电池的电阻不匀DR而如实线(电池T)和虚线(电池S)所示那样,有时放电时间DT和电池电压BV的关系会产生差异。进而,关于从放电开始到达到容许最小电压Vmin为止的放电时间DT,当以该电池S和T来进行比较时,则可知以△(25)、△(0)、△(-10)、△(-30)表示的放电时间差△存在温度依赖性。具体地说,如△(25)所示,在高温区域H(10~50℃)中,放电时间差△相对较小。同样地,如△(-30)所示,在低温区域L(-30~-20℃)中,放电时间差△也相对较小。然而,如△(0)和△(-10)所示,可知在中间温度区域M(-20~+10℃)中,放电时间差△相对较大。
认为这样的放电时间差△中产生温度依赖性的理由如下。
即,在高温区域H中,由于电池电阻BRD的绝对值小,所以即使电池劣化,电阻的不匀也难以表现为电压差。另外,在低温区域L中,由于占据电池电阻BRD的电解液的电阻成为主导,电极电阻的作用变小,所以不会表现电池劣化的显著性(significance)。与此相对,在中间温度区域M中认为是由于电池电阻BRD中的电极的电阻成为主导而容易呈现电极的特性劣化的不匀。
因此,根据该结果可知:通过以使电池温度BT为中间温度区域M内的特定的温度的状态来使电池1放电,能够检测通过以DC-IR法测定的电池电阻BRD所不能够判别的电池特性的差异而进行分级。
在图8中,作为放电开始电压Vst,从满充电状态(SOC100%:容许最大电压Vmax)开始使电池电压BV放电到成为放电结束电压Ved(SOC0%;容许最小电压Vmin)。
但是,作为开始放电的放电开始电压Vst,在将从容许最小电压Vmin到容许最大电压Vmax为止的容许电压范围(Vmin~Vmax)5等分后的5个范围中,选择属于最上的范围的上侧1/5的高电压范围内的值即可。这是因为:通过从接近容许最大电压Vmax(满充电(SOC:100%)的电压)的值开始放电,能够在放电时间DT反映充电量比较多的状态的电池的特性。因此,作为放电开始电压Vst,尤其优选为容许最大电压Vmax(满充电(SOC:100%))的电压值。
另外,作为结束放电的放电结束电压Ved,在将容许电压范围(Vmin~Vmax)5等分后的5个范围中,选择属于最上的范围的下侧1/5的低电压范围内的值即可。这是因为:通过放电至接近容许最小电压Vmin(全放电(SOC:0%)的电压)的值,能够在放电时间DT反映充电量比较低的状态的电池的特性。因此,作为放电结束电压Ved,尤其优选为容许最小电压Vmin(全放电(SOC:0%))的电压值。
进而,在本实施方式中,使放电时流动的电流为10C以下。当流动大电流时,放电会在短时间内结束,所以放电时间DT的测量精度降低,难以恰当地比较放电时间差△。另外,这是因为:为了以大电流来放电而产生的电解液的电阻所导致的电压下降的影响较大,难以把握因电池电极的特性劣化而导致的放电时间DT的变化。
在本实施方式4中,也针对与实施方式1、3同样的电池1来进行重建。即,在图9的步骤S1中检查电池1的外观,除去存在不良的电池10。进而,测定电池电阻BRD(步骤S2),在步骤S3中,除去检测到异常值的电池10。
接着,在步骤S4中,比较测得的电池电阻BRD与期间阈值Rp的大小。在电池电阻BRD比期间阈值Rp小的情况下(“否”),前进至步骤S5,判断为该电池11是B期间的电池12。
然后,代替实施方式3中的步骤S31(在本实施方式4中,不进行图9中虚线所示的步骤S31),在步骤S41中,根据放电时间DT对B期间的电池12进行分级。具体地说,预先使电池电压BV为满充电的电压即1.7V/单元(放电开始电压Vst),使电池温度BT为0℃,经由充放电装置,以60W/单元的恒定电力进行放电,测量到电池电压BV成为0.9V/单元的放电结束电压Ved为止的放电时间DT,分级为多个等级(例如,以放电时间DT从短到长的顺序分为电池12P、12Q、12R这三个等级)。
通过该分级,能够能够恰当地检测通过常温下的电池电阻BRD所无法判断的温度较低的中间温度区域M的环境下的电池特性的差异,能够将各电池分级为多个等级。这样,能够准确地集合彼此具有相似特性的中古二次电池。能够在较低的温度下电池电阻BRD多少变高的中间温度区域M的环境下的电池的使用中,挑选彼此特性相似的电池,所以在该中间温度区域M的环境下的电池1的实际使用中,不容易出现电池特性的差异,能够容易地构成特性稳定的电池集合体(小电池组)或组合电池集合体而成的组合电池(大电池组)。
于是,前进至步骤S42,在分级为多个等级(在本例中为三个等级)的电池中,集合属于一个等级的电池(例如电池12P)来形成重建电池集合体321(321P、321Q、321R)(参照图1(d))。因此,电池集合体所使用的电池之间的特性不匀特别少,能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池的过电压和/或过充电等的不良。而且,由于使用B期间的电池,所以能够做成即使使用、各电池的特性变化也少的具有稳定的特性的重建电池集合体321。
特别是在中间温度区域M的环境下的使用中,由于组合了彼此特性相似的电池12P,所以在该中间温度区域M的环境下的电池的实际使用中,不容易表现出电池特性的差异,能够做成特性稳定的电池集合体321。
在一个等级的能够组合的电池数量不足的情况下,也可以组合相邻等级的电池、例如组合电池12P和电池12Q、或电池12Q和电池12R来构成重建电池集合体321。
然后,前进至步骤S7,使用该重建电池集合体321,与实施方式1、3同样,形成重建组合电池331(参照图1(e))。
该组合电池331的电池之间的特性不匀特别少,所以能够防止因电池之间的特性不匀而导致的对一部分电池(或重建电池集合体321)的过电压和/或过充电等的不良。尤特别是在中间温度区域M的环境下的电池的实际使用中,不容易表现出电池特性的差异,能够做成特性稳定的组合电池331。
进而,在步骤S8中,与实施方式1、3同样,将重建组合电池331装入车辆341(参照图1(f))。这样,能够制造搭载有重建组合电池331(重建电池集合体321)的车辆341。由于该车辆341除了组合电池331之外与车辆41是同样的,所以省略说明。
由于该车辆341也搭载有重建组合电池331(重建电池组),所以与使用了新电池(组合电池)的情况相比,能够使价格便宜,还能够有效利用中古二次电池1。
在上述的实施方式4中,示出了省略了图9中用虚线示出的步骤S31而在步骤S41中根据放电时间DT对B期间的电池12进行了分级的例子。
但是,也可以不省略图9中用虚线示出的步骤S31,而进行步骤S31和步骤S41这两个分级。即也可以:将B期间的电池12首先根据步骤S31的电池电阻BRD来分级,进而,将分级后的各电池根据步骤41中的放电时间DT来进一步分级。
在本实施方式4中,步骤S2相当于电阻测定步骤,步骤S4相当于电阻判别步骤,步骤S41相当于放电时间分级步骤,步骤S42、S7相当于第3类型重构步骤或第4类型重构步骤。
(实施方式5)
接着,说明第5实施方式。本实施方式5的冲击钻60是搭载有实施方式1的集合电池12而重构的重建电池集合体61的电池使用设备。如图10所示,该冲击钻(锤钻)60在主体62的底部63容纳有重建电池集合体61,并将其利用为用于驱动钻的能量源。
由于该冲击钻60搭载有之前所述的重建电池集合体61,所以与使用了新电池的电池集合体的情况相比,能够使价格便宜,还能够有效利用电池。
以上,结合实施方式1~5对本发明进行了说明,但本发明不限于上述的实施方式1~5,不言而喻,本发明能够在不超出其要旨的范围内进行适当变更。
例如,在上述实施方式1~5中,作为电池1例示了镍氢二次电池。但是,也能够将本发明应用于锂离子二次电池、镍镉电池等其他种类的二次电池。
另外,在上述实施方式1~5中,例示了方形电池的电池,但也能够将本发明应用于圆筒型电池等。另外,例示了具备层叠形的发电元件的电池,但也能够适用于具有卷绕型的发电元件的电池。另外,作为电池电阻使用了以DC-IR法测得的电池的直流电阻,但也可以使用利用了AC-IR法的电池的交流电阻。

Claims (14)

1.一种中古二次电池的挑选方法,所述挑选方法是关于已被使用过并具有以下特性的二次电池的挑选方法,所述二次电池具有的特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池的挑选方法包括:
电阻测定步骤,测定所述中古二次电池的电池电阻;和
电阻判别步骤,判别所述中古二次电池的电池电阻是大于期间阈值、还是小于期间阈值,所述期间阈值是用于识别所述中古二次电池是处于所述初期高电阻期间或者所述终期高电阻期间、还是处于所述中期低电阻期间的阈值。
2.如权利要求1所述的中古二次电池的挑选方法,其中,
还包括期间判别步骤,在所述期间判别步骤中,对于所述电池电阻比所述期间阈值大的中古二次电池,基于该中古二次电池的使用履历信息,判别该中古二次电池是属于所述初期高电阻期间、还是属于所述终期高电阻期间。
3.如权利要求1或2所述的中古二次电池的挑选方法,其中,
还包括电阻分级步骤,在所述电阻分级步骤中,根据电池电阻的大小,将所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池进一步分为多个等级。
4.如权利要求1至3中任一项所述的中古二次电池的挑选方法,其中,
所述中古二次电池在其能够使用的温度范围内具有以下特性:
电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;
在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻的变化小;
在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;
在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,
所述中古二次电池的挑选方法还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值小、或者通过所述电阻分级步骤进行了分级的中古二次电池,基于放电时间的长度来将该中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压开始使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围。
5.一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池都是通过权利要求1所述的中古二次电池的挑选方法挑选出的处于所述中期低电阻期间的中古二次电池。
6.一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池都是通过权利要求2所述的中古二次电池的挑选方法挑选出的处于所述初期高电阻期间的中古二次电池。
7.一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池都是属于通过权利要求3所述的中古二次电池的挑选方法的所述电阻分级步骤分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池。
8.一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池都是属于通过权利要求4所述的中古二次电池的挑选方法的所述放电时间分级步骤分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池。
9.一种重建电池组,该重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述中古二次电池都属于所述中期低电阻期间。
10.一种车辆,搭载有如权利要求5至9中任一项所述的重建电池组,将该重建电池组的电能用于动力源的全部或一部分。
11.一种电池使用设备,搭载有如权利要求5至9中任一项所述的重建电池组,将该重建电池组用作能量源的至少1个。
12.一种重建电池组的制造方法,所述重建电池组是集合多个具有如下特性且已被使用过的中古二次电池重构而成的,所述特性为:
在能够使用期间的初期阶段呈现电池电阻逐渐下降、且电池电阻相对高的初期高电阻期间;
在能够使用期间的中期阶段呈现电池电阻相对低的中期低电阻期间;
在能够使用期间的终期阶段呈现电池电阻逐渐上升、且电池电阻相对高的终期高电阻期间,
所述重建电池组的制造方法包括:
电阻判别步骤,判别所述中古二次电池的电池电阻是大于期间阈值、还是小于期间阈值,所述期间阈值是用于识别所述中古二次电池是处于所述初期高电阻期间或者所述终期高电阻期间、还是处于所述中期低电阻期间的阈值;和
第1类型重构步骤,集合所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池来重构电池组。
13.如权利要求12所述的重建电池组的制造方法,其中,
还包括电阻分级步骤,在所述电阻分级步骤中,对于所述电池电阻比所述期间阈值小的中古二次电池,根据电池电阻的大小,将该中古二次电池分为多个等级,
并且,代替所述第1类型重构步骤而包括第2类型重构步骤,在所述第2类型重构步骤中,集合属于根据所述电池电阻分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
14.如权利要求12或13所述的重建电池组的制造方法,其中,
所述中古二次电池在其能够使用的温度范围内具有以下特性:
电池的温度越低,则电池的直流电阻越高;
在温度较高的高温区域中,由温度引起的直流电阻的变化小;
在温度较低的低温区域中,由温度引起的直流电阻的变化大,并且,具有高温区域中的直流电阻的3倍以上的直流电阻;
在高温区域和低温区域之间的中间温度区域中,电池的温度越低,则直流电阻越加速变大,
所述重建电池组的制造方法还包括放电时间分级步骤,在所述放电时间分级步骤中,针对所述电池电阻比所述期间阈值小、或者通过所述电阻分级步骤进行了分级的所述中古二次电池,基于放电时间的长度来将该中古二次电池进一步分为多个等级,所述放电时间的长度是在所述中间温度区域的环境下从容许电压范围中的上侧1/5的高电压范围内的预定的放电开始电压开始使该中古二次电池以恒定电力放电或者以恒定电流放电直到达到所述容许电压范围中的下侧1/5的低电压范围内的预定的放电结束电压为止的时间的长度,所述容许电压范围是从容许最小电压到容许最大电压为止的范围,
并且,代替所述第1类型重构步骤或者所述第2类型重构步骤而包括第3类型重构步骤,在所述第3类型重构步骤中,集合属于根据所述放电时间的长度分出的多个等级中的一个等级或者相邻的一部分等级的中古二次电池来重构电池组。
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